SCF-PAH的GCMS分析

2018-05-31 10:46:44

多环芳烃类(PAH)包含大约250种不同的化合物，其中一些被证实具有致癌作用。环境中的PAH（EPA-PAH）的危害已引起广泛关注，而食品中PAH（SCF-PAH）残留物分析，也是一个非常重要的课题。

多环芳烃（PAH）是含有两个或多个芳香环的有机烃类化合物，主要由有机材料的热解过程，特别是不完全燃烧过程所形成，因而也可进入食品中。另外，一些食品加工过程如干燥、熏制也可能产生PAH。

PAH包含大约250种不同的物质，其中一些被证实具有致癌作用。人们最熟知的致癌PAH是苯并芘[a]（benzo-[a]pyrene），目前仍是致癌多环芳烃的代表物。另外还有很多70年代被美国联邦环保局（US EPA）定义为环境中最常见的多环芳烃——EPA-PAH。目前是否只将苯并芘[a]做为代表物来估计食品中PAH的污染状况还有待研究。因此，欧盟委员会建议食品科学委员会（Scientific Committee on Food, SCF）开展SCF-PAH研究，将PAH按致癌性分级。

这份SCF-PAH列表明显不同于EPA-PAH，一方面不包含两个芳香环（萘）和三个芳香环（苊烯、苊、芴、菲和蒽）的轻PAH及荧蒽和芘，这些物质到目前尚未发现其具有致癌作用或只证实其具有很低的致癌作用；另一方面加进了环戊[c,d]芘和5-甲基屈（5-Methylchrysene）以及四个二苯并芘（二苯并[a,e]芘、二苯并[a,h]芘、二苯并[a,i]芘、二苯并[a,l]芘），其中特别是二苯并[a,l]芘在近来备受关注，因为毒理研究表明，二苯并[a,l]芘明显比苯并[a]芘具有更强的致癌作用。

GC/MS分析法

位于Kulmbach的营养与食品研究局在食品中PAH残留物的分析方面进行了很多研究，并建立了EPA-PAH的分析方法。经初步研究可以确定，用于样品准备的快速溶剂萃取法（ASE）、凝胶渗透色谱法（GPC）和迷你硅胶柱分级法同样适用于肉品中SCF-PAH的处理，所有SCF-PAH均可用这些方法从食品中萃取出来。对于均匀样品加入50μl含有氟化和同位素标记的PAH标准样，使用快速萃取法将样品于100℃和100bar萃取，萃取剂使用正己烷。ASE萃取物用氮气流干燥浓缩后溶于环己烷/乙酸乙酯（50:50, v/v）并过滤，通过凝胶渗透色谱除去大分子物质如脂类。凝胶渗透色谱柱（ID 25mm）装填聚苯乙烯凝胶（Bio-Beads SX3, 装填高度42cm），淋洗液为环己烷/乙酸乙酯（50:50, v/v），流速5ml/min。GPC洗脱物干燥浓缩后溶于环己烷，通过一个传统的硅胶柱（1g/6ml）固相萃取除去高极性物质，固相萃取后的洗脱物干燥浓缩，剩余物溶于异辛烷并加入50μl含有重氢PAH的标准样。此样品小心用氮气流浓缩至50μl后用GC/MS分析。必须重新制定气相色谱分离条件，以便使所有PAH或者通过其不同的保留时间，或者通过其不同的质量用GC/Quadrupol-MS能够被检测出来。

此前苯并荧蒽的分离相当困难，因为到目前为止用于PAH分析的非极性GC固定相由5%苯基聚硅氧烷和95%二甲基聚硅氧烷组成，此固定相不能实现SCF-PAH的有效分离。由于这样的原因试验了多种分离柱，特别适合于SCF-PAH分离的是Varian FactorFour-分离柱VF-17ms，由50%苯基聚硅氧烷和50%二甲基聚硅氧烷组成的毛细管柱。使用此分离柱和经优化的温度程序可实现几乎所有SCF-PAH的气相色谱分离，只有茚并[1,2,3,-cd]芘和二苯并[a,h]芘重叠，但由于其质量差别可通过质谱检测。优化的分析条件示于表1。

Varian VF-17ms毛细管柱对SCF-PAH分离的分离，除了表现出很好的选择性外，更重要的是其对保留时间长的组分也能灵敏检测。图1是一个浓度为50ng/ml SCF-PAH标准样的色谱图，其各个组分的保留时间列于表2。

熏制肉品的GC/MS分析

GC/MS分析对肉制品的适用性首先通过图2所示的生熏肉香肠来检验。与含5%苯基的分离柱相比，使用VF-17ms分离柱可将香肠中的环戊[c,d]芘（CPP）、苯并[a]蒽（BaA）和屈（CHR）轻易分离（见图3）。尽管CPP（M=226）与BaA和CHR（m=228）具有不同的分子量，但由于BaA和CHR在质谱中出现m/z 226的碎片离子峰，若不能实现很好的色谱分离，仍难以确认CPP的存在，或得出错误的结论。香肠中苯并荧蒽的VF-17ms柱分离色谱图适于图4，表明对三种苯并荧蒽具有足够的分离度。同样对二苯并芘异构体也比含有5%苯基的分离柱具有更好的分离效果。为尽可能将4个苯并芘异构体分开，需要更长的淋洗时间（见图5）。异构体间的分离度越好，定量分析的误差越小。