食品中痕量二惡英的分析

圖1.  2，3，7，8-四氯二苯并-對-二惡英（TCDD）。

人體接觸的二惡英90%來自膳食，目前由二惡英引發的環境和食品安全問題正越來越受到關注。由于二惡英在環境和食品中的含量一般在pg級甚至更低，異構體種類繁多，前處理復雜, 屬于超痕量的多組分分析，對特異性、選擇性和靈敏度的要求很高，成為當今食品和環境分析領域的難點。

據愛爾蘭政府網站于2008年12月7日公布，由于飼料污染引起的受二惡英污染的豬肉制品可能已銷往包括中國在內的25個國家和地區。愛爾蘭衛生和農業部門發現，生豬和豬飼料取樣中的二惡英成分，達到歐洲聯盟二惡英含量安全上限的80至200倍。

二惡英是包含眾多同類物或異構體的兩大類氯代三環芳烴類化合物的簡稱，包括了75種多氯二苯并-對-二惡英（簡稱PCDDs）和135種多氯二苯并呋喃（簡稱PCDFs），這些無色無味的脂溶性物質，性質非常穩定，自然界的微生物和水解作用對其分子結構影響較小，因而環境中的二惡英很難自然降解消除。一旦二惡英進入環境或人體，由于其在脂肪中高度溶解性能在體內蓄積，在環境中，二惡英可通過食物鏈傳遞累積，被稱為持續性有機污染物。

圖2.  EPA1613 CS1（1:10 稀釋，50fg/μl TCDD），進樣體積2μl，GC升溫程序：120（2）→10→220（2）→3→260。

有著“世紀之毒”之稱的二惡英不僅具有致癌性，還具有生殖毒性、內分泌毒性和免疫抑制作用。特別是其具有環境雌激素效應，可能造成男性雌性化。世界衛生組織國際癌癥研究中心已將毒性最強的2,3,7,8-四氯二苯并-對-二惡英（TCDD）列為人類一級致癌物。人體接觸的二惡英90％來自膳食，目前由二惡英引發的環境和食品安全問題正越來越受到關注。一些國家制定了相應食品中二惡英的最大限量標準，如德國規定乳與乳制品中二惡英限量標準＜5ng/kg，美國規定應用水中二惡英限量標準＜30.0pg/L。

圖3.  魚樣品提取物中TCDF分離譜圖，進樣體積1μl，GC升溫程序：120（2）→10→220（2）→3→260。

由于二惡英在環境和食品中的含量一般在pg級甚至更低，異構體種類繁多，前處理復雜, 屬于超痕量的多組分分析，對特異性、選擇性和靈敏度的要求很高，成為當今食品和環境分析領域的難點。

痕量多組分分析

二惡英是由210種異構體組成的混合物，其中含4氯~8氯取代的二惡英就有136種，而其中毒性較大的2,3,7,8-位氯代異構體有17種，要將這些組分及異構體從食品樣品這樣復雜的基質中分離分析并定量，對方法的特異性、選擇性和靈敏度都提出了極大的挑戰。

圖4.  魚樣品提取物中TCDD分離譜圖，進樣體積1μl，GC升溫程序：120（2）→10→220（2）→3→260。

Thermo Scientific TSQ Quantum GC 正是憑借著業界領先的選擇性，以及超高的專業級靈敏度和極低的定量檢測限，成為食品等復雜基質中二惡英篩選檢測的利器。

我們用TSQ Quantum GC 來進行所有含4氯~8氯取代的二惡英/呋喃的篩選，樣品由TripPlusTM自動進樣器進樣，憑借先進的機械和獨立三維移動塔進樣技術，TripPlus自動進樣器可提供高通量分析所需的靈活性和高效率要求。部分儀器設置如表1所示。

TSQ Quantum GC獨到的雙曲面四極桿保證了很高的離子傳輸效率，從而具有更低的檢測限，并同時保證更好的精度和準確度。零串擾碰撞室的設計在進行多組分分析時，最大程度地避免了交叉干擾，消除假陽性結果。

