氣相色譜法同時(shí)測(cè)定水產(chǎn)品中28種多氯聯(lián)苯同系物*

柯常亮，劉奇，王許諾，陳潔文，王增煥，林頌雄，蔡楠，黃珂，程波，李劉冬

1(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(廣州)，廣東廣州，510300)

2(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院，北京，100141)

多氯聯(lián)苯(PCBs)是一類(lèi)人工合成的持久性有機(jī)污染物(POPs)，雖然被禁用多年但依然以多種途徑持續(xù)進(jìn)入環(huán)境中，成為一種普遍的環(huán)境污染物［1-4］。PCBs同系物中有15種已經(jīng)被世界癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)明確劃分為1類(lèi)人體致癌物［5］。PCBs具有強(qiáng)親脂性易富集于水生生物體內(nèi)，且隨著食物鏈傳遞［6-7］。因此，環(huán)境殘留的PCBs對(duì)水生生物和人體健康造成潛在危害［8-9］。目前，PCBs的測(cè)定主要是氣相色譜法［10-13］，監(jiān)測(cè)參數(shù)為全球環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/食品規(guī)劃(GEMS/Food)中規(guī)定的7種指示性同系物。然而，PCB單體因結(jié)構(gòu)不同而毒性差異很大，尤其是化學(xué)結(jié)構(gòu)與二噁英(dioxin)類(lèi)似的PCB單體毒性和作用機(jī)制與二噁英接近，對(duì)人體健康危害很大［14-15］。因此，僅監(jiān)測(cè)7種指示性PCBs遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足保障水產(chǎn)質(zhì)量安全的要求。任曼［16］、丁罡斗［17］等已經(jīng)分別用氣相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀和高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀建立了食品和魚(yú)肉中12種類(lèi)二噁英PCBs的測(cè)定方法。然而，方法儀器昂貴難以普及且對(duì)批量樣品的處理存在局限性。本研究應(yīng)用氣相色譜儀建立水產(chǎn)品中28種PCBs的殘留測(cè)定方法，不僅包含7種指示性單體，還涵蓋了12種類(lèi)二噁英單體以及環(huán)境中典型存在的其他9種單體。而且，方法簡(jiǎn)單快捷，檢測(cè)成本低，適合批量魚(yú)肉樣品同時(shí)測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

氣相色譜儀(Agilent 6890N)配N(xiāo)i63電子捕獲檢測(cè)器(ECD);氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀(Agilent 7890A-7000B)配電子轟擊式離子(EI)源;色譜柱為Agilent J＆W Scientific HP-35 ms(30 m ×0.25 mm ×0.25 μm);均質(zhì)機(jī)(德國(guó)IKAT15);超聲清洗機(jī)，江蘇昆山舒美 KQ250E;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(瑞典BUCHI R-215);渦旋混合器(英國(guó)Stuart SA8);離心機(jī)(上海Anke DL-6000B);氮吹儀(美國(guó)OA-SYS N-EVAP-111)，電子天平(±0.01 g，常州萬(wàn)通 WT5200);馬弗爐(yamato，F(xiàn)O510C)。

多氯聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度為10 mg/L(純度大于99.6%，美國(guó) Accustandard)，所含化合物成分為PCB8、PCB18、PCB28、PCB44、PCB52、PCB66、PCB77、PCB81、PCB 101、PCB 105、PCB 114、PCB 118、PCB 123、PCB 126、PCB 128、PCB 138、PCB 153、PCB 156、PCB 157、PCB 167、PCB 169、PCB 170、PCB 180、PCB 187、PCB 189、PCB 195、PCB 206、PCB 209，以上組分的單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)品均來(lái)自美國(guó)Accustandard，濃度均為35 mg/L。

正己烷、二氯甲烷(色譜純，Sigma-Aldrich)，以正己烷和二氯甲烷按1∶1的比例配成混合溶液;濃H2SO4(分析純，德國(guó)Merck)，中性Al2O3(分析純，廣州化學(xué)試劑廠，450℃灼燒4 h)，弗羅里硅土(分析純，廣州化學(xué)試劑廠，450℃灼燒4 h)。

