动态顶空+GC-MS/MS分析方便面中的环氧乙烷和二氯乙醇

动态顶空-GC-MS/MS技术

分析优势

▶ 简化的样品制备流程（可直接分析）

▶ 宽泛的方法适应性（非基质匹配条件下回收率达70-130%）

分析介绍

环氧乙烷（EO）是一种高效熏蒸杀虫剂，但具有致癌性，短期接触可刺激眼睛和皮肤。其代谢物2-氯乙醇（2-CE）因潜在毒性也需监测^[1]。近年来，方便面因EO残留超标屡被召回。欧盟规定，面条等食品中EO残留不得超过0.02 mg/kg^[2]。

在本应用简报中，使用动态顶空与GC-MS/MS联用的方法已经过优化，可定量方便面中的环氧乙烷和2-CE，参考环氧乙烷(EO)和2-氯乙醇(2-CE)分析应用数据手册^[3]。样品提取由顶空自动进样器直接完成。在浓度为10 ng/g时，使用内标校准曲线来实现EO和2-CE的良好回收率(范围为70 %至130 %)，无需基质匹配校准曲线。

本方法基于动态顶空-GC-MS/MS技术^[3]，直接通过顶空自动进样器提取方便面中的EO和2-CE。在10 ng/g浓度下，内标法校准的回收率为70 %~130 %，无需基质匹配。

实验仪器与方法

分析条件

本研究采用GCMS-TQ8050 NX三重四极杆气质联用仪与HS-20 NX Trap顶空自动进样器联用系统（图1）。其中：

1. GCMS-TQ8050 NX配备高效检测器和专利离子源技术（专利号：US 7,939,810 B2，2011年5月10日，美国发明专利），可满足超痕量分析所需的灵敏度要求；

2. HS-20 NX Trap支持静态和动态两种顶空进样模式；

3. 本研究采用动态顶空模式（结合吸附剂捕集阱技术），以进一步提高分析灵敏度。

该应用中使用的分析条件列于表1中。

图1:GCMS-TQTM8050 NX+HS-20 NX Trap系统

表1:方便面中环氧乙烷和2-CE分析的动态顶空和GC-MS/MS分析条件

*部分MRM离子对可能受基质干扰，建议实验人员重新筛选理想监测通道。

图2:动态顶空工作流程，挥发性分析物在释放到GCMSMS进行分析之前在冷阱中浓缩

标准品和样品的制备

标准溶液与校准曲线制备

1. 标准储备液配制
用乙腈将环氧乙烷（EO）和2-氯乙醇（2-CE）分别稀释至100、200、500、1000和2000 pg/μL的标准系列溶液。各浓度点均添加500 pg/μL的内标混合溶液（含EO-d₄和2-CE-d₄）。

2. 内标溶液
独立配制500 pg/μL的EO-d₄和2-CE-d₄乙腈溶液，用于样品添加。

3. 校准曲线制备
取5 μL各浓度标准储备液，分别转移至20 mL顶空瓶中，立即压盖密封。按0.1 g基质当量计算，顶空瓶内EO/2-CE的等效基质浓度分别为5、10、25、50和100 ng/g，内标浓度为25 ng/g。制备完成后即刻进行顶空-GC/MS/MS分析。

样品制备与加标回收实验方法

一、常规样品制备

1. 称样

准确称取0.1 g样品，置于20 mL顶空瓶中。

2. 内标添加

加入5 μL内标工作液（500 pg/μL，含EO-d₄和2-CE-d₄）。

3. 除水处理（仅含水样品）

若样品含水，添加50 mg无水硫酸镁脱水。

4. 密封与分析

立即压盖密封，转移至顶空自动进样器待测。

二、加标回收实验

1. 基质制备

称取0.1 g样品，置于20 mL顶空瓶中。

2. 加标与内标

a) 加入5 μL加标溶液（含200 pg/μL EO和2-CE + 500 pg/μL EO-d₄和2-CE-d₄的乙腈溶液）。

b) 最终浓度：EO和2-CE为10 ng/g（以基质计），内标为25 ng/g。

3. 除水处理（含水样品）

若样品含水，添加50 mg无水硫酸镁。

4. 密封与分析

压盖密封后，进行顶空-GC/MS/MS分析。

分析灵敏度、重复性和线性

图3显示了5点内标校准曲线(5、10、25、50和100 ng/g)以及EO、2-CE和内标的MRM质谱图。两种化合物的R2值均大于0.999，表明仪器和方法在5 ng/g至100 ng/g范围内均具有出色的线性。两种化合物均符合5 ng/g的定量限(LOQ)标准（S/N>10）。两种化合物在5 ng/g峰面积%RSD (n=5)<10 %(表2)。

表2:5 ng/g时EO和2-CE的面积计数重复性结果(n=5)和信噪比

图3:(a)EO和2-CE的五点校准曲线；(b)EO、EO-d4、2-CE和2-CE-d4的MRM质量色谱图

表3a:方便面a中EO和2-CE的浓度和回收结果

表3b:方便面b中EO和2-CE的浓度和回收结果

表3c:方便面c中EO和2-CE的浓度和回收结果

表3d:方便面d中EO和2-CE的浓度和回收结果

*未检测到

* *回收率（%）的计算方法为：从加标样品的测定结果中扣除未加标样品的本底值后，再进行计算。

定量和回收率结果

从当地超市购买了四种不同类型的方便面，并分别对其中的面条、酱油、调味粉和调味油等成分进行分析。随后，对每个样品进行加标处理，使最终浓度达到 10 ng/g，以评估其回收率。加标样品的平均结果（n=2）及回收率数据记录于表 3a-3d 中。对于检测呈阳性的样品，在计算回收率前，需从未加标样品的结果中扣除加标浓度的影响。

实验结果显示，所有样品的回收率均在 70% 至 130% 之间，表明动态顶空进样结合 GC-MS/MS 及内标法适用于环氧乙烷（EO）和 2-氯乙醇（2-CE）的分析。该结果提示，在某些情况下，可能无需使用基质匹配校准。然而，若因复杂基质干扰导致回收率超出 70%~130% 的范围，则需考虑扩大回收率可接受范围，或采用基质匹配校准策略，例如通过手动提取和净化后，改用液体进样模式进行 GC-MS/MS 分析，而非动态顶空进样。

此外，研究发现样品中的高含水量会对 2-CE 的峰形和灵敏度产生负面影响。添加硫酸镁（MgSO₄）可有效缓解这一问题，因其能减少峰展宽，从而提高 2-CE 的响应强度（图 4）。因此，建议对含水样品进行硫酸镁处理。如表 4 所示，硫酸镁的添加不会对环氧乙烷和 2-CE 的回收率造成显著影响。