气相色谱串联质谱法用于水产品中多氯联苯二代污染物鉴别_史永富

第42卷2014年11月

分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第11期1640～1645

DOI：10．11895/j．issn．0253-3820．140346

ChineseJournalofAnalyticalChemistry

气相色谱串联质谱法用于水产品中

多氯联苯二代污染物鉴别

史永富

摘

要

蔡友琼于慧娟田良良黄宣运黄冬梅

*

（中国水产科学研究院东海水产研究所，农业部水产品质量监督检验测试中心（上海），上海200090）

建立了气相色谱串联质谱法鉴别多氯联苯二代污染物羟基多氯联苯的方法，并用于水产品中羟基

多氯联苯的分析。在60℃下，羟基多氯联苯经硅烷化衍生40min，在气相色谱三重四级杆串联质谱仪全扫描OH-PCB101）、4-模式（Fullscanmode）下进行扫描，得到一级质谱全扫描图谱，确定3-羟基-多氯联苯101（3-羟OH-PCB106）、4-OH-PCB112）等7种衍生化合物丰度最高的碎片离基-多氯联苯106（4-羟基-多氯联苯112（4-子，以此碎片离子为母离子，在二级质谱多反应监测模式（MＲM）下进行扫描，得到二级质谱全扫描图谱，确定母离子产生的丰度最高的特征子离子，以此对应的离子对及其比例对化合物进行定性分析，分别得到7种羟基多氯联苯衍生物的一级、二级质谱图，通过串联质谱法对每种目标化合物进行定量分析，仪器检出限范围为0．02～0．14μg/L，定量检出限为0．09～0．48μg/L。将本方法用于水产品中羟基多氯联苯的鉴别，结果满意。关键词

气相色谱串联质谱法；多氯联苯；二代污染物；羟基多氯联苯

1引言

结构解析同步完成的特点，能直接分析混合物串联质谱法是指质量分离的质谱检测技术，有分离、

组分，有高度的选择性和可靠性，自1983年被开发应用，如今串联质谱已成为一种成熟技术，被广泛应［1］

PCBs）是人用，代谢产物鉴别方面。多氯联苯（Polychlorinatedbiphenyls，尤其在化学物质生物转化、

［2～4］

工合成的化合物，由于其具有绝缘性、热导性、化学稳定性好等特点，从1929年开始商业化生产，并

致突变广泛用于一般工业，因为多氯联苯能引起急性中毒，并且其蓄积效应会对生物体产生致癌、致畸、

等毒性

，很多国家相继禁止生产和使用多氯联苯。但是，目前多氯联苯仍从20世纪70年代开始，

［4，9，10］［11］

，以不同途径向环境中释放在生物体内蓄积后，可通过细胞色素P450酶系统缓慢代谢，代谢产物包括羟基多氯联苯和甲磺基多氯联苯，其中羟基多氯联苯为主要代谢产物，被称为第二代环境持久性

［12～14］

。由于羟基多氯联污染物。有研究发现，在环境、鲸鱼等野生动物以及人体中检出羟基多氯联苯存在激素干扰效应、细胞发育等方面的毒性苯的结构与雌激素和甲状腺激素类似，

苯二代持久性污染物而备受关注。

［15］

［5～8］

，使其作为多氯联

［16，17］

，本研究组前期已展开了羟基多氯联苯的研究国内关于羟基多氯联苯的研究较少，张荧等也

［18］

对生物样品中甲磺基多氯联苯的检测方法进行了研究。对于多氯联苯二代污染物研究的欠缺，可能

给环境及食品安全造成隐患，本研究采用硅烷化试剂对羟基多氯联苯进行衍生，方法简单，重现性高，采用气相色谱串联质谱法分别得到衍生物的一、二级质谱图，并得到对应的母离子、子离子，建立了鉴别羟基多氯联苯的气相色谱串联质谱方法，并将此方法用于水产品中羟基多氯联苯的分析，结果令人满意。

2

2．1

实验部分

仪器与试剂

GC/MS/MS气相色谱串联质谱仪，CI源，配备EI、配有Xcalibur数据处理系统（美国Thermofisher公司）；高速冷冻离心机（日本Hitachi公司）；旋转蒸发仪（瑞士Buchi公司）；氮吹仪（美国OrganomationAssociates公司）；固相萃取装置、3mLSPE硅胶柱（Supelco公司）；DB-17MS柱（Agilent公司）；高通量

