CN110749646B - 一种快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，包括如下步骤：(1)样品预处理：采用适宜工具使木质食品接触材料产生木屑，采用溶剂溶剂木屑，加入C₁₈和PSA，进行样品净化后收集上清溶液氮吹至近干，样品残渣进行复溶，得到待测样品；(2)上样及分析：采用大体积上样，即每次在金属网上样10μL，上样7次，待样品溶液近干，进行实时直接分析‑四极杆‑静电场轨道阱高分辨质谱分析。本发明的方法相对简便、快速、灵敏度高，适用于木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的检测。

Description

一种快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法

技术领域

本发明涉及一种化学物质的检测方法，特别是涉及一种采用实时直接分析离子源-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法。

背景技术

民以食为天，食品安全历来是与人类健康密切相关的热门话题，受到国内外消费者和相关部门的高度重视和普遍关注。作为食品的“贴身衣物”，食品接触材料因与食品直接接触，其在原材料、辅料和工艺等方面的安全性将直接影响食品质量，即其中的有毒有害物质会迁移至食品中，继而对人体健康产生影响。国家在食品安全市场准入制度中规定只有合格的原材料、食品添加剂、包装材料和容器才能生产出符合质量安全要求的食品，因此，食品接触材料的安全性问题是食品安全的重要组成部分。《中华人民共和国食品安全法》调整的客体对象为食品、食品添加剂和食品相关产品，其中食品相关产品指的就是食品接触材料。

当今世界各国，尤其是发达国家，对食品等关系到国民身体健康的产品非常重视，不仅对食品本身的品质提出了严格的卫生要求，而且对与其接触的材料也提出了较高的标准，主要表现在不断颁布一系列法律法规对食品作出规范，对食品及其接触材料实行严格的市场准入制度，对食品接触材料的限制措施和技术壁垒在一定程度上形成新的贸易壁垒，制约了我国食品的出口，我国是农业和食品生产大国，食品出口额呈逐年增长态势，因此，提高食品接触材料的安全是提高食品质量安全的重要保障，也是保障食品顺利出口的必要条件。

2018年，国家市场监督管理总局组织开展了复合膜袋等24种食品相关产品质量国家监督抽查，涉及食品接触用塑料制品、食品接触用纸和纸板制品、食品接触用玻璃制品、食品接触用金属制品共4类产品。在抽查的2218家企业生产的2304批次产品(不涉及出口产品)中，2116家企业生产的2202批次产品合格，产品合格率为95.6％；102家企业生产的102批次产品不合格，不合格产品检出率为4.4％。根据欧盟食品和饲料快速预警系统(RASFF)数据统计，2019年1至5月，RASFF食品接触材料产品通报共57起，其中对华通报47起，占比高达82.5％。而2018年对华食品接触通报共99起，较2017年增长8.79％。不仅是欧盟，美国和中国等消费大国政府也严抓食品接触材料安全问题。不同国家对有毒有害物质检测种类和限量要求不同、检测方法不同，导致其限量要求并不具有严格的可比性。国内生产企业质量安全意识不够，产品存在问题，是我国产品遭遇通报的另一重要原因。因此，为避免产品遭受当地国拒绝进口、撤出市场、产品退回、销毁、官方扣押等问题，应当及时了解不同出口国不同食品接触材料类别的法规要求，做好质量管理与措施，从而减少经济损失。

目前，国内外主要针对食品接触产品中的高关注化学危害物质，如全氟化合物、塑化剂、双酚类物质及初级芳香胺等进行测定，传统分析方法是将样品送检，采用实验室设备，如液相/气相色谱、串联四极杆质谱等进行样品检测。为达到理想检测效果，在仪器分析前往往需对样品进行一系列处理步骤，如采用较大体积有机溶剂进行目标物提取，必要时进行浓缩富集；对提取物进行净化、转换溶剂等处理等，检测周期较长。由于有机溶剂用量大，传统分析方法对环境会造成一定污染，对研究人员的身体健康也会造成不利影响。因此，样品前处理简单且环境友好型的现场快速筛查技术的开发显得尤为必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法。

