GC-MS/MS 法对鱼类及鱼油中 dioxins 和 PCBs 确证定量的关键验证:结合分层监测策略

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Food Chemistry 8.5

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  为解决高分辨质谱(GC-HRMS)成本高、应用受限问题,研究人员开展 GC-MS/MS 法测定鱼类 / 鱼油中 dioxins 和 PCBs 的研究。该方法定量限低、线性好、准确度高,还提出分层监测策略,为 POPs 监测提供经济高效方案。

  
在食品安全与环境监测的领域中,持久性有机污染物(POPs)如二噁英(PCDD/Fs)和多氯联苯(PCBs)因其高毒性、脂溶性和生物蓄积性,一直是威胁公共健康的 “隐形杀手”。这类污染物通过食物链富集,尤其在脂肪含量高的鱼类及鱼油中容易积聚,一旦污染爆发,如曾震惊全球的比利时 dioxin 危机、印度瓜尔胶污染事件等,不仅引发严重健康问题,还会对贸易和监管造成巨大冲击。然而,长期以来,痕量分析这类污染物的 “金标准” 高分辨气相色谱 - 高分辨质谱法(GC-HRMS)虽灵敏度和选择性优异,但设备昂贵、维护复杂且依赖专业实验室,这使得在资源有限地区,尤其是发展中国家,难以广泛开展日常监测,导致监管漏洞和风险防控滞后。

为填补这一技术空白,中国科学院宁波材料技术与工程研究所(CSIR-NIIST)的研究人员开展了一项具有突破性的研究,相关成果发表在《Food Chemistry》。他们致力于开发一种经济高效、符合监管要求的分析方法,以提升对高风险食品和饲料中 POPs 的监测能力。

研究人员采用的主要关键技术方法包括:优化加速溶剂萃取(ASE)和自动化柱层析净化流程,以提高样品前处理的效率和目标物回收率;运用同位素稀释质谱法(IDMS)补偿基质效应和回收率差异,确保定量准确性;基于气相色谱 - 串联质谱(GC-MS/MS)建立检测方法,并依据欧盟法规(EC No. 644/2017)进行全面性能验证,涵盖线性、精密度、准确度、定量限等指标,同时评估测量不确定度。

优化提取和净化步骤


研究对比了索氏提取和 ASE 技术,通过调整参数,使13C 标记内标物(ISTDs)回收率满足法规要求的 60-120%。以硅藻土为空白对照的加标试验显示,未净化时回收率达 90-100%,证实了提取系统的高效性和低背景污染。优化后的溶剂体系为 1:1 混合溶剂,有效提升了目标物从冻干鱼组织中的提取效率,同时通过自动化柱层析减少了人工操作误差和 analyte 损失。

方法学验证


GC-MS/MS 方法在鱼类和鱼油基质中展现出优异性能:二噁英和 dioxin-like PCBs(dl-PCBs)在鱼肉中的定量限分别为 0.36 pg TEQ/g 湿重和 0.04 pg TEQ/g 湿重,在鱼油(12% 水分基准)中分别为 0.73 pg TEQ/g 和 0.08 pg TEQ/g;非 dioxin-like PCBs(ndl-PCBs)在两种基质中定量限均为 25.1 pg/g。线性关系良好(R2>0.999),准确度偏差在 ±20% 以内,精密度相对标准偏差(RSD)<15%,内标物回收率稳定在 70-105%,完全符合欧盟法规的性能标准。

分层监测策略构建


研究提出了针对 dl-POPs 的多层级监测金字塔框架,将 GC-MS/MS 与生物分析筛选、GC-HRMS 等技术结合。底层通过成本低、通量高的生物筛查方法初筛风险样品,中层利用 GC-MS/MS 进行确证定量,高层对复杂基质或争议样品采用 GC-HRMS 复核。这种策略在保证检测灵敏度和可靠性的同时,显著降低了整体监测成本,尤其适合资源有限地区实现 scalable 监测。

结论与意义


该研究首次在复杂脂质基质中完成了 GC-MS/MS 方法的全面法规验证,证明其性能可媲美 GC-HRMS,且更具可及性。通过优化前处理流程和引入 IDMS,有效解决了基质效应和定量准确性难题,为鱼类、鱼油等食品及饲料中 POPs 的日常监测提供了经济、合规的技术方案。提出的分层监测策略则为全球范围内,尤其是发展中国家和转型经济体,构建更完善的 POPs 风险防控体系提供了新范式,有助于提升食品安全监管能力,减少因污染导致的健康和贸易风险,对推动全球环境与公共健康领域的技术公平性具有重要意义。

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