07-15接受2014-04-17收稿；2014-本文系中国水产科学研究院东海水产研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费支持（No．2011M12）*E-mail：hdm2001@126．com

第11期史永富等：气相色谱串联质谱法用于水产品中多氯联苯二代污染物鉴别1641组织研磨仪（上海万柏生物科技公司）。

3-OH-PCB101）、4-OH-PCB106）、4-羟基-多氯联苯101（3-羟基-多氯联苯106（4-羟基-多氯联苯112（4-OH-PCB112）、4'-OH-PCB101）、3-PCB118（3-OH-PCB118），购于美国羟基-多氯联苯101（4'-羟基-

Accustandard公司；3-OH-PCB138）、3-OH-PCB180），羟基-多氯联苯138（3-羟基-多氯联苯180（3-购于

TMCS，99∶1，V/V，Su-加拿大Willington实验室；双（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺-三甲基氯硅烷（BSTFA-

pelco公司）；正己烷、国药集团）。乙酸乙酯（美国Tedia公司）；H2SO4（优级纯，

2．2

2．2．1实验方法标准工作溶液配制将7种羟基多氯联苯标准品配制成浓度为1mg/L的混合标准储备液。分

0．25，0．5，1．25和2．5mL标准储备液于25mL棕色容量瓶中，别移取0．05，0．125，用正己烷定容，分别

4℃保存。配制成浓度为2．0，5．0，10．0，20．0，50．0和100．0μg/L的混合标准工作液，密封，

2．2．2衍生方法硅烷化衍生反应如下

：

羟基多氯联苯溶解于正己烷中，于氮气下吹干后，加入BSTFA/TMCS衍生试剂，在60℃下衍生40min，硅烷化衍生后［16］于氮气流下吹干残留物，用1mL正己烷溶解并定容，待分析。

2．2．3标准曲线绘制分别吸取1mL浓度为2，5，10，20，50和100μg/L混合标准工作液于具塞玻璃管中，氮气流吹干，按照2．2．2节进行衍生，以浓度为横坐标，以羟基多氯联苯衍生物的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。

2．2．4色谱条件色谱柱为DB-17MS毛细管柱（30m×0．25mm×0．25μm，50%-中极性柱，苯基-甲基聚

进样方式为不分流，进样口温度为280℃，载气为高纯氦（纯度硅氧烷，温度上限320～340℃，低流失），

＞99．99%），载气流速1．0mL/min。起始柱温为100℃，保持3min，以20℃/min升至200℃，再以4℃/min升至270℃，保持3min，运行时间为28．5min。

2．2．5EI电压为70eV，本研究采用的EI离子源温度为230℃，溶剂延迟为6．5min。

全扫描监测模式（Fullscan）：包括一级质谱全扫描和二级质谱全扫描。一级质谱全扫描时，分别移质谱条件取1mg/L的7种羟基多氯联苯的单标溶液，按照2．2．2节衍生后，在2．2．4节色谱条件下进样，从色谱柱流出的目标化合物在经过离子源70eV的轰击作用，产生一系列碎片离子，通过一级质谱全扫描，质量扫描范围为170～500amu，可得到目标化合物的一级质谱全扫描离子碎片，确定丰度最高的碎片离子同时确定目标化合物的保留时间；二级质谱全扫描时，移取100μg/L的7种羟基多氯联苯的单标准工作溶液1mL，按照2．2．2节衍生后，在2．2．4节色谱条件下进样。以一级质谱确定的丰度最高的碎片为母离子，进行二级质谱全扫描，扫描此特征母离子在二级质谱下产生的全部子离子，得到二级质谱图。

得到了每种羟基多氯联苯的特征母离子，在二多反应监测模式（MＲM）：在一级质谱全扫描模式下，

级质谱全扫描模式下，得到了此特征母离子所产生的子离子，经过此两步全扫描过程，得到了每种羟基多氯联苯的特征母离子及其对应的子离子。在多反应监测模式下，母离子及子离子配成离子对，可以选择性地扫描母离子产生的特征性碎片离子，降低本底干扰，提高灵敏度，保证准确地鉴别每一种化合物。