一种快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，包括如下步骤：

(1)样品预处理：采用适宜工具使木质食品接触材料产生木屑，采用溶剂溶剂木屑，加入C₁₈和PSA，进行样品净化后收集上清溶液氮吹至近干，样品残渣进行复溶，得到待测样品；

(2)上样及分析：采用大体积上样，即每次在金属网上样10μL，共7次，上样后待样品溶液近干，进行实时直接分析-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱分析。

本发明所述的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其中，步骤(2)中，上样后，将包括所述金属网的QuickStrip金属网进样模块置于DART SVP实时直接分析离子源和Q-Orbitrap HRMS之间，样品离子经一陶瓷管进入质谱锥孔内，所述DART SVP实时直接分析离子源的具体分析参数如下：扫描模式：正离子模式；工作模式下采用氦气作为离子化气体；气体加热温度：400℃；气体流速：2.7-3.0L min^-1；轨道移动速度：1.6mm s^-1；栅极电压：100V。

本发明所述的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其中，所述DART SVP实时直接分析离子源的气体出口与所述金属网之间距离为3mm，所述金属网与所述Q-Orbitrap HRMS的质谱进样口之间距离为2mm；所述陶瓷管的尺寸为3.8cm×0.5cmi.d.，

本发明所述的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其中，步骤(2)中的高分辨质谱检测条件如下：

电喷雾电压：3.5kV；毛细管温度：320℃；S-lens RF：50V；扫描范围：m/z 100-800；一级质谱全扫描分辨率：R＝35,000FWHM，m/z 200；C-trap最大容量：2×10⁵；C-trap最大注入时间：100ms；数据依赖型子离子全扫描分辨率：R＝17,500FWHM；隔离窗口：±2m/z；归一化碰撞能量：NCE＝10,20,30eV；C-trap最大容量:1×10⁵；C-trap最大注入时间：100ms；TopN：8；动态排除：10s。

本发明所述的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其中，所述样品预处理具体包括如下步骤：

首先，采用电钻或其它适宜工具使木质食品接触材料产生木屑，将3mL体积比为1:1的正己烷-丙酮溶液加入至0.2g木屑中，涡旋30s后，加入5mg C₁₈和10mg PSA，振摇1min进行样品净化，收集全部上清溶液进行氮吹至近干，样品残渣用1mL乙腈进行复溶。

本发明所述的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其中，所述菊酯类防腐剂包括氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯和溴氰菊酯。

本发明所述的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其还包括标准溶液的配制：

用乙腈分别配制1000μg mL^-1的四种菊酯类防腐剂标准储备溶液；各自移取适量标准溶液，配制成100μg mL^-1的混合标准溶液，然后用乙腈稀释，配制成一系列不同浓度的基质匹配标准溶液，所有溶液在使用前均于4℃条件下避光保存。

