气相色谱-质谱法测定畜禽粪便中吲哚和3-甲基吲哚的含量

张 闻

（北京市畜牧业环境监测站，北京 102200）

1 前言

随着我国生活水平的提高，畜禽养殖业得到快速发展，畜禽养殖产生粪便、污水等是产生恶臭的重要污染源，恶臭是一种空气污染物，能够刺激人的嗅觉器官，引起人们厌恶感或不愉快的物质，即产生恶臭的物质。由于畜禽粪便中富含有大量的有机物质，在一些腐败微生物的作用下会产生组分复杂的恶臭物质，其中NH3、H2S和吲哚类是主要成分。NY/T 388-1999《畜禽场环境质量标准》规定了畜禽场恶臭、NH3、H2S含量限值，但没有提及吲哚类恶臭物质，相关的研究报道也较少，要全面了解畜禽恶臭污染的问题，需要加强吲哚类恶臭的分析研究。

吲哚类的主要恶臭污染物主要包括吲哚和3-甲基吲哚，3-甲基吲哚又称为粪臭素是一类易挥发性物质。吲哚是由吡咯环和苯环缩合而成的具有强烈恶臭的气体，毒性强，可引起人头痛、恶心、呕吐。3-甲基吲哚不但可能引起反刍动物急性肺水肿和肺气肿，还具有致癌的可能性，对肠道环境也有一定的影响。3-甲基吲哚经肠壁吸收入血液循环系统，一部分经肝脏代谢由尿排出成为恶臭污染源另一部分则贮存于脂肪和肌肉组织，高含量的3-甲基吲哚会导致猪肉有异臭味。

国内外由于对畜禽粪便吲哚类污染物的排放没有明确的标准，粪便恶臭物质的研究主要集中在NH3和H2S上，有关吲哚类物质的研究多见于对废水的处理、土壤以及血液。目前，国外采用比色法、气相色谱法（GC）和高效液相色谱法（HPLC）分析粪便中3-甲基吲哚和吲哚的含量，存在操作繁琐，检测时间长的问题。本文采用气相色谱-质谱法测定粪便中3-甲基吲哚和吲哚的含量，操作简单，检测快速，可为评估和治理养殖场环境提供科学数据依据。

2 实验部分

2.1 仪器、试剂与材料

气相色谱串联质谱仪（安捷伦公司，7890/5975C气质联用仪）；涡旋混合器；超声清洗器；色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm）

吲哚标准品（上海安普公司，纯度为99.0%）；3-甲基吲哚标准品（上海安普公司，纯度为99.5%）；二氯甲烷（色谱级）

2.2 实验方法

2.2.1 样品采集。根据堆肥质量（或体积）确定取样点个数，见表1。取样点的位置：应离地面15cm以上，距肥堆顶部5～10cm一个。每个样品取样200g，混匀后（按取样点数要求，多个样品混合）缩分为4。

表1 畜禽粪便的取样点数

2.2.2 样品前处理。取5g新鲜粪便，加入5mL二氯甲烷，涡旋混合1min，超声萃取30min，4 000rpm/min离心5min，取上清液，重复提取一次，合并清液，常温氮吹近干，加入1mL二氯甲烷复溶，涡旋1min，过0.1μm滤膜，置于样品瓶中待测。

2.2.3 色谱和质谱条件。色谱柱：DB-17ms（30m× 0.25mm×0.25μm）；柱温：180℃；离子源温度：230℃，进样口温度：180℃，进样体积：1.0μL；条件：180℃保持5min。

3 结果与讨论

3.1 提取溶液的选择

试用了正己烷、二氯甲烷、乙腈，结果表明极性小的解析效果低，例如正己烷萃取吲哚和3-甲基吲哚回收率只有50%左右。极性大的解析效果高，例如二氯甲烷和乙腈回收率都在90%以上。但是乙腈易溶于水，不利于样品杂质和目标物的分离，最后选择二氯甲烷萃取。

3.2 色谱柱的选择

试用了DB-17ms、ZB-5ms、DB-5ms、DB-624四种气相色谱柱，试验发现吲哚和3-甲基吲哚是极性物质，所以选择极性越大的气相色谱柱分离效果越好，因此选择了DB-17ms（30m×0.25mm×0.25μm）。

3.3 线性范围与定量限

配制吲哚、3-甲基吲哚混合液，配制浓度分别为0.5μg/mL、1.0μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、20.0μg/mL，各1mL。用已经配制好的标准工作液，在拟定的色谱条件下，各进样1.0μL可测得各组分浓度时相应的峰面积，以进样浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，计算标准工作曲线及线性回归。吲哚线性回归方程为y=3229x+190.4（r=0.99995），3-甲基吲哚线性回归方程为y=3449x+274.3（r=0.99992）。吲哚和3-甲基吲哚色谱图见图1

图1 吲哚和3-甲基吲哚色谱图

在阴性样本中添加吲哚、3-甲基吲哚混合液，以10倍信噪比（S/N≥）计算方法的定量限（LOQ），测定其LOQ为0.01mg/kg，与（高效液相色谱法测定3-甲基吲哚含量）方法相比具有更高的灵敏度。

3.4 精密度与重现性

进样浓度为5μg/mL的吲哚和3-甲基吲哚6次，峰面积的RSD值分别为3.7%、3.4%。进样浓度为10μg/mL的吲哚和3-甲基吲哚6次，峰面积的RSD值分别为3.0%、3.0%，表明精密度良好。

3.5 准确度

称取5g新鲜粪便样本7份，在其中6份样本中加入50μg吲哚、3-甲基吲哚混合液。按1.2.2的样品处理方法，经处理后测定和计算加入的吲哚、3-甲基吲哚含量。样品中吲哚和3-甲基吲哚的平均回收率为97.9%、96.6%。

从表2和表3看出，本方法的回收率在97%左右，说明方法的准确度高，通用性好。

表2 吲哚回收率测定

表3 3-甲基吲哚回收率测定

4 结论

本实验建立了以气相色谱-质谱法测定吲哚、3-甲基吲哚的方法。此方法样品前处理简单、回收率高、样品重现性好，可为检测畜禽粪便中吲哚和3-甲基吲哚含量提供技术手段。