2．2．6水产品前处理制备方法水产样品富含脂肪、蛋白质，基质成分复杂，具有代表性，本研究以虾、鲳鱼、带鱼、草鱼等样品为代表进行水产品中多氯联苯二代污染物鉴别实验。虾、草鱼、鲳鱼、带鱼（购

-22℃下贮藏备检。称取（1．00±0．05）g样于上海某水产品批发市场）去骨去皮，取可食肌肉部分，匀浆，

品于50mL塑料离心管中，用1mol/LHCl调至pH≈3．0，加入15mL正己烷-乙酸乙酯（1∶1，V/V），拧

30s），紧离心管盖后于高通量组织研磨仪中研磨（40Hz，使样品分散均匀后，超声提取10min，

4000r/min离心10min，上层有机相转移至鸡心瓶中，重复提取一次，合并有机相，将提取液旋转蒸发至

充干，用6mL正己烷分3次洗涤鸡心瓶，洗涤液转入具塞离心管中。向离心管中加入3mL浓H2SO4，

3mL硅胶柱用5mL正己烷活化平衡，分振摇，移取正己烷至另一个5mL具塞玻璃离心管中，将离心，

1642分析化学第42卷

7．5mL正己烷-正己烷层转移至活化硅胶柱上，用3mL正己烷洗涤具塞离心管，一并上柱，乙酸乙酯（1∶1，V/V）洗脱，收集洗脱液，用氮气吹干，加入0．1mL衍生试剂，按2．2．2节衍生，衍生化合物的定性与定量过程按照2．2．4和2．2．5节所述进行

［17］

。

3

3．1

结果与讨论

羟基多氯联苯定性鉴定

3．1．1

OH-PCB101，4-OH-PCB106，4-OH-PCB112，全扫描模式确定特征母离子、子离子本研究中3-4'-OH-PCB101，3-OH-PCB118为五氯联苯，3-OH-PCB138为六氯联苯，3-OH-PCB180为七氯联苯，经硅烷化衍生后，硅烷基（M=73）取代酚羟基中的活泼氢，使得原本具有弱极性的羟基多氯联苯转化为非极性化合物，在气相色谱中，色谱行为具有稳定的可重复性，经过一级质谱全扫描后，确定五氯羟基联苯、六氯羟基联苯、七氯羟基联苯衍生物中丰度最高的特征碎片离子分别为m/z399，448和469，将m/z399，448和469作为母离子，进行二级质谱全扫描，确定此母离子在EI电压70eV、电流50μA、碰撞能量20的二级质谱条件下产生的碎片离子，经过二级质谱后，得到m/z399，448和469碎片离子的丰度最高子离子分别为m/z364，433和434，即母离子在经过二级质谱后，分别断裂一个氯、一个甲基

OH-PCB101的衍生物为代表，和一个氯。以3-其全扫描一级质谱图中丰度最高的碎片离子为m/z399，其为衍生物分子脱掉一个甲基生成，以m/z399为母离子进行二级质谱全扫描，得到丰度最高离子碎片

为m/z364，为母离子m/z399脱掉一个氯所形成，一级质谱全扫描及二级质谱全扫描图见图1

。

图1Fig．1

3-OH-PCB101衍生物一级质谱（a）和衍生物碎片（m/z399）的二级质谱全扫描谱图（b）

FullscanMSspectrumof3-OH-PCB101derivative，theinsetshowstheMS/MSspectrumofionsscanned

atm/z399

OH-PCB：Hydroxylatedpolychlorinatabiphenyls．

分别对7种羟基多氯联苯衍生物进行一级质谱全扫描，确定了每种化合物的特征碎片离子中丰度最高的碎片离子为母离子，并按照此母离子进行二级质谱全扫描，通过7种羟基多氯联苯衍生物的二级质谱图，得出每种目标化合物母离子对应的丰度最高的为子离子，具体信息见表1。

