食品中痕量二恶英的分析

图1.  2，3，7，8-四氯二苯并-对-二恶英（TCDD）。

人体接触的二恶英90%来自膳食，目前由二恶英引发的环境和食品安全问题正越来越受到关注。由于二恶英在环境和食品中的含量一般在pg级甚至更低，异构体种类繁多，前处理复杂, 属于超痕量的多组分分析，对特异性、选择性和灵敏度的要求很高，成为当今食品和环境分析领域的难点。

据爱尔兰政府网站于2008年12月7日公布，由于饲料污染引起的受二恶英污染的猪肉制品可能已销往包括中国在内的25个国家和地区。爱尔兰卫生和农业部门发现，生猪和猪饲料取样中的二恶英成分，达到欧洲联盟二恶英含量安全上限的80至200倍。

二恶英是包含众多同类物或异构体的两大类氯代三环芳烃类化合物的简称，包括了75种多氯二苯并-对-二恶英（简称PCDDs）和135种多氯二苯并呋喃（简称PCDFs），这些无色无味的脂溶性物质，性质非常稳定，自然界的微生物和水解作用对其分子结构影响较小，因而环境中的二恶英很难自然降解消除。一旦二恶英进入环境或人体，由于其在脂肪中高度溶解性能在体内蓄积，在环境中，二恶英可通过食物链传递累积，被称为持续性有机污染物。

图2.  EPA1613 CS1（1:10 稀释，50fg/μl TCDD），进样体积2μl，GC升温程序：120（2）→10→220（2）→3→260。

有着“世纪之毒”之称的二恶英不仅具有致癌性，还具有生殖毒性、内分泌毒性和免疫抑制作用。特别是其具有环境雌激素效应，可能造成男性雌性化。世界卫生组织国际癌症研究中心已将毒性最强的2,3,7,8-四氯二苯并-对-二恶英（TCDD）列为人类一级致癌物。人体接触的二恶英90％来自膳食，目前由二恶英引发的环境和食品安全问题正越来越受到关注。一些国家制定了相应食品中二恶英的最大限量标准，如德国规定乳与乳制品中二恶英限量标准＜5ng/kg，美国规定应用水中二恶英限量标准＜30.0pg/L。

图3.  鱼样品提取物中TCDF分离谱图，进样体积1μl，GC升温程序：120（2）→10→220（2）→3→260。

由于二恶英在环境和食品中的含量一般在pg级甚至更低，异构体种类繁多，前处理复杂, 属于超痕量的多组分分析，对特异性、选择性和灵敏度的要求很高，成为当今食品和环境分析领域的难点。

痕量多组分分析

二恶英是由210种异构体组成的混合物，其中含4氯~8氯取代的二恶英就有136种，而其中毒性较大的2,3,7,8-位氯代异构体有17种，要将这些组分及异构体从食品样品这样复杂的基质中分离分析并定量，对方法的特异性、选择性和灵敏度都提出了极大的挑战。

图4.  鱼样品提取物中TCDD分离谱图，进样体积1μl，GC升温程序：120（2）→10→220（2）→3→260。

Thermo Scientific TSQ Quantum GC 正是凭借着业界领先的选择性，以及超高的专业级灵敏度和极低的定量检测限，成为食品等复杂基质中二恶英筛选检测的利器。

我们用TSQ Quantum GC 来进行所有含4氯~8氯取代的二恶英/呋喃的筛选，样品由TripPlusTM自动进样器进样，凭借先进的机械和独立三维移动塔进样技术，TripPlus自动进样器可提供高通量分析所需的灵活性和高效率要求。部分仪器设置如表1所示。

TSQ Quantum GC独到的双曲面四极杆保证了很高的离子传输效率，从而具有更低的检测限，并同时保证更好的精度和准确度。零串扰碰撞室的设计在进行多组分分析时，最大程度地避免了交叉干扰，消除假阳性结果。

图5.  混合血样中20fg/μl TCDD的分离图，其中最下面是13C-TCDD内标。

实验的结果表明对所有含4氯～8氯取代的二恶英/呋喃的筛选确定都显示了很好的分析效果。图2显示了EPA 1613 CS1 标准物的典型分离谱图，其中TCDD/TCDF浓度为50fg/μl，图3和图4分别显示了从鱼肉提取的样品中筛选分析的二恶英谱图，通过13C标记的内参显示，对TCDD/TCDF的分离分析获得了理想检测灵敏度。

此外，TSQ Quantum GC还具备了高选择性反应监测（H-SRM）的功能, 可实现顶级的检测灵敏度和极低含量的定量分析。H－SRM可以在毫秒级驻留时间，一次进样完成上百种残留物的筛选，是环境和食品等复杂基质中二恶英筛选分析的不二选择。

图6.  17fg/μlTCDD分析序列的确证离子比值（m/z 320/322 in %）。

痕量二恶英的确证分析

由于痕量二恶英检测的高特异性、选择性和灵敏度要求，使得以美国EPA1613方法[2-6]为代表的高分辨气相色谱与高分辨质谱联用（HRGC/HRMS）成为各国公认的仲裁方法，而且最新趋势显示对二恶英的分析需要更高灵敏度的分析仪器。如新的指导方法要求确证所需的定量限制（LOQ）比方法中最低报告水平的80％更低，这要求仪器的检出限更低，分析的样品体积更小。

Thermo Scientific DFS高分辨率HRGC/HRMS系统正是二恶英确证分析的最佳工具，它的超高灵敏度可以达到ag级水平，而且具备出色的稳定性和高通量样品检测能力。

图7.  血样分析序列的的确证离子比值（m/z 320/322 in %）。

将Thermo Scientific DFS与TRACE GC UltraTM气相色谱相联，使用Thermo Scientifc TRACETM TR-5MS GC柱子（60m×0.25mm I.D. df=0.1μm），样品由TripPlusTM自动进样器进样，进样体积2μl。进样采用热针技术，即空进样针再注入样品之前加热2~3s以消除偏差。将DFS设置成多离子监测模式（MID），分辨率10000，用FC43作为标准化合物，用作内参和质量校正，保证不同次扫描间的质量精确度及稳定型。将所有天然的二恶英/呋喃同类物以及他们的特异性13C标记的内参的一定量质量数及一比值质量数输入MID的方法设置。因为标准化合物和天然的二恶英/呋喃同类物有些在质量数上比较接近，因而选择二恶英/呋喃的确证质量数时必须特别注意，根据不同的分析方法有时可能需做调整。同时方法中电子能量的优化对于获取好的结果也至关重要。

我们用两类实验证明了DFS系统的灵敏度，可靠性和稳定型。首先重复进样72次测定17fg/μl的2,3,7,8 TCDD标准物（由100fg/μl的2,3,7,8 TCDD标准物稀释而得）的质量数；其次测定了含低浓度二恶英（其中2,3,7,8 TCDD为20fg/μl）的混合血样中所有二恶英/呋喃同类物的质量数。

表1.  仪器参数

在复杂基质中的DFS系统性能同样杰出，图5是混合血样的分离谱图，其中2,3,7,8 TCDD浓度为20fg/μL。图6和7分别是17fg/μl的2,3,7,8 TCDD标准物和混合血样品的确证比值图，包括混合血样品在内的所有结果都在要求的最低检测水平的±15％之内，符合EPA1613要求的确证离子比值要求。

上述的实验验证了DFS在检测fg级水平二恶英时的卓越灵敏度、可靠性和稳定性。无论食品、环境，还是生物样品，即便是有着很严重基质效应的复杂样品也能在DFS上成功分析，满足法规对确证分析的严格要求。