圖5.  混合血樣中20fg/μl TCDD的分離圖，其中最下面是13C-TCDD內標。

實驗的結果表明對所有含4氯～8氯取代的二惡英/呋喃的篩選確定都顯示了很好的分析效果。圖2顯示了EPA 1613 CS1 標準物的典型分離譜圖，其中TCDD/TCDF濃度為50fg/μl，圖3和圖4分別顯示了從魚肉提取的樣品中篩選分析的二惡英譜圖，通過13C標記的內參顯示，對TCDD/TCDF的分離分析獲得了理想檢測靈敏度。

此外，TSQ Quantum GC還具備了高選擇性反應監測（H-SRM）的功能, 可實現頂級的檢測靈敏度和極低含量的定量分析。H－SRM可以在毫秒級駐留時間，一次進樣完成上百種殘留物的篩選，是環境和食品等復雜基質中二惡英篩選分析的不二選擇。

圖6.  17fg/μlTCDD分析序列的確證離子比值（m/z 320/322 in %）。

痕量二惡英的確證分析

由于痕量二惡英檢測的高特異性、選擇性和靈敏度要求，使得以美國EPA1613方法[2-6]為代表的高分辨氣相色譜與高分辨質譜聯用（HRGC/HRMS）成為各國公認的仲裁方法，而且最新趨勢顯示對二惡英的分析需要更高靈敏度的分析儀器。如新的指導方法要求確證所需的定量限制（LOQ）比方法中最低報告水平的80％更低，這要求儀器的檢出限更低，分析的樣品體積更小。

Thermo Scientific DFS高分辨率HRGC/HRMS系統正是二惡英確證分析的最佳工具，它的超高靈敏度可以達到ag級水平，而且具備出色的穩定性和高通量樣品檢測能力。

圖7.  血樣分析序列的的確證離子比值（m/z 320/322 in %）。

將Thermo Scientific DFS與TRACE GC UltraTM氣相色譜相聯，使用Thermo Scientifc TRACETM TR-5MS GC柱子（60m×0.25mm I.D. df=0.1μm），樣品由TripPlusTM自動進樣器進樣，進樣體積2μl。進樣采用熱針技術，即空進樣針再注入樣品之前加熱2~3s以消除偏差。將DFS設置成多離子監測模式（MID），分辨率10000，用FC43作為標準化合物，用作內參和質量校正，保證不同次掃描間的質量精確度及穩定型。將所有天然的二惡英/呋喃同類物以及他們的特異性13C標記的內參的一定量質量數及一比值質量數輸入MID的方法設置。因為標準化合物和天然的二惡英/呋喃同類物有些在質量數上比較接近，因而選擇二惡英/呋喃的確證質量數時必須特別注意，根據不同的分析方法有時可能需做調整。同時方法中電子能量的優化對于獲取好的結果也至關重要。

我們用兩類實驗證明了DFS系統的靈敏度，可靠性和穩定型。首先重復進樣72次測定17fg/μl的2,3,7,8 TCDD標準物（由100fg/μl的2,3,7,8 TCDD標準物稀釋而得）的質量數；其次測定了含低濃度二惡英（其中2,3,7,8 TCDD為20fg/μl）的混合血樣中所有二惡英/呋喃同類物的質量數。

表1.  儀器參數

在復雜基質中的DFS系統性能同樣杰出，圖5是混合血樣的分離譜圖，其中2,3,7,8 TCDD濃度為20fg/μL。圖6和7分別是17fg/μl的2,3,7,8 TCDD標準物和混合血樣品的確證比值圖，包括混合血樣品在內的所有結果都在要求的最低檢測水平的±15％之內，符合EPA1613要求的確證離子比值要求。

上述的實驗驗證了DFS在檢測fg級水平二惡英時的卓越靈敏度、可靠性和穩定性。無論食品、環境，還是生物樣品，即便是有著很嚴重基質效應的復雜樣品也能在DFS上成功分析，滿足法規對確證分析的嚴格要求。