本发明快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法与现有技术不同之处在于：

本发明快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法针对木质食品接触材料中的菊酯类防腐剂建立一种基于常压敞开式电离-高分辨质谱(High resolution massspectrometry,HRMS)技术的快速检测方法。本方法采用的常压敞开式离子源为实时直接分析(Direct Analysis in Real Time,DART)离子源，它是一种非表面接触型热解析/环境离子化新技术，是继电喷雾离子化(ESI)及大气压化学电离(APCI)成功解决了生物分子的分析之后，又一个具有革命性的质谱离子化技术，其原理是在环境空气条件下，气体(如氮气、氦气或氩气)经放电产生的激发态原子瞬间解吸并离子化样品表面的化合物分子。该电离技术不需要或只需样品简单预处理即可进行分析，突破传统检测技术前处理过程繁冗耗时和有机溶剂消耗量大的短板；在样品分析测定步骤，通过采用高分辨质谱技术检测，可采用一级精确质量数和二级碎片离子实现精准定性。项目开发的木质食品接触材料的常压敞开式离子化-高分辨质谱针对性现场快速筛查方法，形成检测技术并加以推广，可有效支撑食品的快速通关。从社会效益方面来看，本项目建立的现场快速筛查方法可为相关检测机构提供有效技术支撑，提高行业技术创新能力，缩短与国际食品接触产品行业的技术差距；进一步完善及提高产品的相关管理法规标准，从而规范食品接触产品行业的市场经济规则与经营秩序，切实保障产品质量安全及消费者人身安全。从经济效益方面来看，本项目的完成可为相关检测机构提供有效技术支撑，进一步完善与提高食品接触材料的相关管理法规标准，规范食品接触材料行业的市场经济规则与经营秩序，提高行业的技术创新能力，缩短与国际技术差距，将对加快中国相关企业的可持续健康发展有重要的经济意义。

下面结合附图对本发明的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明方法的具体工作原理示意图；

图2为本发明方法中气体种类(a)、离子化气体(b)和栅极电压(c)的优化过程；

图3为本发明方法中碰撞能量的优化过程(以氯菊酯为例)；

图4为本发明方法中氦气(He)和氮气(N₂)作为离子化气体时的二级质谱图比较(以氯氰菊酯为例)；

图5为本发明方法中(a)氯菊酯、(b)氟氯氰菊酯、(c)氯氰菊酯、(d)溴氰菊酯及(e)内标反式-氯氰菊酯-d₆一级质谱图及各自对应的DART-Q-Orbitrap HRMS二级质谱图((f,g,h,i和j)；

图6为本发明方法中氯氰菊酯的二级质谱图及其碎片离子推测的元素组成(中间插图为加和离子[M+NH₄]⁺理论与实验获得的同位素峰分布比较)；

图7为本发明方法中氯氰菊酯的一级碎片离子[M+NH₄]⁺可能的裂解途径；

图8为本发明中将薄木片用金属镊子水平夹住后置于DART离子源口和质谱进样口之间的示意图及扫描结果；

图9为本发明中将薄木片用金属镊子水平夹住后置于DART离子源口和质谱进样口之间的示意图及扫描结果；

图10为本发明中某木质样品的扫描电镜图：A-表面；B-内部；

图11为本发明中乙腈、丙酮、乙腈-丙酮(1:1,v/v)、正己烷-丙酮(1:1,v/v)、乙酸乙酯和正己烷(n＝3)分别作为萃取溶剂/溶液时的回收率比较结果；其中，a.氯菊酯,b.氟氯氰菊酯,c.氯氰菊酯,d.溴氰菊酯；

图12为本发明中不同质量比例的C₁₈和PSA(5mg+5mg,5mg+10mg,5mg+15mg,10mg+5mg,10mg+10mg,and 10mg+15mg,n＝3)分别作为净化剂时的回收率比较结果；其中，a.氯菊酯,b.氟氯氰菊酯,c.氯氰菊酯,d.溴氰菊酯；

图13为本发明中四种菊酯类化合物的加合离子[M+NH₄]⁺的峰面积随上样次数的变化情况(100ng mL^-1混合标准溶液上样，每次上样10μL)；

图14为本发明中五次连续进样分析时的重复性考察(以氯菊酯为例)。

具体实施方式

1、实验方法

1.1 仪器、材料与试剂

Q Exactive四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱仪(美国Thermo Fisher公司)；DARTSVP实时直接分析离子源(配有QuickStrip金属网进样模块和Vapur interface模块，美国IonSense公司)；Milli-Q超纯水仪(美国Millipore公司)；XS105型分析天平(瑞士MettlerToledo公司)；Vortex-Genie 2涡旋振荡器(美国Scientific Industries公司)；N-EVP 112氮吹仪(美国Organomation公司)。

