動態(tài)頂空+GC-MS/MS分析方便面中的環(huán)氧乙烷和二氯乙醇
發(fā)布時間:2025-05-20 閱讀次數(shù)：117次
分析優(yōu)勢
? 簡化的樣品制備流程（可直接分析）
? 寬泛的方法適應(yīng)性（非基質(zhì)匹配條件下回收率達(dá)70-130%）
分析介紹
環(huán)氧乙烷（EO）是一種高效熏蒸殺蟲劑，但具有致癌性，短期接觸可刺激眼睛和皮膚。其代謝物2-氯乙醇（2-CE）因潛在毒性也需監(jiān)測[1]。近年來，方便面因EO殘留超標(biāo)屢被召回。歐盟規(guī)定，面條等食品中EO殘留不得超過0.02 mg/kg[2]。
在本應(yīng)用簡報中，使用動態(tài)頂空與GC-MS/MS聯(lián)用的方法已經(jīng)過優(yōu)化，可定量方便面中的環(huán)氧乙烷和2-CE，參考環(huán)氧乙烷(EO)和2-氯乙醇(2-CE)分析應(yīng)用數(shù)據(jù)手冊[3]。樣品提取由頂空自動進(jìn)樣器直接完成。在濃度為10 ng/g時，使用內(nèi)標(biāo)校準(zhǔn)曲線來實現(xiàn)EO和2-CE的良好回收率(范圍為70 %至130 %)，無需基質(zhì)匹配校準(zhǔn)曲線。
本方法基于動態(tài)頂空-GC-MS/MS技術(shù)[3]，直接通過頂空自動進(jìn)樣器提取方便面中的EO和2-CE。在10 ng/g濃度下，內(nèi)標(biāo)法校準(zhǔn)的回收率為70 %~130 %，無需基質(zhì)匹配。
實驗儀器與方法
分析條件
本研究采用GCMS-TQ8050 NX三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀與HS-20 NX Trap頂空自動進(jìn)樣器聯(lián)用系統(tǒng)（圖1）。其中：
1. GCMS-TQ8050 NX配備高效檢測器和專利離子源技術(shù)（專利號：US 7,939,810 B2，2011年5月10日，美國發(fā)明專利），可滿足超痕量分析所需的靈敏度要求；
2. HS-20 NX Trap支持靜態(tài)和動態(tài)兩種頂空進(jìn)樣模式；
3. 本研究采用動態(tài)頂空模式（結(jié)合吸附劑捕集阱技術(shù)），以進(jìn)一步提高分析靈敏度。
該應(yīng)用中使用的分析條件列于表1中。
圖1:GCMS-TQTM8050 NX+HS-20 NX Trap系統(tǒng)
表1:方便面中環(huán)氧乙烷和2-CE分析的動態(tài)頂空和GC-MS/MS分析條件
*部分MRM離子對可能受基質(zhì)干擾，建議實驗人員重新篩選理想監(jiān)測通道。
圖2:動態(tài)頂空工作流程，揮發(fā)性分析物在釋放到GCMSMS進(jìn)行分析之前在冷阱中濃縮
標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的制備
標(biāo)準(zhǔn)溶液與校準(zhǔn)曲線制備
1. 標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制
用乙腈將環(huán)氧乙烷（EO）和2-氯乙醇（2-CE）分別稀釋至100、200、500、1000和2000 pg/μL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。各濃度點均添加500 pg/μL的內(nèi)標(biāo)混合溶液（含EO-d?和2-CE-d?）。
2. 內(nèi)標(biāo)溶液
獨立配制500 pg/μL的EO-d?和2-CE-d?乙腈溶液，用于樣品添加。
3. 校準(zhǔn)曲線制備
取5 μL各濃度標(biāo)準(zhǔn)儲備液，分別轉(zhuǎn)移至20 mL頂空瓶中，立即壓蓋密封。按0.1 g基質(zhì)當(dāng)量計算，頂空瓶內(nèi)EO/2-CE的等效基質(zhì)濃度分別為5、10、25、50和100 ng/g，內(nèi)標(biāo)濃度為25 ng/g。制備完成后即刻進(jìn)行頂空-GC/MS/MS分析。
樣品制備與加標(biāo)回收實驗方法
一、常規(guī)樣品制備
1. 稱樣
準(zhǔn)確稱取0.1 g樣品，置于20 mL頂空瓶中。
2. 內(nèi)標(biāo)添加
加入5 μL內(nèi)標(biāo)工作液（500 pg/μL，含EO-d?和2-CE-d?）。
3. 除水處理（僅含水樣品）
若樣品含水，添加50 mg無水硫酸鎂脫水。
4. 密封與分析
立即壓蓋密封，轉(zhuǎn)移至頂空自動進(jìn)樣器待測。
二、加標(biāo)回收實驗
1. 基質(zhì)制備
稱取0.1 g樣品，置于20 mL頂空瓶中。
2. 加標(biāo)與內(nèi)標(biāo)
a) 加入5 μL加標(biāo)溶液（含200 pg/μL EO和2-CE + 500 pg/μL EO-d?和2-CE-d?的乙腈溶液）。
b) 最終濃度：EO和2-CE為10 ng/g（以基質(zhì)計），內(nèi)標(biāo)為25 ng/g。
3. 除水處理（含水樣品）
若樣品含水，添加50 mg無水硫酸鎂。
4. 密封與分析
壓蓋密封后，進(jìn)行頂空-GC/MS/MS分析。
分析靈敏度、重復(fù)性和線性
圖3顯示了5點內(nèi)標(biāo)校準(zhǔn)曲線(5、10、25、50和100 ng/g)以及EO、2-CE和內(nèi)標(biāo)的MRM質(zhì)譜圖。兩種化合物的R2值均大于0.999，表明儀器和方法在5 ng/g至100 ng/g范圍內(nèi)均具有出色的線性。兩種化合物均符合5 ng/g的定量限(LOQ)標(biāo)準(zhǔn)（S/N>10）。兩種化合物在5 ng/g峰面積%RSD (n=5)<10 %(表2)。
