李擁軍

(甘肅省疾病預(yù)防控制中心，蘭州 730000)

0 引言

呋喃是一種無色易揮發(fā)的親脂性雜環(huán)化合物，具有芳香性，沸點為31.4℃，容易通過生物膜被肺或腸吸收，在人體中引起腫瘤或癌變。國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IRAC)將呋喃歸類為可能使人類致癌的物質(zhì)2B組[1]。瑞典公共健康管理局和加拿大等許多學(xué)者也發(fā)現(xiàn)呋喃潛在的致癌危險[2-3]。2004年，美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)的科學(xué)家意外地從一些食品中檢測出了呋喃[4]。2004年5月，F(xiàn)DA發(fā)布:在很多經(jīng)過加熱處理的食品中檢出了污染物呋喃之后，歐盟食品安全局(EFSA)等也都報道從11大類的受檢食品中發(fā)現(xiàn)呋喃[5-6]。鑒于食品中存在的呋喃可能會引起潛在的消費恐慌，2005年9月1日FDA出臺行動綱要，對食品中呋喃的暴露情況及其對人體的潛在影響進(jìn)行深入研究。通過研究，F(xiàn)DA與EFSA得出一致結(jié)論，呋喃可能對人體致癌，為此啟動了一系列的研究計劃。現(xiàn)已有文獻(xiàn)資料表明，在熱加工食品中，有多種途徑可以形成呋喃[7]。最早在食物中發(fā)現(xiàn)呋喃可追溯到1979年，Maga在咖啡中發(fā)現(xiàn)有呋喃存在[8]。FDA的研究發(fā)現(xiàn)在很多經(jīng)過加熱處理的食品中檢出了污染物呋喃，這些被檢食品主要是嬰幼兒食品、罐裝蔬菜、豆類、水果、罐裝肉和魚、罐裝醬、營養(yǎng)飲料、蜜餞、咖啡和啤酒等。國外一些研究學(xué)者對熱加工食品中呋喃的提取與檢測方法等方面進(jìn)行了大量研究，并已取得一定的研究成果。根據(jù)已有文獻(xiàn)，目前有關(guān)食品中呋喃檢測的方法主要有三種：頂空-氣相色譜-質(zhì)譜法(HS-GC-MS)[9]、固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法(SPME-GC-MS)[10-12]和頂空-固相微萃取-氣相色譜-火焰離子化法(HS-SPME-GC-FID)[13]。

1 頂空進(jìn)樣-氣相色譜-質(zhì)譜法

1.1 樣品前處理

頂空進(jìn)樣是分析強(qiáng)揮發(fā)性化合物最合適的方法。2004年5月，美國FDA 最初發(fā)布了應(yīng)用頂空進(jìn)樣-氣相色譜-質(zhì)譜法(HS-GC-MS)測定食品中呋喃的檢測方法。由于呋喃的易揮發(fā)性，液上氣體取樣是呋喃分析的最好方法。為了減少損失，食品樣品在處理前需要在4℃條件下冷卻，并且需要在冰浴上用一個冷的攪拌器有效地進(jìn)行均質(zhì)化。純液體試樣在加入內(nèi)標(biāo)物之前，稱量后直接加入到頂空容器中，固體樣品需要加冷水進(jìn)行勻漿化。此方法簡便快捷，應(yīng)用廣泛。在進(jìn)行均質(zhì)化時，加入一定的無機(jī)離子，對揮發(fā)性有機(jī)物的溶解性質(zhì)有影響，它們通過提高溶液的離子強(qiáng)度，從而降低有機(jī)化合物在水中的溶解度，提高揮發(fā)性有機(jī)物從水溶液進(jìn)入頂空相的比例，從而提高分析方法的靈敏度。黃軍根[7]研究了相同濃度的Na2SO4、NaCI、Na2CO3、CH3COONa、KCI溶液作為樣品基質(zhì)時對峰面積響應(yīng)值的影響，通過分析發(fā)現(xiàn)，以NaCI溶液作為樣品基質(zhì)時，呋喃峰面積響應(yīng)最高，因此，選擇該溶液作為樣品基質(zhì)比較理想。

