HS/GC-MS/MS法檢測海產品中二甲苯

周秀錦，楊會成，邵宏宏，張 靜，相興偉，韓 超，鄭 斌

(1.舟山出入境檢驗檢疫局，浙江 舟山 316000；2.浙江海洋開發研究院，浙江 舟山 316000;3.溫州出入境檢驗檢疫局，浙江 溫州 325000)

二甲苯是有機化工的重要原料，廣泛應用于涂料、橡膠、醫藥和農藥等多個行業，美國政府工業衛生學家會議(ACGIH)[1]將其歸類為A4級，屬于低毒類化學物質。國內外因二甲苯引發的急、慢性中毒案件時有發生，主要與攝入含有二甲苯的物質以及生活、工作環境中接觸二甲苯有關[2-4]。二甲苯的檢測方法主要有氣相色譜法(GC)[5-7]、氣相色譜-質譜法(GC-MS)[8-10]、氣相色譜-串聯質譜法(GC-MS/MS)[11-12]等，但研究對象大多為大氣、海水[13]、底泥沉積物[14]、尿液和血液[15-18]等基質。前處理方法有固液萃取、頂空進樣、固相微萃取和吹掃捕集等，其中固液萃取操作繁瑣、樣品前處理時間較長、易造成二甲苯損失且重現性差；固相微萃取因樣品用量小、方便靈活而成為目前的研究熱點，但設備和耗材相對昂貴限制了其普及性；吹掃捕集雖可解決二甲苯損失的問題，但與之相比，動態頂空進樣更為簡單、快速，且在分析過程中不易引入溶劑、基質干擾小，常作為揮發物的前處理方式。目前尚未見GC-MS/MS法測定海產品中二甲苯的研究報道，本文采用直接動態頂空技術與GC-MS/MS相結合的方法，建立了一種海產品中二甲苯3種同分異構體的HS/GC-MS/MS檢測方法，并應用于東海區域海產品中二甲苯的分析檢測。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

GCMS-TQ8040氣相色譜-質譜聯用儀、AOC-5000 plus頂空進樣器(日本島津公司)；20 mL頂空進樣瓶；Milli-Q超純水儀(美國Millipore公司)；XS105電子天平(瑞士Metler-Toledo公司)；GM300研磨儀(德國Retsch公司)；OGS100烘箱(美國熱電公司)。

鄰二甲苯(o-Xylene，OX；批號261947；純度99.5%)、對二甲苯(p-Xylene，PX，批號253439；純度99.9%)、間二甲苯(m-Xylene，MX；批號261948；純度99.8%)標準溶液均購自美國o2si公司。NaCl為優級純，500 ℃灼燒2 h，置于干燥器內備用；實驗用水為超純水。

1.2 標準溶液與試樣制備

用水配制3種二甲苯的混合標準儲備液，質量濃度均為10.0 mg/L，置于4 ℃冰箱避光保存。

取代表性海產品樣品約500 g，用GM300研磨儀充分搗碎均勻，裝入潔凈容器中，密封，于-18 ℃以下冷凍存放。

1.3 樣品前處理

取潔凈的20 mL頂空進樣瓶于烘箱內，130 ℃烘烤30 min，冷卻后加入2.0 g NaCl備用。準確稱取樣品2.0 g于裝有NaCl的頂空進樣瓶中，加入8.0 mL水，迅速密封，旋渦30 s充分混勻，超聲5 min后，待測。

1.4 氣相色譜-三重四極桿串聯質譜條件

1.4.1頂空條件頂空進樣系統采用高速振蕩模式，頂空瓶平衡溫度：90 ℃；平衡時間：40 min；進樣方式：頂空進樣；進樣量：1 mL。

1.4.2氣相色譜條件色譜柱：HP-INNOWax(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱溫程序：初始溫度40 ℃，保持2 min；以5 ℃/min升至100 ℃，保持2 min；再以40 ℃/min升至200 ℃，保持2 min；進樣口溫度：220 ℃，進樣方式：分流進樣(分流比10∶1)；載氣：氦氣；載氣控制方式：線速度36.1 cm/s。