3．1．2多反应监测模式（MＲM）定性鉴别根据一级质谱和二级质谱全扫描确定的母离子和对应的丰度最高的子离子进行多反应模式监测，扫描事件信息见表2。

表17种羟基多氯联苯衍生物的保留时间及特征碎片离子

Table1Theretentiontimeandcharacteristicsionsofsevenhydroxylated-PCBsderivatives

化合物Compound3-OH-PCB1014'-OH-PCB1014-OH-PCB1064-OH-PCB112

保留时间母离子ＲetentiontimePrecursorion

（min）（m/z）

18．2018．8222．3220．03

399399399399

子离子

Production（m/z）

364364364364

化合物Compound4-OH-PCB1184-OH-PCB1384-OH-PCB180

保留时间母离子ＲetentiontimePrecursorion

（min）（m/z）

21．5123．6025．56

399448469

子离子

Production（m/z）

364433434

第11期史永富等：气相色谱串联质谱法用于水产品中多氯联苯二代污染物鉴别

表2MＲM扫描事件程序表

Table2ScaneventsprogramofMＲM

时间Time（min）0～18．0018．01～18．5018．51～20．5020．51～23．023．01～25．5025．51～26．50

母离子Precursorion（m/z）

100399399399448469

1643

在该条件下，完成7种羟基多氯联苯的精确定性和定量分析，浓度为50μg/L的7种羟基多氯联苯衍生物的离子流色谱图见图2。

通过对色谱条件、质谱条件的选择，可完成多氯联苯二代污染物的定性鉴别，从图2可见，峰形尖锐，分离度好，无干扰。3．2

标准曲线及检出限

通过已建立的多反应监测模式（MＲM）条件对羟基多氯联苯衍生物进行分析，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，在0．5～100μg/L线性范围

7种化合物具有良好的线性，内，以3倍信噪比（S/N=3）确定羟基多氯联苯的仪器检出限，以10倍信噪比（S/N=10）确定羟基多氯联苯的定量检出限，回归方程、相关系数以及7种羟基多氯联苯的仪器检出限以及定量检出限见表3。3．3鉴别方法应用

以虾、鲳鱼、带鱼等样品为空白样品，采用加标回收法验证此本方法的有效性。按照2．2．6节

子离子Production（m/z）

50364364364433434

进行样品前处理后进行分析，考察加标回收率和

图250μg/L的7种羟基多氯联苯衍生物MＲM色谱图

2．0和10．0μg/kg，精密度。添加水平分别为0．5，

每个质量浓度的添加水平下进行6次重复实验，hydroxylated-PCBsderivativesat50μg/L

对于虾样品中的加标回收率以及相对标准偏差见表4。

表37种羟基多氯联苯衍生物线性回归方程以及检出限

Table3Equationsoflinearregressionanddetectionlimitsofsevenhydroxylated-PCBsderivatives

化合物Compound3-OH-PCB1014'-OH-PCB1014-OH-PCB1064-OH-PCB1123-OH-PCB1183-OH-PCB1383-OH-PCB180

回归方程LinearequationY=2937．95X－3409．77Y=1776．99X-2889．32Y=3544．72X-5492．013125．20Y=1727．41X-Y=2083．04X-3461．03

Y=1608．71X-2905．55Y=771．028X-1315．73

相关系数Correlationcoefficient（r2）

0．99440．99400．99310．99030．99200．99570．9930

检出限

Limitsofdetection

（μg/L）

0．030．050．020．040．070．090．14

定量限

Limitsofquantitation

（μg/L）

0．100．170．090．160．180．250．48

Fig．2MＲMtalalionchromatogram（TIC）ofseven

表4虾样中的标准加入回收率及相对标准偏差（n=6）

Table4ＲecoveryofstandardadditionandＲSDinshrimpsamples（n=6）

化合物Compound3-OH-PCB1014'-OH-PCB1014-OH-PCB1064-OH-PCB1123-OH-PCB1183-OH-PCB1383-OH-PCB180