1.2 儀器條件

美國FDA的頂空條件是：進(jìn)樣針100℃，傳輸線130℃，烘箱60℃；時間：注射0.2min，加壓0.5min，熱平衡30min；氣相色譜條件：HP-PLOTQ石英毛細(xì)管柱作為分析柱，GC 烘箱50℃，從10℃/min加熱到225℃ 運行30min；氣相色譜柱流量為1.7mL/min(不斷流)；GC進(jìn)樣口溫度200℃；分流比2:1，氣體保護(hù)程序-關(guān)閉。MS源溫度230 ℃，MS四級桿溫度150℃，掃描范圍m/z 35 ～150，掃描時間2.5～25min。通過加入內(nèi)標(biāo)物d4-呋喃并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量。由于呋喃會在加熱恒溫的過程中不斷形成，HASN IP等[14]采用50℃頂空恒溫條件，d4-呋喃作為內(nèi)標(biāo)物，利用外標(biāo)校準(zhǔn)曲線定量分析食品中呋喃含量。此方法經(jīng)過不斷的應(yīng)用與完善，孫健等[15]采用頂空平衡溫度50℃，樣品瓶低速振搖平衡時間30min，進(jìn)樣針溫度100℃，傳輸線溫度130℃，進(jìn)樣速度30 mL/min，進(jìn)樣量1mL。使用J&W-PLOTQ 毛細(xì)管色譜柱(30m×0.32mm×25μm)；進(jìn)樣口溫度200℃；接口溫度230℃；用程序升溫50℃保持1min，以10℃ /min速度升至225℃，保持12.5min；氦氣為載氣，流速1.7mL/min；分流進(jìn)樣，分流比2:1，此條件下呋喃和d4-呋喃的出峰時間在6.5min左右。在質(zhì)譜條件中，使用電子轟擊(EI)離子源，電子能量70eV；離子源溫度230℃；傳輸線溫度225℃；采用選擇離子監(jiān)測(SIM)掃描，檢測呋喃的分子離子m/z 68和碎片離子[C3H3]+m/z 39，監(jiān)測d4-呋喃的分子離子m/z 72 和碎片離子m/z 42。

本方法呋喃在5～1000ng范圍內(nèi)線性良好，方法檢測限(S/N≥3)為2.0ng/g；不同基底樣品的加標(biāo)回收率為86.1%～97.4%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均<10%，此方法簡便易行，線性范圍寬，檢出限較低，在多種食品的檢測中得到應(yīng)用。

2 固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法

2.1 樣品前處理

固相微萃取技術(shù)(SPME)是在固相萃取技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的萃取分離技術(shù)，固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法與頂空進(jìn)樣-氣相色譜-質(zhì)譜法的主要不同之處是進(jìn)樣方式的不同，固相微萃取試驗是用萃取纖維頭進(jìn)行的，SPME纖維頭上薄膜由極性的聚丙烯酸酯、聚乙二醇、或非極性的聚二甲基硅氧烷組成。使用SPME時，先使纖維頭縮進(jìn)不銹鋼管內(nèi)，使不銹鋼針管穿過盛裝待測樣品瓶的隔墊，插入瓶中并推手柄桿使纖維頭伸出針管，纖維頭可以浸入待測樣品中或置于樣品頂空，使待測物吸附于纖維涂膜上，通常2～30min吸附達(dá)到平衡，縮回纖維頭，然后將針管推出樣品瓶。最后，將SPME針管插入GC進(jìn)樣器，被吸附物經(jīng)熱解吸后進(jìn)入氣相色譜柱，開啟流動相通過解吸池洗脫樣品進(jìn)樣。本方法不僅樣品處理簡單，抗干擾能力強(qiáng)，而且準(zhǔn)確性好，靈敏度高，可以滿足我國市售熱加工食品中呋喃污染狀況的調(diào)查工作要求。