1.4.3質譜條件離子化方式：EI；離子源溫度：230 ℃；色譜-質譜接口溫度：280 ℃；檢測器電壓：調諧電壓+0.1 kV；電子能量70 eV；掃描開始時間5.01 min，結束時間19.80 min；掃描模式：多反應監測(MRM)；掃描間隔0.3 s；溶劑延遲時間為7 min。優化后的保留時間和質譜參數見表1。

表1 3種二甲苯同分異構體的保留時間和質譜參數Table 1 Retention time and MS parameters of three xylene isomers

*quantitative ion pair

1.5 基質加標標準工作曲線

取與待測樣品基質相同的空白樣品2.0 g，加入適量的二甲苯混合標準工作液，得到質量濃度分別為5.0、10.0、20.0、50.0、100.0 μg/kg基質標準溶液，按“1.3”和“1.4”方法檢測后，繪制標準工作曲線。

2 結果與討論

2.1 樣品前處理的優化

NaCl會降低苯系物在水中的溶解度，提高樣品中苯系物的離子強度，增強其檢測信號[19-20]。本實驗針對基質相對復雜的黃魚樣品，分別加入0、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g的NaCl，其他步驟按照“1.3”和“1.4”進行分析，結果發現分析靈敏度隨著NaCl添加量的增加而提高。當NaCl添加量為2.0 g時，PX、MX和OX的靈敏度最大，響應值分別比未加NaCl時提高了17.9%、16.8%和18.5%；當NaCl添加量高于2.0 g時，二甲苯響應值變化不明顯。同時對超聲時間進行了優化，將2.0 g黃魚樣品分別超聲0、3、5、7、10 min，其他步驟按照“1.3”和“1.4”進行分析，結果發現分析靈敏度隨著超聲時間的延長而提高。當超聲時間為5 min時，PX、MX和OX的靈敏度最大，響應值分別比未超聲時提高了5.0%、6.3%和5.7%；當超聲時間大于5 min時，響應值變化不明顯。故本實驗選擇NaCl的添加量為2.0 g，超聲時間5.0 min。

2.2 頂空進樣平衡溫度與平衡時間的選擇

采用空白黃魚樣品，添加3種二甲苯混合標液，使其最終含量均為20.0 μg/kg，對頂空進樣平衡溫度進行優化。平衡時間設為40 min，考察了平衡溫度(60、70、80、90、95 ℃)的影響，按實驗條件進樣測定，記錄峰面積。結果顯示，在60～90 ℃范圍內，隨著平衡溫度的升高，3種二甲苯同分異構體的峰面積明顯增加，而平衡溫度為95 ℃時，峰面積則無明顯增加。另外，由于提取溶劑水的沸點為100 ℃，若平衡溫度過高，頂空瓶承受的壓力更大，存在安全隱患。因此，實驗選擇頂空進樣平衡溫度為90 ℃。

以水為提取溶劑，對頂空進樣平衡時間進行優化。將平衡溫度設為90 ℃，考察了平衡時間分別為35、40、45 min的效果，按實驗條件進樣測定，記錄峰面積。結果顯示，在35～40 min范圍內，隨著平衡時間的延長，3種二甲苯同分異構體的峰面積顯著增加，而平衡時間增至40～45 min時，峰面積無明顯增加。推測平衡時間為40 min時，頂空進樣瓶中待測物氣-液兩相已達平衡。若平衡時間過長，可能會引起頂空進樣瓶的氣密性變差，導致檢測結果的誤差增大。因此，選擇頂空進樣平衡時間為40 min。

2.3 升溫方式的選擇

由于待測物鄰二甲苯、間二甲苯和對二甲苯為同分異構體，沸點均在138.4～144.4 ℃之間，且極性較接近，主要碎片離子相同，因此氣相色譜選擇程序升溫以更好地對其進行分離。初始溫度設為60 ℃，保持6 min，然后以10 ℃/min升溫至150 ℃，使沸點低、極性較小的成分先流出，最后以30 ℃/min升溫至260 ℃，實現了3種二甲苯同分異構體的充分分離，同時避免了魚類和貝類樣品復雜基質的干擾。

