高效液相色譜-串聯質譜法測定蔬菜中9種有機磷阻燃劑的含量

許珊珊,孫文芳,楊 雯,劉祥萍

(南京醫科大學附屬南京市疾病預防控制中心,南京 210003)

有機磷阻燃劑具有阻燃增塑雙重功能,其生產工序簡便、價格低廉,被廣泛應用于建筑裝飾材料、紡織產品、電子產品、化工產業、玩具等領域[1-4]。有機磷阻燃劑以混合添加的方式加至各種產品中,在產品生產、運輸及使用過程中極易釋放到環境中[5],在大氣、水體、土壤、塵土等多種環境介質中均有檢出[6-8]。有機磷阻燃劑通過呼吸、食用、接觸等方式[9-10]進入人體,可通過人體自身代謝排出體外,但是其具有神經毒性和致癌性,長期接觸會對人體系統造成損傷[11-13],嚴重損害人體健康。歐盟《化學品注冊、評估、授權和限制制度》(REACH)法規EC 1907/2006之附錄XVII及SVHC 高度關注物質中明確規定磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)的最大限值不超過其質量的0.1%,而在Oeko-Tex標準100和美國服裝與鞋業協會(AAFA)的受限物質(RSL)清單第11版中TCEP完全禁用。歐盟REACH 法規EC 1907/2006附錄XVII和美國密歇根州、加利福尼亞州、緬因州、夏威夷州、紐約州法令中規定了磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯(TDCPP)的最大限值不超過其質量的0.1%,同時歐盟還規定了玩具中TCEP、TDCPP 和磷酸三(2-氯異丙基)酯(TCPP)均不能超過5 mg·kg-1。我國規定了紡織品中的TCPP不能超過10 mg·kg-1[14]。而關于食品中有機磷阻燃劑的限值尚未見相關規定,考慮到有機磷阻燃劑在食品中富集的可能性,建立一種測定食品中有機磷阻燃劑含量的方法是很有必要的。

測定有機磷阻燃劑含量時,樣品前處理方法主要有QuEChERS法、固相萃取法[15-16]、超聲輔助萃取法[17]、微波輔助萃取法[18]、液液萃取法[16]等。固相萃取法應用較為廣泛,但是操作過程復雜、耗時久。Qu ECh ERS法和超聲輔助萃取法操作簡便,同時省時省試劑,但與QuEChERS法相比,超聲輔助萃取法缺少除雜凈化的過程,影響測定結果。微波輔助萃取法省時省試劑,但是需要購買特殊儀器,提取效率受溫度和提取劑的影響較大。液液萃取法操作復雜,需要試劑的量較大,耗時久。儀器檢測方法主要有氣相色譜法[19]、氣相色譜-質譜法[20]、液相色譜-質譜法[21]等。氣相色譜法和氣相色譜-質譜法有較高的靈敏度,但是有機磷阻燃劑的色譜峰會出現拖尾現象,影響測定結果。液相色譜-質譜法有較高的靈敏度、精密度和準確度,更適用于不易揮發且相對分子質量較大的有機磷阻燃劑的測定。

目前,有機磷阻燃劑的分析研究主要集中在水體及各種魚類[22-25],而對蔬菜的研究較少,因此本工作建立了一種以Qu ECh ERS 法為前處理方法,高效液相色譜-串聯質譜同時測定蔬菜中磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三乙酯(TEP)、TCEP、TCPP、TDCPP、磷酸三苯酯(TPhP)、磷酸三(丁氧基乙基)酯(TBOEP)、磷酸三(2-乙基己基)酯(TEHP)和磷酸三丙酯(TnPP)等9 種有機磷阻燃劑含量的方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

LC-30A 型超高效液相色譜系統;AB SCIEX QTRAP 4500型質譜儀;Agilent 5982-5222型凈化管,含乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)50 mg、石墨化炭黑50 mg、硫酸鎂150 mg;脫水試劑含硫酸鎂6 g、乙酸鈉1.5 g。

標準儲備溶液:稱取TMP、TEP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPh P、TBOEP、TEHP各0.05 g和TnPP 0.04 g,用甲醇溶解,并轉移至10 mL 容量瓶中,用甲醇定容,所得TMP、TEP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPhP、TBOEP、TEHP標準儲備溶液的質量濃度均為5 g·L-1,TnPP標準儲備溶液的質量濃度為4 g·L-1。

混合標準儲備溶液:50 mg·L-1,移取TMP、TEP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPhP、TBOEP、TEHP標準儲備溶液各50.0μL及TnPP標準儲備溶液62.5μL,置于5.0 mL 容量瓶中,用甲醇定容,得到9 種有機磷阻燃劑的質量濃度均為50 mg·L-1的混合標準儲備溶液。

混合標準溶液:500μg·L-1,移取適量混合標準儲備溶液,用含0.1%(體積分數,下同)甲酸的50%(體積分數,下同)甲醇溶液稀釋,配制為質量濃度為500μg·L-1的混合標準溶液。

混合標準溶液系列:移取2,5,20,50,100,200,500,1 000,2 000μL 的混合標準溶液置于9 支5.0 mL容量瓶中,用含0.1%甲酸的50%甲醇溶液定容,得到質量濃度為0.2,0.5,2,5,10,20,50,100,200μg·L-1的混合標準溶液系列。

