利用时间串联质谱方法测定高脂肪食品中低于PPT级的2,3,7,8氯代二苯二噁英和氯代二苯呋喃

原文见Analytical Chemistry，1999年，71卷，第一期

详细摘要多氯代二苯二噁英/呋喃对于动物体而言毒性极大，近年来四氯代二苯二噁英已被认定为人体致癌物，它们产生的途径非常广泛，已污染了世界的大多数地区，并可以在食物链累积，二噁英/呋喃类物质与人体发生联系的主要途径是通过动物的饲料。饲料中的二噁英/呋喃类物质的检测需要灵敏度非常高的分析方法（pg-fg的浓度范围），通常是通过一系列的提纯后，再使用GC/MS技术检测。食品中的检出限 食品中检测到的多氯代二苯二噁英（PCDDs）/呋喃(PCDFs)一般低于1 pg/g 脂类化合物的浓度范围，美国FDA在全国范围内收集、分析大量的乳制品、鱼类和的贝壳类动物产品，目的是为了得到一个食物中二噁英含量水平的数据库，以便估算人体内的含量。这样，必须得到一个可比较的数据库。FDA和EPA必须证明在希望的精度与准确度下，所用方法可以稳定地提供相近的检出限。串联质谱 低分辩的EI四极质谱（EI-LRMS）对于食品和低浓度水平的多氯代二苯二噁英/呋喃分析，其灵敏度和其它技术指标都难以达到要求。以负CI结合多离子检测的质谱可对多氯代二苯呋喃的分析提供非常高的灵敏度，但对多氯代二苯二噁英的分析，其灵敏度差10倍，而对四氯代二苯二噁英的分析几乎没有提高（灵敏度差大约1000倍）。在过去的十几年里，对于食物中四氯代二苯二噁英的分析，为了得到必要的检出结果高分辨质谱成为唯一选择。对于土壤、鱼类、飞尘、沉积物和人奶中多氯代二苯二噁英/ 呋喃分析，串联质谱可以得到与高分辨质谱相近的结果，利用串联质谱分析四氯代二苯二噁英可得到与高分辨质谱相近的结果已有报道。但直到现在，三级四级杆串联质谱的购买费用与操作费用都与高分辨质谱不相上下。随着分析食物中多氯代二苯二噁英/呋喃的要求不断提高，使得FDA研究了利用较便宜的四极离子储存质谱仪的串联质谱分析方法。本工作的目的是确定高脂肪食品中的2,3,7,8四氯代二苯二噁英及其同系物的检出限。FDA最近利用离子阱串联质谱仪和高分辨质谱仪测定了鲶鱼和鸡蛋中的四氯代二苯二噁英含量，对所有17种2,3,7,8氯代二苯二噁英和氯代二苯呋喃在两种仪器上的测定结果进行了比较，并讨论了在测试中两种仪器所遇到的干扰。采样与目标物添加 花生油、羔羊脂肪和黄油于1997年自华盛顿地区的超级市场收集，为保证进行多次实验，采集了足够多的样品。大约10-30g的黄油、棉子油和羔羊脂肪取自 Kazakhstan南部的个人家中。华盛顿地区的黄油、花生油在添加目标物前分析过4到7次，有花生油的小器皿（100克）中加入了0.5和1.0 pg/g 的 PeCDD/Fs、HeCDD/FS和HpCDD/Fs，TCDD和TCDF的加入量为 0.1和0.2 pg/g ，OCDD/F的加入量分别为1.0和2.0 pg/g 。天然标准物溶解在1mL正己烷中再加入小器皿并充分混合放置过夜。然后重复三次分析每一个添加目标物的样本。重复分析的标准偏差等于或小于20%时，如果使用的内部标记代用标准物测定的两个子离子的平均值在理论加入量的 20%之内，则认为被分析物样品是处于或高于检出限。