2.2 儀器條件

劉曉毅等[16]稱取樣品之前將未打開包裝的樣品在冰箱中冷藏4h以上，固體樣品打碎后稱取0.200～2.000g(液體樣品直接稱量2.000g)，然后加入2.0g氯化鈉，再加入100μL D4-呋喃標(biāo)準(zhǔn)工作溶液(1.0mg/L)，用蒸餾水定容至5.0mL，快速封好瓶口，待上機(jī)測定。使用固相微萃取頭頂空氣體萃取，萃取溫度60℃，熱平衡時間40min，液體振蕩速度600r/min，萃取時間2.0min，解析時間2.0min。 使用HP-PLOTQ石英毛細(xì)管色譜柱(30m×0.32 mm×25μm)，進(jìn)樣口溫度200℃，頂空進(jìn)樣。應(yīng)用程序升溫，初始柱溫45℃，保持1min；以5℃/min的速率升至135℃，保持5min；再以10℃/min的速率升至200℃保持5min。載氣為高純氦氣(純度>99.999%)。使用電子轟擊(EI)離子源，EI源溫度230 ℃；電子能量70eV；接口溫度280℃；電子倍增器電壓1288V；呋喃選擇離子監(jiān)測方式(SIM)，監(jiān)測離子：68、39，定量離子68；D4-呋喃選擇離子監(jiān)測方式(SIM)，監(jiān)測離子：72、42，定量離子72；溶劑延遲5min。

本試驗確定的固相微萃取法檢出限低，適合對酒類、醬油、奶粉和米粉等各類液體、固體食品中呋喃含量的測定。方法最低定量檢出限0.5μg/kg，加標(biāo)回收率78.0%～106.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 2.81%～9.63%。

3 頂空-固相微萃取-氣相色譜-火焰離子化法

3.1 樣品前處理

Ali Sarafraz-Yazdi等人[13]使用纖維探測器(由聚乙二醇和聚乙二醇多壁碳納米管組成)[17-18]，樣品中加入氯化鈉和適當(dāng)量的水，然后轉(zhuǎn)移到小瓶。插入PTFE涂層磁性攪拌棒，將樣品瓶沉浸在冰/水浴(4℃)，以防止可能發(fā)生的呋喃損失，小瓶用橡膠隔膜和封口膜密封。磁攪拌3min，然后將樣品瓶在室溫下放置5min。將固相微萃取的樣品立即插入GC進(jìn)樣器，在230℃熱解吸后進(jìn)入氣相色譜柱。

3.2 儀器條件

Ali Sarafraz-Yazdi等使用頂空-固相微萃取-氣相色譜-火焰離子化檢測器(HS-SPME-GC-FID)進(jìn)行檢測。不分流進(jìn)樣，氦氣(99.999%)作載氣，載氣流量為0.5mL /min，選用CP-WAX 52 CB色譜柱(15m×0.25m×25μm)，使用程序升溫，35℃保持5min，再以50℃/min上升到200℃，保持2min。FID檢測器溫度250℃，空氣流速為250mL /min和氫氣流速為25mL /min。

在優(yōu)化條件下，用聚乙二醇和聚乙二醇/碳納米管采集測定呋喃[l9]，線性范圍0.0005～10 ng/mL，檢測限(S/N=3)為0.001和0.00025ng/mL，定量限(LOQ)為0.005和0.0005ng/mL。PEG和PEG/碳納米管纖維，可重復(fù)性(N=5)為6.2%和4.9%，加標(biāo)樣品的相對回收率從92%～103%不等。此方法密閉性好，損失小，適合應(yīng)用于微量的呋喃檢測。

4 展望

隨著科技的發(fā)展和前處理設(shè)備的不斷改進(jìn)，對于食品中呋喃的前處理和檢測技術(shù)將會有更大的進(jìn)步。頂空、微萃取、氣相色譜和質(zhì)譜等的聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展和儀器自動化程度的不斷提高，在樣品前處理方面可以簡化預(yù)處理過程，減少人力和物力消耗。通過質(zhì)譜選擇特定的離子進(jìn)行定性定量分析，具有很高的特異性，可以排除樣品中其他物質(zhì)的干擾，準(zhǔn)確性好，靈敏度高，達(dá)到快速檢測的目的，滿足各種食品中呋喃的檢測需求。