2.4 色譜柱的選擇

參考SN/T 2251-2009標準[21]中推薦的兩種色譜柱HP-50+和DB-5MS，本實驗比較了HP-50+、DB-5MS、Rxi-5Sil MS和HP-INNOWax 4種色譜柱的分離效果。結果表明，間二甲苯和對二甲苯在HP-50+和DB-5MS色譜柱上不能分離；Rxi-5Sil MS柱雖耐水性較好，但對間二甲苯和對二甲苯的分離效果也不理想，且當兩者濃度較高時，色譜峰部分重疊；而HP-INNOWax色譜柱的極性較強，在低溫狀態下，可完全實現間二甲苯和對二甲苯的分離，且分離度大于1.5，無基質干擾。因此，實驗選用HP-INNOWax為本方法的色譜柱。

圖1 3種二甲苯同分異構體在多反應監測模式下的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of 3 xylene isomers under multiple reaction monitoring mode

2.5 質譜條件的優化

在選定的色譜條件下，首先用Q3 SCAN全掃描方式得到鄰二甲苯、間二甲苯和對二甲苯的總離子流色譜圖，選擇m/z和相對豐度較高的一級碎片為目標化合物的母離子，同時確定其保留時間。再根據已確定的母離子，進行不同碰撞能量(CE)的Product ion模式測定，進一步優化碰撞能量和離子對，以保證檢測的靈敏度和準確性。在表1的質譜優化條件下，3種二甲苯同分異構體的MRM總離子流色譜圖見圖1，三者得到了較好分離。

2.6 線性范圍、精密度與檢出限

在優化條件下，采用黃魚樣品基質加標繪制標準工作曲線，以峰面積對相應質量濃度做回歸分析，3種二甲苯同分異構體(MX，PX，OX)均在5.0～100.0 μg/kg范圍內呈良好的線性關系，其相關系數(r2)分別為0.991、0.994、0.995；以3倍信噪比為基準，得到3種化合物的方法檢出限(LOD)均為2.5 μg/kg，以10倍信噪比為基準，得到方法定量下限(LOQ)均為5.0 μg/kg。

為驗證方法的準確度，對典型海產品如黃魚、南美白對蝦、貽貝和蟹樣品進行了6.0、15.0、50.0 μg/kg 3個不同水平的二甲苯同分異構體加標回收實驗，按“1.3”和“1.4”條件處理，每一水平平行測定7次，計算得平均回收率為89.6%～112.4%，相對標準偏差(RSD)不大于11.5%(見表2)。

表2 二甲苯同分異構體的平均回收率及相對標準偏差Table 2 Average recoveries and relative standard deviations of xylene isomers

圖2 花蛤陽性樣品的總離子流譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of a positive clam sample

2.7 實際樣品的測定

在優化條件下，采用本方法檢測了舟山地區南美白對蝦、黃魚、貝殼類、蟹等各類海產品共32個樣品。結果顯示，4批海產品中檢出對二甲苯，檢出量分別為7.85、12.40、8.21、7.89 μg/kg；鄰二甲苯和間二甲苯均未檢出。由此可見，對二甲苯對部分海產品造成了一定污染，其主要污染源可能來自附近煉油廠的重整工藝。圖2為花蛤陽性樣品的總離子流色譜圖。

3 結 論

本文建立了海產品中3種二甲苯同分異構體的頂空/氣相色譜-串聯質譜測定方法，方法的線性范圍、靈敏度、檢出限和回收率等技術指標均滿足要求。3種二甲苯同分異構體的加標回收率為89.6%～112.4%，RSD不大于11.5%。應用本方法對浙江舟山地區的海產品進行了分析，發現4批海產品中檢出對二甲苯，表明部分海產品已受到一定程度的污染，應引起廣泛的關注。本方法的檢測結果表明有必要定期對海產品中二甲苯引起的潛在風險進行評估。相關研究初步為海產品中二甲苯的監測和預警提供了依據。