标准品：氯菊酯(纯度97.79％，80.0％cis；18％trans,+/-3％)、氟氯氰菊酯(纯度99.52％,44.5％cis；55.5％trans)和氯氰菊酯(纯度97.39％,53.7％cis；46.3％trans)均购自德国Dr.Ehrenstorfer公司；溴氰菊酯(纯度99.60％)购自美国AccuStandard公司；稳定同位素内标反式-氯氰菊酯-d₆(二甲基d₆，纯度99.30％)；乙腈(LC-MS级，美国ThermoFisher公司)；C₁₈和PSA(N-丙基乙二胺)(德国Macherey-Nagel公司)；色谱纯丙酮和正己烷购自美国Sigma-Aldrich公司。四种菊酯类防腐剂和内标反式-氯氰菊酯-d₆的分子式、CAS编号、辛醇-水分配系数(LogKow)等信息见表1。

表1四种菊酯类防腐剂和内标反式-氯氰菊酯-d₆的基本信息

1.2 标准溶液的配制

用乙腈分别配制1000μg mL^-1的四种菊酯类防腐剂标准储备溶液；各自移取适量标准溶液，配制成100μg mL^-1的混合标准溶液，然后用乙腈稀释，配制成一系列不同浓度的基质匹配标准溶液。所有溶液在使用前均于4℃条件下避光保存。

1.3 样品预处理

首先采用电钻或其它适宜工具使木质食品接触材料产生木屑。将3mL正己烷-丙酮(1:1,v/v)加入至约0.2g木屑中，涡旋30s后，加入5mg C₁₈和10mg PSA，振摇1min进行样品净化，收集全部上清溶液进行氮吹至近干，样品残渣用1mL乙腈进行复溶。

1.4 DART-Q-Orbitrap HRMS分析

为了进行痕量分析，本研究采用大体积上样，每次在金属网上样10μL，上样7次共70μL，每两次上样之间等待约5s，上样结束后待样品溶液近干，进行实时直接分析-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱分析。将QuickStrip金属网进样模块置于DART和Vapurinterface(真空接口)之间，(DART离子源气体出口与金属网之间距离为3mm，金属网与质谱进样口之间距离为2mm)，样品离子经Vapur interface上的陶瓷管(3.8cm×0.5cm i.d.)进入质谱锥孔内。DART离子源的具体分析参数如下：扫描模式：正离子模式；工作模式下采用氦气(He，纯度99.999％)作为离子化气体；气体加热温度：400℃；气体流速：2.7-3.0L min^-1；轨道移动速度：1.6mm s^-1；栅极电压：100V。

高分辨质谱检测条件如下：电喷雾电压：3.5kV；毛细管温度：320oC；；S-lens RF：50V；扫描范围：m/z 100-800；一级质谱全扫描(full scan)分辨率：R＝35,000FWHM(m/z200)；C-trap最大容量(AGC target)：2×10⁵；C-trap最大注入时间：100ms；数据依赖型子离子全扫描(dd-MS²)分辨率：R＝17,500FWHM；隔离窗口：±2m/z；归一化碰撞能量：NCE＝10,20,30eV；C-trap最大容量(AGC target):1×10⁵；C-trap最大注入时间：100ms；Top N：8；动态排除：10s。本发明方法的具体工作原理图见图1。

2、结果与讨论

2.1 DART操作条件的优化

与其它常压敞开式离子化技术类似，DART分析的灵敏度同样取决于离子化效率以及离子传输(从大气压下传输至质谱真空区域)效率。对若干关键分析参数，如工作气体的种类、气体温度、栅极电压及距离(DART离子源与金属网以及金属网与质谱进样口之间的距离)等进行了优化，以期获得更高的分析灵敏度。