表2:5 ng/g時EO和2-CE的面積計數(shù)重復(fù)性結(jié)果(n=5)和信噪比
圖3:(a)EO和2-CE的五點校準(zhǔn)曲線；(b)EO、EO-d4、2-CE和2-CE-d4的MRM質(zhì)量色譜圖
表3a:方便面a中EO和2-CE的濃度和回收結(jié)果
表3b:方便面b中EO和2-CE的濃度和回收結(jié)果 
表3c:方便面c中EO和2-CE的濃度和回收結(jié)果
表3d:方便面d中EO和2-CE的濃度和回收結(jié)果
*未檢測到
* *回收率（%）的計算方法為：從加標(biāo)樣品的測定結(jié)果中扣除未加標(biāo)樣品的本底值后，再進(jìn)行計算。
定量和回收率結(jié)果
從當(dāng)?shù)爻匈徺I了四種不同類型的方便面，并分別對其中的面條、醬油、調(diào)味粉和調(diào)味油等成分進(jìn)行分析。隨后，對每個樣品進(jìn)行加標(biāo)處理，使最終濃度達(dá)到 10 ng/g，以評估其回收率。加標(biāo)樣品的平均結(jié)果（n=2）及回收率數(shù)據(jù)記錄于表 3a-3d 中。對于檢測呈陽性的樣品，在計算回收率前，需從未加標(biāo)樣品的結(jié)果中扣除加標(biāo)濃度的影響。
實驗結(jié)果顯示，所有樣品的回收率均在 70% 至 130% 之間，表明動態(tài)頂空進(jìn)樣結(jié)合 GC-MS/MS 及內(nèi)標(biāo)法適用于環(huán)氧乙烷（EO）和 2-氯乙醇（2-CE）的分析。該結(jié)果提示，在某些情況下，可能無需使用基質(zhì)匹配校準(zhǔn)。然而，若因復(fù)雜基質(zhì)干擾導(dǎo)致回收率超出 70%~130% 的范圍，則需考慮擴(kuò)大回收率可接受范圍，或采用基質(zhì)匹配校準(zhǔn)策略，例如通過手動提取和凈化后，改用液體進(jìn)樣模式進(jìn)行 GC-MS/MS 分析，而非動態(tài)頂空進(jìn)樣。
此外，研究發(fā)現(xiàn)樣品中的高含水量會對 2-CE 的峰形和靈敏度產(chǎn)生負(fù)面影響。添加硫酸鎂（MgSO?）可有效緩解這一問題，因其能減少峰展寬，從而提高 2-CE 的響應(yīng)強(qiáng)度（圖 4）。因此，建議對含水樣品進(jìn)行硫酸鎂處理。如表 4 所示，硫酸鎂的添加不會對環(huán)氧乙烷和 2-CE 的回收率造成顯著影響。
圖4：MRM質(zhì)量色譜圖對比（同一樣品：醬油，加標(biāo)濃度10 ng/g）（對比組：未添加MgSO? vs. 添加50 mg MgSO?）
表4: 添加MgSO?加標(biāo)樣品的EO與2-CE濃度結(jié)果（10 ng/g)
結(jié)論
本研究采用島津GCMS-TQ8050 NX三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀與HS-20 NX Trap動態(tài)頂空自動進(jìn)樣器聯(lián)用系統(tǒng)，成功建立了方便面中環(huán)氧乙烷（EO）及其代謝物2-氯乙醇（2-CE）的內(nèi)標(biāo)定量分析方法。該方法具有以下顯著優(yōu)勢：
1. 前處理簡便性
· 采用動態(tài)頂空進(jìn)樣技術(shù)（DHS），實現(xiàn)樣品直接進(jìn)樣
· 避免復(fù)雜的提取凈化步驟，顯著提升分析效率
2. 方法可靠性驗證
· 非基質(zhì)匹配校準(zhǔn)曲線下仍保持優(yōu)異線性（R2＞0.999）
· 加標(biāo)回收率穩(wěn)定在70-130%的合格范圍內(nèi)
· 完全滿足實際樣品的檢測需求
3. 技術(shù)創(chuàng)新點
· 結(jié)合吸附阱富集技術(shù)提高靈敏度
· 通過內(nèi)標(biāo)法（EO-d?和2-CE-d?）有效校正基質(zhì)效應(yīng)
· 方法重現(xiàn)性良好（RSD＜10%，n=6）
參考文獻(xiàn)：
1.UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency,EthyleneOxide,accessed18December2023
https://www.epa.gov/sites/default/files/2016-09/documents/ethylene-oxide.pdf
2.EuropeanCommission,SummaryoftheMeetingonEthyleneOxide(ETO):RegulatoryandTechnicalAspects,accessed18December2023
https://food.ec.europa.eu/system/files/2021-12/rasff_ethylene-oxide-incident_e410_crisis-coord_20211004_sum.pdf
3.ShimadzuApplicationDatabookSAIP-GC001-APDB001,AnalysisofEthyleneOxide(EO)&2-ChloroEthanol(2-CE) Application Databook, accessed 18 December 2023
https://www.an.shimadzu.com/rs/119-VAD-470/images/EtO%20Analysis.pdf
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