离子阱串联质谱 在采集所有多氯代二苯二噁英/呋喃的分析数据时，使用了带有CI和MS/MS功能的Varian Saturn 4D型离子阱色质联用仪。所用气相色谱仪为Varian 3400型，带有分流不分流和程序升温进样口，色谱柱为 40mX0.18mmX0.18um的J&W DB-5毛细柱，一42分钟的程序升温过程可保证多氯代二苯二噁英/呋喃的分离。高分辨质谱 VG-Autospec Q高分辨质谱仪在最小10000分辨率下操作用于对所有多氯代二苯二噁英/呋喃的分析，所有五个时间段使用电压扫描。全氟代煤油用于质量模式MID的锁定，整个扫描时间大约0.8秒，包括锁定、延迟和其余的时间，结果与讨论离子阱串联质谱方法的检出限通过对花生油、羔羊脂肪和黄油中2,3,7,8多氯代二苯二噁英（PCDDs）和多氯代二苯呋喃(PCDFs)的反复测定进行了评价，在黄油中可测到 10种同系物（范围0.27-2.5pg/g），羔羊脂肪中可测到9种（范围0.09-2.6pg/g），并且所得结果精确性良好。在高脂肪食品中，对大多数的多氯代二苯二噁英/呋喃，可在0.5 pg/g的水平达到准确和可重复的结果（七氯代二苯二噁英和七氯代二苯呋喃为1.0 pg/g，八氯代二苯呋喃为2.0 pg/g），而对于2,3,7,8四氯代二苯二噁英和2,3,7,8四氯代二苯呋喃则可达到0.2 pg/g。离子阱串联质谱的标准曲线非常稳定，两年间所有标准物的校正，其总体RSD大约在10%左右，虽然个别点在20%和30%。对一年前分析的HxCDF的标准物，其结果也没有明显变化。离子阱串联质谱方法在分析鲶鱼和鸡蛋中的2,3,7,8四氯代二苯二噁英方面性能卓越，所分析的样品来自美国大陆的大多数地区。在一突发事件取得的鸡蛋和鲶鱼样品为检验已建立的高脂肪基体的检出限的方法提供了一次很好机会。共有42 个鲶鱼样品和46个鸡蛋样品利用离子阱串联质谱进行了分析，除了一个鲶鱼切片样品外，所有样品检出了TCDD，其浓度范围从0.02到2.5pg/g（湿基）。9个样品用高分辨质谱进行了重复分析（5个鸡蛋样品，4个鲶鱼样品）。一个鲶鱼样品被分析了四次，三次用串联质谱分析，一次用高分辨质谱分析。用高分辨质谱或离子阱串联质谱对鸡蛋中TCDD的重复分析，其结果吻合良好。该方法还用于羔羊脂肪、黄油和取自Kazakhstan乡村的棉子油中的四氯代二苯二噁英污染的测定。由该方法对鲶鱼和鸡蛋样品的重复分析表明其结果可与高分辨质谱方法相媲美。结论 分析某些动物食品中的多氯代二苯二噁英/呋喃需要较高的灵敏度，目前可以利用离子阱串联质谱技术加以实现。该技术可以在高脂肪食品基体中准确测定到大约800fg 的 2,3,7,8-TCDD（0.2 pg/g，假设45%的回收率）。有三种方法可以改进离子阱串联质谱技术的检出限。第一，该技术可以通过改善扫描效率提高信号质量；第二，通过沿着轴向的单方向子离子抛出来提高信号质量；第三，在电极表面涂上甲基硅烷，以使离子阱去活性，去活性后将改善对高分子量同系物的灵敏度。这种改进已在新型的离子阱串联质谱仪（SATURN 2000）上得以实现，其对所有同系物的检出限将可与高分辨质谱相媲美。如果从两、三个不同的来源得到的三、四个子离子的数据可以检测时，以离子阱串联质谱为基础的方法的优点是可以降低费用并提高检测指标。