首先，采用500ng mL^-1的单标溶液进行离子化模式的选择。实验结果表明，无论是在氮气或氦气作为离子化气体时，四种菊酯类防腐剂均在正离子模式下有较高响应强度，加合离子[M+NH₄]⁺占主导地位，同时出现较微弱的[M+H]⁺。因此，本方法采用正离子模式进行木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的分析。

离子化气体的种类和加热温度是影响化合物解析和离子化过程的两个重要参数。在气体加热温度350℃条件下，采用500ng mL^-1的混合标准溶液，考察了四种菊酯类防腐剂在两种气体-氮气和氦气下的质谱响应情况。实验结果表明，除氟氯氰菊酯在两种气体作为离子化气体时的质谱响应相差无几外，其他三种防腐剂在氦气条件下的质谱响应均为在氮气条件下的约4倍(图2a)，因此，本实验选择氦气作为离子化气体。然后，对氦气的加热温度从200至450℃(递增50℃)进行了优化。如图2b所示，氦气温度从200℃加热至400℃时，氯菊酯、氯氰菊酯和溴氰菊酯的质谱响应总体呈升高趋势，相反，氦气温度从400℃至450℃时，以上三种防腐剂的质谱响应均表现为不同程度的下降。从图2b中可看出，气体温度较低时，分析物的质谱响应较低，可能是由于分析物在低温气体下的脱溶剂效率和解吸附效率不高所导致；气体温度从400℃上升至450℃时，可能由于过高的气体温度导致分析物不可逆的降解，使得其质谱响应反而降低。值得注意的是，氟氯氰菊酯在气体温度从200℃加热至400℃的过程中，质谱响应几乎无变化，表明该化合物可能对气体温度变化并不敏感。对于另外一个比较重要的参数-栅极电压(过滤掉电子和异性电荷的离子)，同样进行了优化。从图2c中可以看出，栅极电压从50V升至350V(递增50V)的过程中，四种防腐剂的质谱响应强度首先表现为升高(50-100V)，然后在100-350V的过程中，表现为不同程度的降低，因此，最终选择的栅极电压值为100V。

本研究中样品的位置，取决于两个距离参数，即DART离子源出口与金属网以及金属网与质谱进样口之间的距离。首先，对于金属网与质谱进样口之间的距离，为尽量减少离子弥散至环境及尽可能多的捕获等多的离子进入质谱，本方法采用了较小的距离2mm，既保证了Vapur interface内负压的稳定性，还减少了样品离子弥散至环境中；对于DART离子源与金属网之间的距离，由于该距离越长，气体到达金属网上样品时的温度下降的就越多，因此，该距离不宜过大，经优化，在3mm时，四种防腐剂的质谱响应最强，因此，选择3mm作为DART离子源与金属网之间的距离进行实验。

2.2 Q-Orbitrap HRMS分析参数的优化

在基于DART-MS的分析方法中，通常不需要复杂的样品前处理。虽然四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(Q-Orbitrap HRMS)可提供精确质量数，但针对复杂的木质食品接触材料，为确保检测结果的可靠性，仍需采集二级质谱进行确证。本实验采用一级全扫描-数据依赖型二级质谱扫描的采集方式进行数据采集，在这种工作模式下质谱可自动在full-scan MS和MS/MS采集之间进行切换，即质谱可自动对目标离子进行碎裂，获取二级质谱图。目标离子的选择过程是自动的，即需在样本检测之前设定筛选标准，即设定离子强度阈值、选择强度最高的几个离子(Top N)进行碎裂等。为获得较高质量的二级质谱结果，首先对不同的碰撞能量进行了优化。如图3所示，当碰撞能量为10，20，30(归一化碰撞能量)时，质谱响应强度最高，这对于痕量物质的分析尤其重要，因此，选择10，20，30(归一化碰撞能量)进行一级离子的碎裂。

另外，不同离子化气体(氮气和氦气)下的二级质谱图也进行了比较，结果表明，氦气作为离子化气体时可比氮气获得更为丰富的碎片离子峰(图4)，因此，选择氦气作为离子化气体时，二级质谱图的质量也要高于氮气。