0．5μg/kg

回收率Ｒecovery（%）73．371．872．176．174．673．770．2

ＲSD（%，n=6）

3．05．56．08．97．16．24．6

加标浓度Spikedlevel（μg/kg）

2．0μg/kg回收率Ｒecovery（%）78．577．382．678．180．576．775．6

ＲSD（%，n=6）

3．45．27．15．28．34．54．7

10．0μg/kg

回收率Ｒecovery（%）93．294．5103．487．695．196．393．0

ＲSD（%，n=6）

5．84．17．15．16．35．48．8

1644分析化学第42卷

由表4可见，虾样品中加标回收率在70．2%～103．4%之间，相对标准偏差在3．0%～8．8%之间，对于鲳鱼、带鱼、草鱼等其它样品中的加标回收率均超过70%，相对标准偏差均低于15%。能够满足分析要求，此方法能够对生物样品中的羟基多氯联苯进行准确的定性及定量分析。

本研究采用串联质谱技术对水产样品中多氯联苯二代污染物进行定性分析。多氯联苯是持久性污染物，通过沉降、雨水的冲刷等，最终在河流及沉积物中存在，而水生生物由于自身的生活特性，容易被多氯联苯污染，进而在水生生物体内进行代谢。多氯联苯二代污染物可能造成的环境和食品安全问题，值得关注。本研究建立的方法为研究水产品多氯联苯二代污染物提供了有效的方法支持。

Ｒeferences

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16CHANGYan，ZaiPaer·ABulizi，WANGMu-Zou．ActaPharm．Sinica，2000，35（1）：73－78常雁，再帕尔·阿布力孜，王慕邹．药学学报，2000，35（1）：73－78ZHANGHeng．ChinaChlor-Alkali，2001，6：28－29张亨．中国氯碱，2001，6：28－29LIUQian．Occ．Health．，2007，23（13）：1145－1148刘芡．职业与健康，2007，23（13）：1145－1148CHENJian-Min．EnvironmentalToxicology．Tianjin：TianJinUniversityPress，2007：158－1602007：158－160陈健民．环境毒物学．天津：大学出版社，HUHua，WANGZheng-Hua．J．ChangshaSoc．WorkColl．，2007，14（1）：121－126胡华，王政华．长沙民政职业技术学院学报，2007，14（1）：121－126LIShuang．ChineseJ．Ind．Hyg．Occ．Dis．，2005，23（4）：316－3192005，23（4）：316－319李霜．中国劳动卫生职业病杂志，KimberlyDL，PeterT，IzharAK．Comp．Biochem．Phys．，2006，PartC144：263－271YAOYong-Ge．ChineseJ．Prev．Med．Info．，2004，2（2）：129－1312004，2（2）：129－131姚永革．预防医学情报杂志，TONGLing，WUShu-Qi，YANGJia-Jia．JournalofInstrumentalAnalysis，2010，29（4）：398－402佟玲，吴淑琪，杨佳佳．分析测试学报，2010，29（4）：398－402YingX，LuYL，ＲichardWD．Chemo．，2005，60：731－739YANGFang-Xing，XUYing．Prog．Chem．，2005，17（4）：740－7482005，17（4）：740－748杨方星，徐盈．化学进展，June-SooP，keB，LindaL．Chemo．，2008，70（9）：1676－1684SandalaGM，Sonne-HansenC，DietzＲ．Sci．TotalEnviron．，2004，（331）：125－141VincentJK，WilliamGH，keB．Toxicol．Appl．Pharmacol．，1997，（144）：363－376MarteB，AnneSM，MortenS．Arch．Environ．Con．Tox．，DOI10．1007/s00244-008-9163-0SHIYong-Fu，LINHong，HUANGDong-Mei，GONGQian，CAIYou-Qiong，WANGYuan，QIANBei-Lei．ChineseJ．

Anal．Chem．，2010，38（9）：1345－1348

2010，38（9）：1345－1348史永富，林洪，黄冬梅，龚倩，蔡友琼，王媛，钱蓓蕾．分析化学，

17SHIYong-Fu，LINHong，HUANGDong-Mei，CAIYou-Qiong，WANGYuan，QIANBei-Lei．J．Instru．Anal．，2009，

28（5）：568－571

2009，28（5）：568－571史永富，林洪，黄冬梅，蔡友琼，王媛，钱蓓蕾．分析测试学报，

18ZHANGYing，WUJiang-Ping，LUOXiao-Jun，SHEYa-Zhe，MAIBi-Xian．Envrion．Chem．，2012，31（8）：1165－1170

2012，31（8）：1165－1170张荧，吴江平，罗孝俊，佘雅哲，麦碧娴．环境化学，