高效液相色谱-串联质谱法测定蔬菜中9种有机磷阻燃剂的含量

许珊珊,孙文芳,杨 雯,刘祥萍

(南京医科大学附属南京市疾病预防控制中心,南京 210003)

有机磷阻燃剂具有阻燃增塑双重功能,其生产工序简便、价格低廉,被广泛应用于建筑装饰材料、纺织产品、电子产品、化工产业、玩具等领域[1-4]。有机磷阻燃剂以混合添加的方式加至各种产品中,在产品生产、运输及使用过程中极易释放到环境中[5],在大气、水体、土壤、尘土等多种环境介质中均有检出[6-8]。有机磷阻燃剂通过呼吸、食用、接触等方式[9-10]进入人体,可通过人体自身代谢排出体外,但是其具有神经毒性和致癌性,长期接触会对人体系统造成损伤[11-13],严重损害人体健康。欧盟《化学品注册、评估、授权和限制制度》(REACH)法规EC 1907/2006之附录XVII及SVHC 高度关注物质中明确规定磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)的最大限值不超过其质量的0.1%,而在Oeko-Tex标准100和美国服装与鞋业协会(AAFA)的受限物质(RSL)清单第11版中TCEP完全禁用。欧盟REACH 法规EC 1907/2006附录XVII和美国密歇根州、加利福尼亚州、缅因州、夏威夷州、纽约州法令中规定了磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(TDCPP)的最大限值不超过其质量的0.1%,同时欧盟还规定了玩具中TCEP、TDCPP 和磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCPP)均不能超过5 mg·kg-1。我国规定了纺织品中的TCPP不能超过10 mg·kg-1[14]。而关于食品中有机磷阻燃剂的限值尚未见相关规定,考虑到有机磷阻燃剂在食品中富集的可能性,建立一种测定食品中有机磷阻燃剂含量的方法是很有必要的。

测定有机磷阻燃剂含量时,样品前处理方法主要有QuEChERS法、固相萃取法[15-16]、超声辅助萃取法[17]、微波辅助萃取法[18]、液液萃取法[16]等。固相萃取法应用较为广泛,但是操作过程复杂、耗时久。Qu ECh ERS法和超声辅助萃取法操作简便,同时省时省试剂,但与QuEChERS法相比,超声辅助萃取法缺少除杂净化的过程,影响测定结果。微波辅助萃取法省时省试剂,但是需要购买特殊仪器,提取效率受温度和提取剂的影响较大。液液萃取法操作复杂,需要试剂的量较大,耗时久。仪器检测方法主要有气相色谱法[19]、气相色谱-质谱法[20]、液相色谱-质谱法[21]等。气相色谱法和气相色谱-质谱法有较高的灵敏度,但是有机磷阻燃剂的色谱峰会出现拖尾现象,影响测定结果。液相色谱-质谱法有较高的灵敏度、精密度和准确度,更适用于不易挥发且相对分子质量较大的有机磷阻燃剂的测定。

目前,有机磷阻燃剂的分析研究主要集中在水体及各种鱼类[22-25],而对蔬菜的研究较少,因此本工作建立了一种以Qu ECh ERS 法为前处理方法,高效液相色谱-串联质谱同时测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 种有机磷阻燃剂含量的方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

LC-30A 型超高效液相色谱系统;AB SCIEX QTRAP 4500型质谱仪;Agilent 5982-5222型净化管,含乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)50 mg、石墨化炭黑50 mg、硫酸镁150 mg;脱水试剂含硫酸镁6 g、乙酸钠1.5 g。

标准储备溶液:称取TMP、TEP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPh P、TBOEP、TEHP各0.05 g和TnPP 0.04 g,用甲醇溶解,并转移至10 mL 容量瓶中,用甲醇定容,所得TMP、TEP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPhP、TBOEP、TEHP标准储备溶液的质量浓度均为5 g·L-1,TnPP标准储备溶液的质量浓度为4 g·L-1。

混合标准储备溶液:50 mg·L-1,移取TMP、TEP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPhP、TBOEP、TEHP标准储备溶液各50.0μL及TnPP标准储备溶液62.5μL,置于5.0 mL 容量瓶中,用甲醇定容,得到9 种有机磷阻燃剂的质量浓度均为50 mg·L-1的混合标准储备溶液。

混合标准溶液:500μg·L-1,移取适量混合标准储备溶液,用含0.1%(体积分数,下同)甲酸的50%(体积分数,下同)甲醇溶液稀释,配制为质量浓度为500μg·L-1的混合标准溶液。

混合标准溶液系列:移取2,5,20,50,100,200,500,1 000,2 000μL 的混合标准溶液置于9 支5.0 mL容量瓶中,用含0.1%甲酸的50%甲醇溶液定容,得到质量浓度为0.2,0.5,2,5,10,20,50,100,200μg·L-1的混合标准溶液系列。