经参数优化后的四种防腐剂和内标反式-氯氰菊酯-d₆的一级质谱(同位素峰分布)及二级质谱图如图5所示，可看出一级精确质量数的质量偏差均小于3ppm，二级质谱图中至少可选择两个碎片离子进行确证。另外，对氯氰菊酯的加合离子峰[M+NH₄]⁺的碎片离子组成进行了推导(图6)以及其二级质谱裂解途径进行了推断。

2.3 样品预处理条件的优化

在进行DART-MS样品分析时，样品可经不同的技术手段引入质谱，如原位(表面)热解析，dip-it，金属网等。对于本研究中的木质食品接触材料，首先采用较简单的热解析方法对木质样品进行直接分析。在一块木质食品接触材料板(约0.5cm厚)上，用不同直径(2.0,2.5,3.0,3.5和4mm)钻头钻取小孔，每个直径的小孔钻取4个(n＝4)。将该木板浸泡于1μg mL^-1的四种防腐剂混合标准溶液中72h，晾近干后，采用两种热解析方式进样，即(1)在木板上切取一薄片，用金属镊子水平夹住后，置于DART离子源口和质谱进样口之间(图8)；(2)将每个小孔对准质谱进样口，进行数据采集(图9)。实验结果表明，四种防腐剂并未被检测到，说明该解析技术无法将四种菊酯类防腐剂在木质样品中解吸附，推测可能是由于木质样品中纤维素成分对菊酯类防腐剂具有较强的吸附作用，仅凭DART自身的热解析能力无法将其解吸附。

继续采用激光(波长808和980nm)辅助-DART解析技术，进行上述实验，发现仍无四种菊酯类防腐剂的质谱信号，因此不考虑采用此技术进行木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的检测。

为尽可能多的提取目标分析物以提高检测灵敏度，本实验接下来采用溶剂提取法进行木屑中菊酯类防腐剂的充分提取。称取约0.2g木屑样品，加入3mL不同种类的萃取溶剂/溶液，包括乙腈、丙酮、乙腈-丙酮(1:1,v/v)、正己烷-丙酮(1:1,v/v)、乙酸乙酯和正己烷(n＝3)，涡旋30s，考察菊酯类化合物的回收率，如图11所示，六种萃取溶剂/溶液条件下的回收率相差并不悬殊，当正己烷-丙酮(1:1,v/v)作为萃取溶液时，四种物质的回收率为59.1％-72.1％，相对标准偏差为3.9％-10.1％，高于其它溶剂/溶液下的回收率，因此，选择正己烷-丙酮(1:1,v/v)作为萃取溶液。考虑到木质样品的基质复杂性(疏水性基质，如油脂、芳香族化合物、脂肪酸等，极性成分如色素等)，本实验采取分散固相萃取方式进行样品净化。如图12所示，不同质量比例的C₁₈和PSA作为净化剂进行样品净化，实验结果表明，C₁₈+PSA＝5mg+10mg作为净化剂时，四种化合物的回收率为76.9％-81.2％，相对标准偏差为3.1％-9.6％，高于其他比例下净化剂的回收率，因此，本实验选择C₁₈+PSA＝5mg+10mg作为木质食品接触材料的净化剂。

2.4 样品进样方式的选择

考虑到木质样品中可能存在低浓度的菊酯类防腐剂，本实验考虑大体积上样，以便提高检测灵敏度。在金属网上用100ng mL^-1菊酯类化合物混合标准溶液进行上样，每次上样10μL，检测器加合离子[M+NH₄]⁺的峰面积随上样次数的变化情况，如图13所示，在1次上样(10μL)至5次上样(50μL)之间，峰面积总体随上样次数增加而增大，6次上样(60μL)时峰面积略低于5次上样(50μL),7次上样时(70μL)峰面积升至最高，当8次上样(80μL)时，峰面积有所减小，可能说明较大体积的样品溶液导致样品在金属网上的面积增大，使得每个单位表面积的化合物浓度反而降低，从而其质谱响应强度变低。

