在线SPEGC／MS测定食品中的PAK

根据欧盟修订的污染物检测法令规定：测定食品中的多环芳烃（PAK）时，必须测定其中4种特殊的PAK化合物，即苯并（a）芘、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽及稠二萘（即PKA4）。本文介绍了欧陆集团的科研人员如何应用GC/MS来有效地优化PAK分析。

欧盟食品安全管理局（EFSA）食品污染科学委员会于2008年提出的鉴定意见，一反迄今所有的观点，认为苯并（a）芘不再是食品中多环芳烃出现的标志，而是以4种特征性的PAK化合物组成的体系作为食品中PAK含量的指示剂。随即，欧盟制定了以这4种PAK最高含量为基础的法令Nr.1881/2006，并补充了相应的变更法令（EU）Nr.835/2011。自2012年9月以来，除了对苯并（a）芘的单个边界值进行限定之外，还有一种适用于苯并（a）芘、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽及稠二萘（即PKA4）的总边界值, 来作为食品中多环芳烃污染的特征性标志。

图1.  欧陆集团部门负责人Holger Fritz、研发部Ansgar Ruthenschroer及商务经理Cludia Schulz博士（左起）。

应用在线固相萃取法

“直到2008~2009年，我们在进行油类和其他食材中PAK的GC/MS的检验时，还一直采用凝胶色谱法（GPC）来纯化样品。” 欧陆集团商务经理Cludia Schulz博士介绍道。研发部化学工程师Ansgar Ruthenschroer 补充说：“凝胶色谱法虽然是一种有效的解决方案，也能够提供满意的结果，但却相当费时，且会消耗大量有机溶剂。我们的目的是尽可能取消手工式的样品处理步骤，尽量实现分析自动化。”部门负责人Holger Fritz向笔者介绍，研究期间也曾考虑过应用一种小型化的凝胶色谱，以降低大量使用有机溶剂所造成的污染以及实验成本。但在进行该实验过程中，尝试了另一种固相萃取法（SPE），该方法的优势之处在于可实现在线作业中的完全自动化。

欧陆集团研发部化学工程师Ansgar Ruthenschroer介绍，开发和建立SPE-GC/MS法来验证油类和其他食材中多环芳烃，是源自于某色谱杂志一篇文章的启发。该文章介绍：在样品预先以环己烷为萃取剂经加压溶液萃取法（PLE）或加速溶液萃取法（ASE）处理之后，再应用聚乙烯二乙烯苯相进行样品的SPE纯化。这一举动的确令人瞩目。Ansgar Ruthenschroer虽也试验过其他的SPE相，如欧盟验证熏香的法令 （EG）Nr.2065/2003，也试验了硅胶，但最后还是决定弃之不用。经过初步测试后，欧陆集团的科研人员在实验室中针对聚乙烯二乙烯苯相进行了深入研究，并取得了令人满意的结果，找到了实现自动化的可能性，实现了SPE方法从手工向机器化的转变。

图2.  参照样品。样品基体为含有每种溶质各0.8μg/kg的食品油。上图为总离子色谱图TIC；下图为质荷比为m/z 252时的苯并（b）荧蒽（BbF）、苯并（k）荧蒽（BkF）、苯并（j）荧蒽（BjF）、苯并（e）芘（BeP）、苯并（a）芘（BaP）以及菲（Perylen）。

“我们的合作便从此展开。”德国Gerstel公司销售经理Michael Groeger表示，随后，Gerstel公司便与欧陆集团开展了紧密合作，Gerstel应用部门的Oliver Lerch博士也加入到研发团队中。Gerstel公司的双轨式多用性进样器（MPS-Prep-Station）在此发挥了核心作用，满足了欧陆集团所提出的特定要求：对油类和食材样品在很宽泛的范围内进行纯化、萃取，并立即以在线方式注射到GC/MS系统中。

在合作之初，Ansgar Ruthenschroer和Oliver Lerch博士进行的实验就已经得出了近乎理想的结果。经过两位专家在应用实验室对该法进行的多次修正，终于取得了满意的结果。此后，由Ansgar Ruthenschroer单独推进实验的优化工作。

经过一段时间的研究，Ansgar Ruthenschroer检验了应用聚乙烯二乙烯苯相的SPE的参数。最终方法可以转入到多用性进样器（MPS）的双轨式进样器之上，并于实际条件下进行关键测试。

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

采用多用性进样器能够完成开发工作所要求的7个操作步骤：用环己烷对SPE相进行条件化→加入样品→分离基体→洗脱PAK→浓缩洗脱液→将分取液注射到GC/MS系统→进行样品的GC/MS分析。与之相应地将方法的参数输入到Maestro控制软件的预置序列表中，通过简单的操作轻松地实现软件控制。据Cludia Schulz博士介绍，该方法的另一优点是样品制备和分析中的时间嵌套功能（提前预置功能）：在一个样品尚未完全走完分析过程时，就启动下一个样品的分析。这样就缩短了分析时间，可以满足用户的需求。

成功通过对照实验

为验证能否借助于自动化的MPS-GC/MS系统满足欧陆集团的要求，并保证在实践操作中行之有效，科研人员采用了比较测量的方式加以检验。Ansgar Ruthenschroer称：“根据相互对照结果，由凝胶色谱法和新的自动化在线SPE法所得到的结果基本一致。表明新方法已通过了考验，可用于具有重要实际意义的油类和食品的检测”。

图4.  分析苯并（a）芘采用的（包括多用性进样器处理样品）全套方法的线性。

“该方法已按照DIN EN ISO/IEC 17025的要求在不同的物料分析中得到有效应用。一般情况下其检测限（量化的极限LOQ）＜0.5μg/kg；对于稍晚洗脱出来的高沸点PAK如双苯并芘则小于1μg/kg。方法的线性、重现性以及对比精度均通过满意的结果得到确认。通过实验室的比对试验，以及通过加入法的样品分析的相互考验，使得方法的正确性无容置疑。”Cludia Schulz博士如是称。

关于PAK分析

多环芳烃对人体产生的急性毒性较轻（其毒性随着其分子量及芳香环数目的增加而增加）。然而，若长期接触几种具代表性的多环芳烃会影响受孕、产生诱变因素并可能诱发癌症。通过应用带有固相萃取的气相色谱法来进行PAK分析，相对于普通的液相色谱技术而言，可以节约许多时间和成本，还避免了可能导致误差的样品前处理步骤。