TMP、TEP、TnPP、TBOEP、TEHP、TPhP、TCEP、TCPP、TDCPP的纯度均大于99%;甲醇、乙腈、甲酸为色谱纯;丙酮为农残级;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1)色谱条件 Waters ACQUITY UPLC®BEH C18色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.7μm);柱温40 ℃;进样量2μL;流量0.3 mL·min-1;流动相A为含0.1%甲酸的水溶液,B 为含0.1%甲酸的甲醇溶液。梯度洗脱程序:0～4.0 min时,B 由10%升至50%;4.0～13.0 min 时,B 由50%升 至76%;13.0～14.0 min 时,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)质谱条件 电喷雾离子源(ESI),正离子模式;多反应监测(MRM)模式;离子源温度450 ℃;离子化电压5 500 V;气帘气压力240 kPa,雾化气压力380 k Pa,加热气压力380 k Pa;入口电压10 V,出口电压7 V。9种有机磷阻燃剂的其他质谱参数见表1,其中“∗”为定量离子对。

表1 质谱参数Tab.1 MS parameters

1.3 试验方法

称取样品5.0 g,用体积比4∶1的乙腈-丙酮混合液10 mL提取,涡旋混匀,加入脱水试剂,冷却后超声10 min,离心后取1.5 mL 上清液置于Agilent 5982-5222型净化管中,涡旋混匀,高速离心后取上清液1 mL,氮吹至近干,用甲醇0.5 mL 复溶,按仪器工作条件测定。

2 结果与讨论

2.1 流动相的选择

固定流动相A 为含0.1%甲酸的水溶液,试验考察了流动相B分别为含0.1%甲酸的乙腈溶液和含0.1%甲酸的甲醇溶液时的色谱保留行为。结果表明:以含0.1%甲酸的乙腈溶液为有机相时,TEHP的峰丢失,其余色谱峰分离良好;以含0.1%甲酸的甲醇溶液为有机相时,9种有机磷阻燃剂均出峰且峰形良好,因此试验选择流动相A 为含0.1%甲酸的水溶液,B为含0.1%甲酸的甲醇溶液。100μg·L-1的混合标准溶液的色谱图见图1。

图1 100μg·L-1的混合标准溶液的色谱图Fig.1 Chromatogram of mixed standard solution at 100μg·L-1

2.2 样品前处理条件的选择

2.2.1 净化管

试验以乙腈为提取剂,比较了2种净化管(均含50 mg的PSA、50 mg的石墨化炭黑和150 mg的硫酸镁,其中一种含C18,一种不含C18)对同一样品的净化效果和回收率的影响,结果见表2。

表2 采用不同净化管时目标物的回收率Tab.2 Recovery of target compounds using different purification tubes

结果表明:上述2种净化管对样品均起到较好的净化效果,其中8种有机磷阻燃剂的回收率无明显区别。但对于TEHP,不含C18的净化管的回收率明显高于含C18的,因此试验选择不含C18的净化管。

2.2.2 提取剂

试验以纯乙腈,及体积比分别为4∶1,1∶1,3∶7的乙腈-丙酮混合液对同一加标样品进行提取,考察了其对目标物回收率的影响,结果见表3。

由表3可知:随着提取剂中丙酮的加入,TPhP的回收率有大幅度提高,但是随着丙酮比例的增大,TPh P的回收率没有进一步提高,其余部分化合物的回收率反而有所下降,因此试验选择体积比4∶1的乙腈-丙酮混合液为提取剂。

表3 在不同提取剂下目标物的回收率Tab.3 Recovery of target compounds with different extracts

2.3 标准曲线与检出限

按照仪器工作条件测定混合标准溶液系列,以离子对和保留时间定性,外标法定量。以目标物的质量浓度为横坐标,其对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线,得到9种有机磷阻燃剂的线性范围、线性回归方程和相关系数,结果见表4。以3倍信噪比(S/N)和10倍信噪比计算9种有机磷阻燃剂的检出限(3S/N)和测定下限(10S/N),结果见表4。

表4 线性参数、检出限和测定下限Tab.4 Linearity parameters,detection limits and lower limits of determination

由表4可知:9种有机磷阻燃剂的相关系数均大于0.999 0,检出限为0.01～15μg·kg-1。

2.4 精密度和回收试验

配制目标物分别为10,50,100μg·kg-1的低、中、高等3个浓度水平的混合标准加标样品,每个浓度水平平行配制5份,按试验方法测定目标物的含量,并计算回收率及测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表5。由表5可知,9种有机磷阻燃剂的加标回收率为60.0%～120%,RSD 为1.1%～9.8%,说明本方法适用于9种有机磷阻燃剂的测定。

表5 精密度和回收试验结果(n＝5)Tab.5 Results of tests for precision and recovery(n＝5)

表5 (续)

2.5 样品分析

试验选取市售的莲藕、萝卜、荸荠、韭菜、水芹、芦蒿、慈姑7种蔬菜作为考察样品,按试验方法对其中9种有机磷阻燃剂的含量进行测定,结果见表6。

表6 样品分析结果Tab.6 Analytical results of samples μg·kg-1

由表6可知,在7种蔬菜样品中,TEP 的检出率高达100%,TPhP的检出率达86%,芦蒿和慈姑中还分别检出了TCEP和TEHP。

本工作建立了一种以Qu ECh ERS法为前处理方法,高效液相色谱-串联质谱同时测定蔬菜中TMP、TEP、TCEP、TCPP、TDCPP、TPh P、TBOEP、TEHP和TnPP等9种有机磷阻燃剂的方法。该方法操作简便,高效省时,作为一种常规方法可满足日常检测的需要。