另外，对于样品溶液氮吹近干后复溶溶剂也进行了优化。分别考察了甲醇、乙腈、乙酸乙酯、丙酮和二氯甲烷，实验结果表明，乙腈作为复溶溶剂时，目标分析物质谱响应强度最高，因此，本实验选择乙腈作为样品萃取、氮吹后的复溶溶剂。

2.5 方法学验证

2.5.1 基质效应

基质是指样品中除被分析物以外的组分，在分析过程中由于共洗脱常对目标物的分析存在显著的干扰作用，从而影响结果的精密度与准确度，这些结果及影响被称为基质效应。

本研究采用峰面积比较法考察了本实验中存在的基质效应，分别用乙腈和空白木质样品的处理溶液配置质量浓度为500ng mL^-1的四种菊酯化合物溶液，比较其加合离子[M+NH₄]⁺的峰面积，用乙腈和空白木质样品的处理溶液中的四种化合物的峰面积进行比值计算，氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯和溴氰菊酯的比值分别为56.4％，62.1％，44.7％和51.4％，表明存在基质效应，考虑采用基质匹配标准曲线进行化合物定量。

2.5.2 线性关系、检出限及定量限

本方法采用内标法进行化合物精准定量，选取的内标物为反式-氯氰菊酯-d₆(二甲基d₆)。分别配制系列不同质量浓度的四种菊酯类防腐剂的工作溶液(含50ng mL^-1的内标溶液)，在优化的分析条件下进行测定，以各目标分析物的[M+NH₄]⁺峰面积对浓度进行线性考察，四种菊酯类化合物的线性范围、线性相关系数结果如表2，在各自线性范围内，每种化合物线性相关系数均大于0.99，表明本方法线性关系良好。

检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别以下列公式计算，LOD＝3(SD/Slope)，LOQ＝10(SD/Slope)，其中，SD指的是空白木质样品处理后的溶液(其中添加内标的浓度为50ng mL^-1)连续7次进样分析，目标分析物与内标物提取离子流信号响应强度比值的标准偏差，Slope指的是采用基质匹配标准曲线和内标法(内标浓度为50ng mL^-1)作出的工作曲线的斜率。如表2所示，四种菊酯类化合物的检出限在0.04-0.20mg kg^-1之间，定量限在0.10-0.50mg kg^-1之间，方法灵敏度高，可满足木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的日常检测。

2.5.3 重复性考察

将10μL500ng mL^-1的混合标准溶液上样金属网，连续进样分析5次，记录每种防腐剂加和离子[M+NH₄]⁺的峰面积，如图14所示(以氯菊酯为例)。经计算，五次连续进样分析时，氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯和溴氰菊酯的相对标准偏差分别为11.6％，10.4％，9.1％，12.3％和11.3％，表明本方法的重复性较好。

表2四种菊酯类防腐剂的线性范围、重复性、检出限和定量限

2.5.4 回收率

称取空白木质食品接触材料样品，分别添加低(LOQ)、中(2×LOQ)、高(5×LOQ)三个不同浓度的标准混合溶液，按照本研究确定的实验方法进行测定，每种类型的样品每个浓度添加水平下平行测定3次，计算每个目标化合物的回收率及精密度值，实验结果见表3。四种化合物的平均回收率为72.1％-82.7％，相对标准偏差为5.2％-11.8％，回收率较高，可满足日常检测需求。

表3四种菊酯类防腐剂的回收率(n＝3)结果

2.5.5 实际样品检测

按照本研究建立的木质食品接触材料中4种菊酯类防腐剂的检测方法，对不同渠道购买的若干例样品，包括杨木、柳木、槐木及松木等进行了分析测定，均为检出以上菊酯类防腐剂。为进一步确证本方法的实用性，本实验选择了木质玩具、家具样品进行分析，在两例木质玩具中均检测到氯氰菊酯，含量分别为0.33和1.27mg kg^-1。