混合固相萃取柱:于3 mL固相萃取空柱管，加入0.5 g弗羅里硅土以聚丙烯胺板壓實(shí)，再加入0.5 g中性Al2O3。用前加入3 mL混合溶液活化。

1.2 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取10.0 g均質(zhì)過(guò)的魚(yú)肉于50 mL塑料離心管中，加入25 mL 1∶1正己烷/二氯甲烷混合溶液，漩渦混合1 min，超聲提取20 min，5 000 r/min離心5 min，取上清液于100 mL雞心瓶中。重復(fù)提取1次，合并提取液，于40℃ 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)干。2 mL正己烷清洗雞心瓶，重復(fù)2次，將清洗液置于15 mL玻璃試管中。加入1 mL濃H2SO4渦旋混合脫脂，5 000 r/min離心5 min，吸除下層濃H2SO4，重復(fù)脫脂1次。將上層清液過(guò)混合固相萃取小柱，10 mL混合溶液洗脫。將洗脫液氮?dú)獯蹈桑?.00 mL正己烷定容，氣相色譜分析。

PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液以正己烷稀釋，配制成濃度為 2.00、5.00、10.0、50.0、100 和 200 μg/L 的工作曲線。以加標(biāo)量為0.50 μg/kg和10.0 μg/kg做2水平6平行實(shí)驗(yàn)，考察方法準(zhǔn)確度和精密度。

1.3 儀器條件

6890N氣相色譜儀進(jìn)樣口溫度為280℃;進(jìn)樣量:1 μL，不分流進(jìn)樣;氮?dú)?99.999%)為載氣，恒壓模式壓力為70 kPa;初始柱溫110℃，保持1 min，以10℃/min升至220℃，以5℃/min升至300℃保持10 min。7890A-7000B氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜確證時(shí)，7890A氣相色譜儀載氣為氦氣(99.999%)，氣相色譜與質(zhì)譜接口溫度300℃，進(jìn)樣口、進(jìn)樣量、載氣壓力、升溫程序等條件與6890N一致;質(zhì)譜離子源和四級(jí)桿溫度分別為250℃和150℃;電子轟擊能70 eV;溶劑延遲時(shí)間5 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱選擇

PCBs均為弱極性化合物，因此本研究選擇3根極性不同的毛細(xì)管色譜柱對(duì)28種PCBs進(jìn)行分離。研究發(fā)現(xiàn)，同樣條件下分離28種 PCBs同系物時(shí)，HP-5柱和DB-17柱毛細(xì)管色譜柱僅分離出了27個(gè)色譜峰，且少數(shù)色譜峰分離度差(圖1A，B，C，D);DB-35ms毛細(xì)管色譜柱對(duì)28種PCBs同系物色譜分離效果很好(圖2)。因此，本研究選擇DB-35 ms毛細(xì)管色譜柱。

圖1 28 PCBs同系物在HP-5，DB-17和DB-35毛細(xì)管色譜柱中的分離度Fig.1 Separation resolution of 28 PCBs in capillary column of HP-5，DB-17 and DB-35，respectively.

2.2 PCBs定性

多殘留同時(shí)測(cè)定中，化合物在不同性質(zhì)色譜柱中出峰時(shí)間和順序也不相同。因此，需要對(duì)DB-35 ms色譜柱分離的28種PCB同系物進(jìn)行定性。由于28種PCB同系物應(yīng)用HP-35 ms可以達(dá)到良好的分離效果。因此，本研究采用質(zhì)譜定性和單標(biāo)比對(duì)相結(jié)合的方法對(duì)28種PCBs進(jìn)行定性。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(National Institute of Standards and Technology，NIST)建立20多萬(wàn)中物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)(EI源，70 eV電子轟擊能)。因此，混合標(biāo)準(zhǔn)溶液經(jīng)全掃描后，分別提取特征離子色譜圖(提取離子分別為222、258、292、326、360、396、430、464、498 m/z)，并在 NIST 庫(kù)進(jìn)行譜庫(kù)檢索，將不同氯代的PCB同系物進(jìn)行分組(圖2)。化合物中二氯代的 PCB8、三氯代同系物有PCB18、PCB28，八氯代的 PCB195，九氯代的 PCB206和十氯代的PCB209等均可應(yīng)用質(zhì)譜直接定性。然而，四氯代、五氯代、六氯代和七氯代的PCB同系物，同分異構(gòu)體多且質(zhì)譜圖相近，單依靠質(zhì)譜無(wú)法明確定性，必須結(jié)合保留時(shí)間進(jìn)行定性。因此，對(duì)于這些化合物，采用單標(biāo)鎖定保留時(shí)間逐個(gè)定性。

