HS-SPME-GC-MS/MS法检测初乳中的多类污染物:方法建立与验证

《Talanta》:Determination of multiclass contaminants in colostrum by HS-SPME-GC-MS/MS: method development and validation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年06月27日 来源:Talanta 6.7

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  安娜·卡罗莱纳·尼克尔·梅雷莱斯|塞尔吉安妮·卡尔达斯·巴博萨|拉琳·库普斯基|让·卢卡斯·德·奥利维拉·阿里亚斯|瓦努萨·波萨达·达·奥拉|乔西亚斯·梅里布|埃德内伊·吉尔伯托·普里梅尔巴西南里奥格兰德州里奥格兰德市,里奥格兰德联邦大学化学与食品学院有机化合物与金属分析实验室,

  
安娜·卡罗莱纳·尼克尔·梅雷莱斯|塞尔吉安妮·卡尔达斯·巴博萨|拉琳·库普斯基|让·卢卡斯·德·奥利维拉·阿里亚斯|瓦努萨·波萨达·达·奥拉|乔西亚斯·梅里布|埃德内伊·吉尔伯托·普里梅尔
巴西南里奥格兰德州里奥格兰德市,里奥格兰德联邦大学化学与食品学院有机化合物与金属分析实验室,技术与环境化学研究生项目,邮编96201-900

摘要

母乳是新生儿的主要营养来源。除了已知的营养和免疫功效外,母乳还可能成为接触环境污染物的一种途径,这些污染物包括农药、药品以及个人护理产品。在此背景下,初乳尤为重要,因为它是新生儿最早接触的食物,而由于生理发育不成熟,新生儿对化学物质极为敏感。生命早期接触这些化合物可能会影响神经系统、内分泌系统和免疫系统的发育。因此,检测初乳中的这些污染物对于更好地了解母婴的暴露情况至关重要。本研究旨在开发一种基于HS-SPME和GC-MS/MS的方法,用于检测初乳中的多种类污染物。在标准化的提取条件下,使用了聚丙烯酸纤维。该方法的检出限在0.15到0.76纳克/毫升之间,定量限在0.5到2.5纳克/毫升之间。所有分析物的回收率在43%到120%之间,相对标准偏差低于22%。在26个分析样本中,有10个样本检测出了至少一种污染物,其中包括五种对羟基苯甲酸酯和阿特拉津。所提出的方法具有准确性高、精确度高、无需溶剂且适用于监测初乳中的污染物等优点。

