在線SPEGC／MS測定食品中的PAK

根據歐盟修訂的污染物檢測法令規定：測定食品中的多環芳烴（PAK）時，必須測定其中4種特殊的PAK化合物，即苯并（a）芘、苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽及稠二萘（即PKA4）。本文介紹了歐陸集團的科研人員如何應用GC/MS來有效地優化PAK分析。

歐盟食品安全管理局（EFSA）食品污染科學委員會于2008年提出的鑒定意見，一反迄今所有的觀點，認為苯并（a）芘不再是食品中多環芳烴出現的標志，而是以4種特征性的PAK化合物組成的體系作為食品中PAK含量的指示劑。隨即，歐盟制定了以這4種PAK最高含量為基礎的法令Nr.1881/2006，并補充了相應的變更法令（EU）Nr.835/2011。自2012年9月以來，除了對苯并（a）芘的單個邊界值進行限定之外，還有一種適用于苯并（a）芘、苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽及稠二萘（即PKA4）的總邊界值, 來作為食品中多環芳烴污染的特征性標志。

圖1.  歐陸集團部門負責人Holger Fritz、研發部Ansgar Ruthenschroer及商務經理Cludia Schulz博士（左起）。

應用在線固相萃取法

“直到2008~2009年，我們在進行油類和其他食材中PAK的GC/MS的檢驗時，還一直采用凝膠色譜法（GPC）來純化樣品。” 歐陸集團商務經理Cludia Schulz博士介紹道。研發部化學工程師Ansgar Ruthenschroer 補充說：“凝膠色譜法雖然是一種有效的解決方案，也能夠提供滿意的結果，但卻相當費時，且會消耗大量有機溶劑。我們的目的是盡可能取消手工式的樣品處理步驟，盡量實現分析自動化。”部門負責人Holger Fritz向筆者介紹，研究期間也曾考慮過應用一種小型化的凝膠色譜，以降低大量使用有機溶劑所造成的污染以及實驗成本。但在進行該實驗過程中，嘗試了另一種固相萃取法（SPE），該方法的優勢之處在于可實現在線作業中的完全自動化。

歐陸集團研發部化學工程師Ansgar Ruthenschroer介紹，開發和建立SPE-GC/MS法來驗證油類和其他食材中多環芳烴，是源自于某色譜雜志一篇文章的啟發。該文章介紹：在樣品預先以環己烷為萃取劑經加壓溶液萃取法（PLE）或加速溶液萃取法（ASE）處理之后，再應用聚乙烯二乙烯苯相進行樣品的SPE純化。這一舉動的確令人矚目。Ansgar Ruthenschroer雖也試驗過其他的SPE相，如歐盟驗證熏香的法令 （EG）Nr.2065/2003，也試驗了硅膠，但最后還是決定棄之不用。經過初步測試后，歐陸集團的科研人員在實驗室中針對聚乙烯二乙烯苯相進行了深入研究，并取得了令人滿意的結果，找到了實現自動化的可能性，實現了SPE方法從手工向機器化的轉變。

圖2.  參照樣品。樣品基體為含有每種溶質各0.8μg/kg的食品油。上圖為總離子色譜圖TIC；下圖為質荷比為m/z 252時的苯并（b）熒蒽（BbF）、苯并（k）熒蒽（BkF）、苯并（j）熒蒽（BjF）、苯并（e）芘（BeP）、苯并（a）芘（BaP）以及菲（Perylen）。

“我們的合作便從此展開。”德國Gerstel公司銷售經理Michael Groeger表示，隨后，Gerstel公司便與歐陸集團開展了緊密合作，Gerstel應用部門的Oliver Lerch博士也加入到研發團隊中。Gerstel公司的雙軌式多用性進樣器（MPS-Prep-Station）在此發揮了核心作用，滿足了歐陸集團所提出的特定要求：對油類和食材樣品在很寬泛的范圍內進行純化、萃取，并立即以在線方式注射到GC/MS系統中。

在合作之初，Ansgar Ruthenschroer和Oliver Lerch博士進行的實驗就已經得出了近乎理想的結果。經過兩位專家在應用實驗室對該法進行的多次修正，終于取得了滿意的結果。此后，由Ansgar Ruthenschroer單獨推進實驗的優化工作。

經過一段時間的研究，Ansgar Ruthenschroer檢驗了應用聚乙烯二乙烯苯相的SPE的參數。最終方法可以轉入到多用性進樣器（MPS）的雙軌式進樣器之上，并于實際條件下進行關鍵測試。

圖3.  質荷比為m/z 226和228時苯并 (a)蒽（BaA）、cyclopenta（c，d）pyrene （CPP）、苯并[9,10]菲（TP）以及稠二萘（CHR）。

采用多用性進樣器能夠完成開發工作所要求的7個操作步驟：用環己烷對SPE相進行條件化→加入樣品→分離基體→洗脫PAK→濃縮洗脫液→將分取液注射到GC/MS系統→進行樣品的GC/MS分析。與之相應地將方法的參數輸入到Maestro控制軟件的預置序列表中，通過簡單的操作輕松地實現軟件控制。據Cludia Schulz博士介紹，該方法的另一優點是樣品制備和分析中的時間嵌套功能（提前預置功能）：在一個樣品尚未完全走完分析過程時，就啟動下一個樣品的分析。這樣就縮短了分析時間，可以滿足用戶的需求。

成功通過對照實驗

為驗證能否借助于自動化的MPS-GC/MS系統滿足歐陸集團的要求，并保證在實踐操作中行之有效，科研人員采用了比較測量的方式加以檢驗。Ansgar Ruthenschroer稱：“根據相互對照結果，由凝膠色譜法和新的自動化在線SPE法所得到的結果基本一致。表明新方法已通過了考驗，可用于具有重要實際意義的油類和食品的檢測”。

圖4.  分析苯并（a）芘采用的（包括多用性進樣器處理樣品）全套方法的線性。

“該方法已按照DIN EN ISO/IEC 17025的要求在不同的物料分析中得到有效應用。一般情況下其檢測限（量化的極限LOQ）＜0.5μg/kg；對于稍晚洗脫出來的高沸點PAK如雙苯并芘則小于1μg/kg。方法的線性、重現性以及對比精度均通過滿意的結果得到確認。通過實驗室的比對試驗，以及通過加入法的樣品分析的相互考驗，使得方法的正確性無容置疑。”Cludia Schulz博士如是稱。

關于PAK分析

多環芳烴對人體產生的急性毒性較輕（其毒性隨著其分子量及芳香環數目的增加而增加）。然而，若長期接觸幾種具代表性的多環芳烴會影響受孕、產生誘變因素并可能誘發癌癥。通過應用帶有固相萃取的氣相色譜法來進行PAK分析，相對于普通的液相色譜技術而言，可以節約許多時間和成本，還避免了可能導致誤差的樣品前處理步驟。