3.结论

本研究建立了一种木质食品接触材料中4种菊酯类防腐剂的实时直接分析离子化-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱快速检测方法。考虑到木质样品的复杂性，采用简便的溶剂萃取法和分散固相萃取净化法进行了样品前处理，整个样品前处理时间约5.5min，与传统样品前处理时间，时间大幅缩短。采用金属网大体积(10μL×7times)上样方式，显著提高了检测灵敏度。以基质匹配标准曲线内标法进行准确定量，四种菊酯类防腐剂的检出限为0.04-0.20mg kg^-1，定量限为0.10-0.50mg kg^-1，可满足日常检测需求。采用一级精确质量数和特征二级碎片离子进行精准定性，可有效保证假阳性结果的出现。本方法相对简便、快速、灵敏度高，适用于木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的检测。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）样品预处理：采用适宜工具使木质食品接触材料产生木屑，采用溶剂溶解木屑，加入C₁₈和PSA，进行样品净化后收集上清溶液氮吹至近干，样品残渣进行复溶，得到待测样品；

所述样品预处理具体包括如下步骤：

首先，采用电钻或其它适宜工具使木质食品接触材料产生木屑，将3 mL体积比为1:1的正己烷-丙酮溶液加入至0.2 g木屑中，涡旋30 s后，加入5 mg C₁₈和10 mg PSA，振摇1 min进行样品净化，收集全部上清溶液进行氮吹至近干，样品残渣用1 mL乙腈进行复溶；

（2）上样及分析：采用大体积上样，即每次在金属网上样10 μL，共7次，上样后待样品溶液近干，进行实时直接分析-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱分析；

其中，上样后，将包括所述金属网的QuickStrip金属网进样模块置于DART SVP实时直接分析离子源和Q-Orbitrap HRMS之间，样品离子经一陶瓷管进入质谱锥孔内，所述DARTSVP实时直接分析离子源的具体分析参数如下：扫描模式：正离子模式；工作模式下采用氦气作为离子化气体；气体加热温度：400 °C；气体流速：2.7 - 3.0 L min^-1；轨道移动速度：1.6 mm s^-1；栅极电压：100 V；

高分辨质谱检测条件如下：

电喷雾电压：3.5 kV；毛细管温度：320 ^oC；S - lens RF：50 V；扫描范围：m/z 100 -800；一级质谱全扫描分辨率：R = 35,000 FWHM，m/z 200；C - trap最大容量：2×10⁵；C -trap 最大注入时间：100 ms；数据依赖型子离子全扫描分辨率：R = 17,500 FWHM；隔离窗口：± 2 m/z；归一化碰撞能量：NCE = 10, 20, 30 eV；C - trap 最大容量: 1×10⁵；C -trap 最大注入时间：100 ms；Top N：8；动态排除：10 s；

所述菊酯类防腐剂包括氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯和溴氰菊酯。

2. 根据权利要求1所述的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其特征在于：所述DART SVP实时直接分析离子源的气体出口与所述金属网之间距离为3 mm，所述金属网与所述Q-Orbitrap HRMS的质谱进样口之间距离为2 mm；所述陶瓷管的尺寸为3.8cm × 0.5 cm i.d.。

3.根据权利要求2所述的快速测定木质食品接触材料中菊酯类防腐剂的方法，其特征在于：还包括标准溶液的配制：

用乙腈分别配制1000 μg mL^-1的四种菊酯类防腐剂标准储备溶液；各自移取适量标准溶液，配制成100 μg mL^-1的混合标准溶液，然后用乙腈稀释，配制成一系列不同浓度的基质匹配标准溶液，所有溶液在使用前均于4°C条件下避光保存。

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