引言

在日常生活中,人类接触到越来越多的合成化学物质。许多这类物质,包括个人护理产品成分、药品、增塑剂和农药等,都在人体生物样本中被检测到。它们的存在与肌肉和脂肪组织以及血液甚至母乳中的生物积累有关[1]。
母乳是婴儿所需各种必需营养素的复杂而全面的来源,其中包含大量宏量元素和微量元素,如蛋白质、脂质、碳水化合物和矿物质,还有免疫球蛋白、白细胞和血小板等免疫成分[2]。人乳通常分为三个阶段:初乳(产后1-5天)、过渡期乳汁(大约6-14天)以及成熟乳汁(14天后)。初乳的脂肪含量相对较低,蛋白质含量较高,且含有丰富的免疫保护成分,而成熟乳汁的脂肪含量较高,蛋白质含量较低[3,4]。鉴于其重要的营养和生物学价值,世界卫生组织建议在婴儿出生后的前六个月进行纯母乳喂养,并持续喂养至两岁或更长时间[5]。
由于母乳中含有高达5%的脂质和88%的水分,它能够使亲脂性和亲水性化合物从母体传递到乳汁中[2,6]。因此,母乳可能成为婴儿接触污染物的一种途径,这些污染物包括农药(如阿特拉津)、药品以及个人护理产品(如对羟基苯甲酸酯、双酚A、苯甲酮-3和咖啡因)。
阿特拉津、对羟基苯甲酸酯、双酚A和苯甲酮-3都属于内分泌干扰物,这类化学物质能够干扰激素调节功能[7,8]。虽然咖啡因被广泛摄入,但在高剂量下也可能产生不良影响,包括失眠、恶心、肌肉紧张和抽搐等症状[9,10]。在这些化合物中,阿特拉津尤其值得关注,因为它被广泛使用,具有毒性,且在环境中难以分解[11,12],同时关于其在母乳中存在的研究却相对较少。尽管欧盟自2004年起已禁止使用阿特拉津[13],但它仍在包括美国[14]和巴西[15]在内的多个国家被允许使用,从而继续造成环境污染和人类暴露问题。
鉴于建议在婴儿出生后的前六个月进行纯母乳喂养,婴儿可能更容易受到这些污染物潜在的毒性影响,这些影响可能涉及神经系统、胃肠道和生殖系统等方面[1]。在此背景下,初乳作为一种重要的生物监测介质,能够反映母亲在婴儿出生初期传递给他们的化学物质负荷,因为此时婴儿的生理屏障和解毒机制尚未完全发育成熟[3]。因此,分析初乳可以提供有关生命早期化学物质暴露及其潜在长期健康影响的宝贵信息。
需要强调的是,母乳喂养的好处已经得到充分证实,其益处远远大于这些污染物可能带来的风险。因此,研究这些化合物并非旨在阻止母乳喂养,而是为了更好地了解并减少婴儿生命早期的接触风险。
由于初乳结构十分复杂,且目标分析物的浓度较低,因此需要通过初步的样品预处理步骤来降低基质效应,浓缩分析物,从而提高分析性能[7]。在现有的样品预处理技术中,由张和帕夫利辛于1993年首次提出的顶空固相微萃取技术因其能够通过将涂层纤维置于样品顶空中进行无溶剂提取而备受青睐[16]。结合气相色谱技术,HS-SPME符合绿色分析化学的理念,具有适用于复杂和固体样品、无需使用溶剂、减少基质干扰以及延长纤维使用寿命等优点[7,17]。
尽管初乳作为生物监测介质具有重要意义,但对其中多类污染物的存在及同时检测方法的研究仍较为不足。
因此,本研究旨在开发并验证一种基于自动顶空固相微萃取与气相色谱-串联质谱联用的方法,用于同时检测初乳中的多种类污染物。所提出的方法不仅为这种介质的分析带来了重大的方法学进步,还能减少有机溶剂的消耗和样品量,同时降低废物产生,从而符合绿色分析化学的理念。

章节节选

化学品与试剂

超纯水是由Milli-Q Direct-Q UV3?水净化系统(美国马萨诸塞州Millipore公司)制备的。HPLC级别的乙酸乙酯则购自美国新泽西州的J.T. Baker公司。用于SPME纤维的7微米、30微米和100微米的聚二甲基硅氧烷纤维以及95微米的碳宽范围/聚二甲基硅氧烷纤维均来自德国的PalSystem公司,而50/30微米的二乙烯苯/羧烯/聚二甲基硅氧烷纤维以及85微米的聚丙烯酸纤维则是从其他供应商处购买的

纤维涂层的评估

图1展示了使用不同纤维涂层进行提取效率评估的结果。通过将获得的色谱面积转换为相对响应值,以便更直观地展示数据,我们发现,在分析物吸附方面表现最佳的涂层是100微米的聚二甲基硅氧烷涂层和聚丙烯酸涂层。
研究结果还显示了分析物的吸附行为与其物理化学性质之间的关系(见表S3)

结论

初乳是一种非常重要且结构复杂的生物介质,其成分变化较大,这使得对其进行分析测定颇具挑战性。此外,关于该介质中有机污染物存在情况的研究仍然很少,尤其是与成熟母乳相比。
因此,本研究提出了一种利用HS-SPME技术检测初乳样本中九种被视为内分泌干扰物的新兴污染物的方法

CRediT作者贡献声明

安娜·卡罗莱纳·尼克尔·梅雷莱斯:正式分析、研究、方法设计、验证、数据可视化、初稿撰写。塞尔吉安妮·卡尔达斯·巴博萨:正式分析、研究、方法设计、监督、验证、数据可视化、审稿与编辑。拉琳·库普斯基:正式分析、研究、方法设计、验证、数据可视化、审稿与编辑。让·卢卡斯·德·奥利维拉·阿里亚斯:正式分析、研究、方法设计、监督、验证、数据可视化

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢巴西的CNPq机构(编号409096/2025-3和INCT-ALIM 406760/2022-5)以及FINEP机构提供的财政支持。本研究的部分资金还来自巴西的CAPES机构(财政代码001)。E.G. Primel和L. Kupski获得了巴西CNPq机构颁发的科研奖励基金(编号DT 305065/2025-4和PQ 306194/2025-2)。作者还要感谢Centro Integrado de Análises机构的帮助
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