TMP、TEP、TnPP、TBOEP、TEHP、TPhP、TCEP、TCPP、TDCPP的純度均大于99%;甲醇、乙腈、甲酸為色譜純;丙酮為農殘級;試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1)色譜條件 Waters ACQUITY UPLC?BEH C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,1.7μm);柱溫40 ℃;進樣量2μL;流量0.3 mL·min-1;流動相A為含0.1%甲酸的水溶液,B 為含0.1%甲酸的甲醇溶液。梯度洗脫程序:0～4.0 min時,B 由10%升至50%;4.0～13.0 min 時,B 由50%升 至76%;13.0～14.0 min 時,B 由76% 升 至100%,保 持6.0 min;20.0～20.5 min,B 由100%降至10%,保持14.5 min。

2)質譜條件 電噴霧離子源(ESI),正離子模式;多反應監測(MRM)模式;離子源溫度450 ℃;離子化電壓5 500 V;氣簾氣壓力240 kPa,霧化氣壓力380 k Pa,加熱氣壓力380 k Pa;入口電壓10 V,出口電壓7 V。9種有機磷阻燃劑的其他質譜參數見表1,其中“?”為定量離子對。

表1 質譜參數Tab.1 MS parameters

1.3 試驗方法

稱取樣品5.0 g,用體積比4∶1的乙腈-丙酮混合液10 mL提取,渦旋混勻,加入脫水試劑,冷卻后超聲10 min,離心后取1.5 mL 上清液置于Agilent 5982-5222型凈化管中,渦旋混勻,高速離心后取上清液1 mL,氮吹至近干,用甲醇0.5 mL 復溶,按儀器工作條件測定。

2 結果與討論

2.1 流動相的選擇

固定流動相A 為含0.1%甲酸的水溶液,試驗考察了流動相B分別為含0.1%甲酸的乙腈溶液和含0.1%甲酸的甲醇溶液時的色譜保留行為。結果表明:以含0.1%甲酸的乙腈溶液為有機相時,TEHP的峰丟失,其余色譜峰分離良好;以含0.1%甲酸的甲醇溶液為有機相時,9種有機磷阻燃劑均出峰且峰形良好,因此試驗選擇流動相A 為含0.1%甲酸的水溶液,B為含0.1%甲酸的甲醇溶液。100μg·L-1的混合標準溶液的色譜圖見圖1。

圖1 100μg·L-1的混合標準溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of mixed standard solution at 100μg·L-1

2.2 樣品前處理條件的選擇

2.2.1 凈化管

試驗以乙腈為提取劑,比較了2種凈化管(均含50 mg的PSA、50 mg的石墨化炭黑和150 mg的硫酸鎂,其中一種含C18,一種不含C18)對同一樣品的凈化效果和回收率的影響,結果見表2。

表2 采用不同凈化管時目標物的回收率Tab.2 Recovery of target compounds using different purification tubes

結果表明:上述2種凈化管對樣品均起到較好的凈化效果,其中8種有機磷阻燃劑的回收率無明顯區別。但對于TEHP,不含C18的凈化管的回收率明顯高于含C18的,因此試驗選擇不含C18的凈化管。

2.2.2 提取劑

試驗以純乙腈,及體積比分別為4∶1,1∶1,3∶7的乙腈-丙酮混合液對同一加標樣品進行提取,考察了其對目標物回收率的影響,結果見表3。

由表3可知:隨著提取劑中丙酮的加入,TPhP的回收率有大幅度提高,但是隨著丙酮比例的增大,TPh P的回收率沒有進一步提高,其余部分化合物的回收率反而有所下降,因此試驗選擇體積比4∶1的乙腈-丙酮混合液為提取劑。

表3 在不同提取劑下目標物的回收率Tab.3 Recovery of target compounds with different extracts

2.3 標準曲線與檢出限

按照儀器工作條件測定混合標準溶液系列,以離子對和保留時間定性,外標法定量。以目標物的質量濃度為橫坐標,其對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線,得到9種有機磷阻燃劑的線性范圍、線性回歸方程和相關系數,結果見表4。以3倍信噪比(S/N)和10倍信噪比計算9種有機磷阻燃劑的檢出限(3S/N)和測定下限(10S/N),結果見表4。

表4 線性參數、檢出限和測定下限Tab.4 Linearity parameters,detection limits and lower limits of determination

由表4可知:9種有機磷阻燃劑的相關系數均大于0.999 0,檢出限為0.01～15μg·kg-1。

2.4 精密度和回收試驗

配制目標物分別為10,50,100μg·kg-1的低、中、高等3個濃度水平的混合標準加標樣品,每個濃度水平平行配制5份,按試驗方法測定目標物的含量,并計算回收率及測定值的相對標準偏差(RSD),結果見表5。由表5可知,9種有機磷阻燃劑的加標回收率為60.0%～120%,RSD 為1.1%～9.8%,說明本方法適用于9種有機磷阻燃劑的測定。

表5 精密度和回收試驗結果(n＝5)Tab.5 Results of tests for precision and recovery(n＝5)

表5 (續)

2.5 樣品分析

試驗選取市售的蓮藕、蘿卜、荸薺、韭菜、水芹、蘆蒿、慈姑7種蔬菜作為考察樣品,按試驗方法對其中9種有機磷阻燃劑的含量進行測定,結果見表6。

表6 樣品分析結果Tab.6 Analytical results of samples μg·kg-1

由表6可知,在7種蔬菜樣品中,TEP 的檢出率高達100%,TPhP的檢出率達86%,蘆蒿和慈姑中還分別檢出了TCEP和TEHP。

本工作建立了一種以Qu ECh ERS法為前處理方法,高效液相色譜-串聯質譜同時測定蔬菜中TMP、TEP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPh P、TBOEP、TEHP和TnPP等9種有機磷阻燃劑的方法。該方法操作簡便,高效省時,作為一種常規方法可滿足日常檢測的需要。