2.3 前處理優(yōu)化

動(dòng)物源樣品在提取過(guò)程中，除PCBs外，有機(jī)鹽、糖、脂肪和蛋白質(zhì)等雜質(zhì)也被同時(shí)提取。因此為獲得良好的凈化效果，食品和水產(chǎn)品基質(zhì)中類(lèi)二噁英PCBs的凈化采用了自動(dòng)凈化系統(tǒng)凈化、流體控制體系凈化、凝膠層析凈化等方法去除雜質(zhì)［16-17，19］。雖然凈化效果良好，但是這些方法儀器配置高條件難以達(dá)到。多氯聯(lián)苯的性質(zhì)穩(wěn)定性，濃H2SO4存在的條件下也穩(wěn)定存在［11，16］。因此，本研究采用濃 H2SO4和自制的混合固相萃取柱去雜提純。提取液中大部分雜質(zhì)在濃H2SO4的強(qiáng)氧化作用下被去除，殘留雜質(zhì)經(jīng)混合固相萃取柱時(shí)被保留。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，這種雙重凈化方法對(duì)樣品凈化起到非常好的效果(圖3)。然而，不同脂肪含量的樣品，為達(dá)到凈化效果，濃H2SO4凈化的次數(shù)也不同。對(duì)于脂肪含量高的鰻鱺，至少需要4次濃H2SO4脫脂才能達(dá)到凈化效果。而脂肪含量相對(duì)較低的對(duì)蝦樣品，濃H2SO4脫脂2次即可達(dá)到要求。

圖2 應(yīng)用特征離子提取對(duì)PCB同系物分組Fig.2 PCB isomers grouped using specific ions by extracted ions chromatography

圖3 添加28種PCBs的卵形鯧鲹色譜圖(加標(biāo)量均為0.5 μg/kg)Fig.3 Chromatography of trachinotus ovatus sample spiked at 0.5 μg/kg for each PCB isomers

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

結(jié)果表明，以 2.00、5.00、10.0、50.0、100.0 和200 μg/L等6個(gè)濃度點(diǎn)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，且強(qiáng)制過(guò)原點(diǎn)，28種PCBs同系物線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999 1(表1)，滿足測(cè)定魚(yú)肉中PCBs的要求。

表1 方法標(biāo)準(zhǔn)曲線、線性相關(guān)系數(shù)、加標(biāo)回收率、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、檢測(cè)限和定量限Table 1 Calibrate curve，correlation coefficient，recoveries，relative standard deviations，limit of detection and limit of quantification of the method

2.5 檢測(cè)限與定量限

本研究以加標(biāo)量0.5 μg/kg的信號(hào)響應(yīng)，以3倍信噪比(S/N=3)計(jì)算方法檢測(cè)限，以10倍信噪比(S/N=10)計(jì)算方法定量限。結(jié)果顯示，28種PCBs檢測(cè)限范圍為0.021～0.12 μg/kg和定量限范圍為0.07～0.40 μg/kg，就靈敏度而言方法滿足28種PCBs的同時(shí)測(cè)定。

2.6 準(zhǔn)確度與精密度

結(jié)果顯示，加標(biāo)量為0.5 μg/kg時(shí)28種PCBs同系物的加標(biāo)回收率范圍為82.4%～106%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為0.34%～5.95%;加標(biāo)量為10.0 μg/kg時(shí)28種PCBs同系物的加標(biāo)回收率在88.2%～97.8%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為5.97%～13.3%，表明本方法回收率高，精密度好，穩(wěn)定可靠。

2.7 實(shí)際樣品測(cè)定

本研究采集了養(yǎng)殖卵形鯧鲹、羅非魚(yú)和對(duì)蝦等水產(chǎn)品并測(cè)定這28種PCB同系物含量。結(jié)果顯示，主要檢出 PCB同系物為 PCB8、PCB101、PCB114、PCB187、PCB209，ΣPCBs含量范圍分別為 0～16.8 μg/kg，與歐美地區(qū)魚(yú)貝有毒污染物含量的法定限定值標(biāo)準(zhǔn)比較，所測(cè)水產(chǎn)品中PCBs含量未超過(guò)限量標(biāo)準(zhǔn)［22］。

3 結(jié)論

本方法前處理步驟簡(jiǎn)單，耗時(shí)少，可同時(shí)處理多個(gè)樣品;檢測(cè)所用試劑耗材主要為正己烷、二氯甲烷、濃H2SO4、中性Al2O3和弗羅里硅土，且用量較少，檢測(cè)成本低。而且，方法靈敏度、準(zhǔn)確性和精密度均滿足測(cè)定要求。因此，本方法簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確，適合同時(shí)測(cè)定批量水產(chǎn)品中28種PCB同系物的殘留。

［1］ ZHANG R，ZHANG F，ZHANG T C，et al.Historical sediment record and distribution of polychlorinated biphenyls(PCBs)in sediments from tidal flats of Haizhou Bay，China［J］.Marine Pollution Bulletin，2014，89(1/2):487-493.