[1] 劉平，薛穎，金慶中，等.頂空氣相色譜--質(zhì)譜法測定嬰幼兒食品中的呋喃[J].色譜，2008，26(1)

[2] Hans FS，Miriam PR，Chiu HW，William DP.Clastogenieity of frans found in food[J].Ca ncer Letters，1981，13:89-95

[3] Forsyth DS，Beealski A，Casey V，etal.Furan:meehanisms of formation and levels in food [J].(2004-04-04).http://www.fda.gov

[4] US food and drug Administration(2004)，Office of plant and Dairy Foods.Exploratory data on furan in food.http://www.efsan.fda.gov

[5] EFSA(2004a).Report of the Scientific panel on Contaminants in the Food Chain on Provisional findings of furan in food.EFSA Journal，137:1-20

[6] EFSA(2004b).Report of the CONTAM panel on Provisional findings on furan in food.Annexe corrigendum，Available at http://www.efsa.europa.eu

[7] 黃軍根.熱加工食品中呋喃檢測方法及其生成的影響因素研究[D].江西：南昌大學(xué)，2011

[8] Maga JA .Furans in foods[J].Critieal reviews in food science and nutrition，1979，4，355-400

[9] Reinhard H，Sagar F，Zoller O，etal.Furan in foods on the Swiss market-Method and results[J].Mitt Lebensm Hyg，2004，95:532-535

[10] Goldmamann T，Perisset A，Seanlan F，etal.Rapid determination of furan in heated foodstuffs by isotop cdilution solid phasemicro-extraetion-gasehromatography-mass spectrometry(SPME-GC-MS)[J].Analyst，2005，130:878-883

[11] Holp，Yoo SJ，Tefera S.Determination of furan levels in coffee using automated solid-phasemicro-extraction and gas chromatograPhy/mass spectrometry[J].Joumal of AOAC International，2005，88:574-576

[12] Crews，Colin，Roberts，Dominic，Lauryssen，Sigrid and Kramer，Gerard.Survey of furan inf oods and coffees from five European Union cotlntries[J].Food Add itives and Contaminants Part B，2009，2(2):95-98

[13] Ali Sarafraz-Yazdi,Maryam Abbasian，Amirhassan Amiri.et al.Determination of furan in food samples using two solid phase microextraction fibers based on sol-gel technique with gas chromatography-flame ionisation detector[J].Journal of Food Chemistry，2012，131:698-704

[14] Mareo K，Andreas B，Ingrid R，Josef S，Werner KL.Tests for genotoxicity and mutagenicity of furan and its metabolite cis-2-butene-l，4-dialin LS178Ytk+/--mouse lymphoma cells[J].Mutation Research，2008，657:127-132

[15] 孫健，何碧英，等.頂空氣相色譜-質(zhì)譜法測定熱加工食品中呋喃的方法研究[J].華南預(yù)防醫(yī)學(xué)，2009，35(4)

[16] 劉曉毅，石維妮，趙玉琪，等.頂空固相微萃取法測定食品中的呋喃[J].食品科技，2010，35(9)

[17] Sarafraz-Yazdi，A.，Piri Moghadam，H.，Es’haghi，Z.，& Sepehr，S.Comparative study of the three sol-gel based solid phase microextraction fibers in extraction of BTEX from water samples using gas chromatography flame ionization detection.Analytical Methods，2010,2，746-752

[18] Sarafraz-Yazdi，A.，Sepehr，S.，Es’haghi，Z.，& Piri Moghadam，H.Application of sol-gel based poly(ethylene glycol)/multiwalled carbon nanotubes coated fiber for SPME of methyl tert-butyl ether in environmental water samples.Chromatographia，2010,72，923-931

[19] Yoshida，I.，Isagawa，S.，Kibune，N.，Nagaoka，M.H.，& Maitani，T.Rapid and improved determination of furan in baby foods and infant formulas by headspace GC/MS.Journal of the Food Hygienic Society of Japan，2007,48，83-89