［2］ ZHANG J L，LI Y Y，WANG Y H，et al.Spatial distribution and ecological risk of polychlorinated biphenyls in sediments from Qinzhou Bay，Beibu Gulf of South China［J］.Marine Pollution Bulletin，2014，80(1/2):338-343.

［3］ 余穎，姜琳琳，鐘碩良.福建省東山灣生態(tài)環(huán)境中多氯聯(lián)苯的殘留特征［J］.南方水產(chǎn)科學(xué)，2014，10(1):64-70.

［4］ 甘居利，賈曉平，林欽，等.應(yīng)用重金屬和有機(jī)污染物對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論反推牡蠣安全消費(fèi)量［J］.南方水產(chǎn)科學(xué)，2008，4(6):17-25.

［5］ Lauby-Secretan B，Loomis D，Grosse Y，et al.Carcinogenicity of polychlorinated biphenyls and polybrominated biphenyls［J］.The Lancet Oncology，2013，14(4):287-288.

［6］ Van Geest J L，Mackay D，Poirier D G，et al.Accumulation and depuration of polychlorinated biphenyls from fieldcollected sediment in three freshwater organisms［J］.Environmental Science and Technology，2011，45(16):7 011-7 018.

［7］ Meador J P，Ylitalo G M，Sommers F C，et al.Bioaccumulation of polychlorinated biphenyls in juvenile chinook salmon(Oncorhynchus tshawytscha)outmigrating through a contaminated urban estuary:dynamics and application［J］.Ecotoxicology，2010，19(1):141-152.

［8］ Beyer A，Biziuk M.Environmental fate and global distribution of polychlorinated biphenyls［J］.Reviews of Environmental Contamination and Toxicology，2009，201:137-158.

［9］ WANG N，YI L，SHI L，et al.Pollution level and human health risk assessment of some pesticides and polychlorinated biphenyls in Nantong of Southeast China［J］.Journal of Environmental Sciences，2012，24(10):1 854-1 860.

［10］ 胡紅美，郭遠(yuǎn)明，孫秀梅，等.氣相色譜法測(cè)定鮑魚(yú)不同組織中的多氯聯(lián)苯［J］.理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè))，2014，50(3):307-311.

［11］ 丁立平，蔡春平，王丹紅.雙重凈化/氣相色譜法測(cè)定水產(chǎn)品中指示性多氯聯(lián)苯［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2014，33(10):1 178-1 183.

［12］ 曹忠波，趙婉婧，高巖.氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定水產(chǎn)品中多氯聯(lián)苯［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2014(17):2 488-2 490.

［13］ LU D S，LIN，Y J.FENG C，et al.Determination of polybrominated diphenyl ethers and polychlorinated biphenyls in fishery and aquaculture products using sequential solid phase extraction and large volume injection gas chromatography/tandem mass spectrometry［J］.Journal of Chromatography B，2014，945-946:75-83.

［14］ U.S.Environmental Protection Agency.Recommended Toxicity Equivalence Factors(TEFs)for Human Health Risk Assessments of 2，3，7，8 Tetrachlorodibenzo-p-dioxin and Dioxin-Like Compounds［R］.Washington DC:U S:EPA，2010.

［15］ WAN Y，Jones P D，Holem R R，et al.Bioaccumulation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins，dibenzofurans，and dioxin-like polychlorinated biphenyls in fishes from the Tittabawassee and Saginaw Rivers，Michigan，USA［J］.Science of The Total Environment，2010，408(11):2 394-2 401.

［16］ 李翔，劉漢霞，李禮，等.加速溶劑萃取-FMS凈化-高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜(HRGC-HRMS)定量測(cè)定魚(yú)組織中二英類(lèi)多氯聯(lián)苯［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2007，26(suppl.):269-274.

［17］ 任曼，彭平安，張素坤，等.氣相色譜/高分辨質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定環(huán)境樣品中的二噁英和類(lèi)二噁英多氯聯(lián)苯［J］.2007，35(2):176-180.

［18］ 朱明華.儀器分析(第3版).北京:高等教育出版社，2000:40.

［19］ 費(fèi)勇，楊曉紅，張海燕，等.全自動(dòng)凝膠色譜凈化-氣相色譜法同時(shí)測(cè)定淡水魚(yú)類(lèi)中多氯聯(lián)苯和有機(jī)氯農(nóng)藥等36種殘留有機(jī)物［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2011，27(2):63-68.

［20］ 王初升，許章程，鄭金樹(shù)，等.研究海洋環(huán)境質(zhì)量生物標(biāo)準(zhǔn)的意義及其內(nèi)容［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，1999，18(3):22-27.