利用QuEChERS从可食用农产品中提取全氟烷基和多氟烷基化合物(PFAS)并在Xevo TQ-XS上进行高灵敏度分析

环境中全氟烷基和多氟烷基化合物(PFAS)暴露的相同来源也会导致食物源受到污染。使用受PFAS污染的水和土壤种植农产品会导致这些化合物被吸收到植物的可食用水果和蔬菜部分。因此，如果有一种简单直接的方法来监测农产品中PFAS的存在情况，将会大有裨益。本研究采用基于QuEChERS提取的FDA C-010.01方法，使用DisQuE分散固相萃取(dSPE)产品提取PFAS，然后在ACQUITY UPLC I-Class PLUS与Xevo TQ-XS联用系统上进行高灵敏度LC-MS/MS分析。该方法在包括生菜、草莓、蔓越莓、胡萝卜和马铃薯在内的5种不同商品类型中进行了评价。通过对FDA方法进行一些细微调整，证明这种用于分析农产品中PFAS的方法可准确、可靠地分析30种不同化学类别的PFAS化合物。

优势

• 利用QuEChERS提取和dSPE净化从可食用农产品中高效、简单地萃取PFAS
• 在Xevo TQ-XS上进行高灵敏度分析，可检测亚ng/g水平的PFAS，与EFSA和FDA报告中公布的检测浓度一致
• 利用PFAS方法包改良液相色谱系统，分离可能的系统和溶剂污染物，从而提高结果可信度

全氟烷基和多氟烷基化合物(PFAS)普遍应用于日常产品中，对环境的影响显而易见。环境问题通常也会影响我们的食物源。

就农产品而言，PFAS会影响用于灌溉和种植农作物的水和土壤，造成污染。研究表明，可食用植物会吸收PFAS，其中可食用部分对短链PFAS（PFBA和PFPeA）的吸收率较高，植物根部和梗/茎对PFAS的吸收范围较宽^1,2。 由于灌溉用水通常也是饮用水或地下水，因此可能通过任何环境污染途径（生产排放、消防泡沫、垃圾渗滤液等）引入污染³。 土壤污染可能以类似的机制发生，但使用生物固体作为肥料已成为农作物污染的主要问题⁴。

尽管一些国家/地区对水中PFAS的浓度规定了法规限值或建议限值，但尚未对生物固体或食品中的PFAS设定限值。欧洲食品安全局(EFSA)评估并发布了有关食品中存在PFAS而导致人类健康风险的数据。2020年发布的最新报告得出以下结论：在评价的27种PFAS中，鱼类、水果和鸡蛋的暴露水平最高⁵。 本研究提交的数据采用了一系列提取和分析技术。美国食品药品监督管理局(FDA)在其总膳食研究中监测高消费食品中的污染物⁶。 为了能够将PFAS纳入该研究，他们创建并验证了食品中PFAS的提取方法⁷。 该方法(FDA C-010.01)⁸先实施QuEChERS提取而后进行分散固相萃取(dSPE)净化。QuEChERS（Quick（快速）、Easy（简便）、Cheap（经济）、Effective（有效）、Rugged（稳定）和Safe（安全））是一种广泛使用的提取技术，一开始用于提取食品中的农药，并经常用于测定其他污染物。该技术使用盐和乙腈，通过盐析和相分离机制提取目标化合物。使用ACQUITY UPLC I-Class PLUS与Xevo TQ-XS联用系统进行分析，评价这项快速、简单的提取技术从各种农产品样品中提取PFAS的性能。

样品前处理

从当地食品杂货店购得农产品样品，本研究使用草莓、蔓越莓、长叶莴苣、整根胡萝卜和黄褐色马铃薯。使用Ninja厨房搅拌机将各种农产品的可食用部分均质化。样品储存于冷冻柜(-20 °C)中，临提取前置于冰箱(4 °C)中过夜解冻。

使用DisQuE AOAC QuEChERS盐提取5 g各样品。提取前，将一套购自Wellington Laboratories的20种同位素标记标准品(MPFAC-24ES + M3HFPO-DA)以1 ng/g的浓度添加至5 g各样品中作为替代物。图1概述了完整的QuEChERS提取和dSPE净化程序。进样前，将MPFAC-C-IS作为内标添加至各样品中，得到最终浓度1 ng/g（样品瓶中的浓度为0.25 ng/mL）。使用SPEX Sample Prep Geno/Grinder执行振摇步骤。在同位素稀释法中使用替代物和内标物计算天然PFAS浓度。替代标准品可校正回收率计算结果，因为它们在样品前处理全程都存在于样品中。内标仅在提取后出现，用于校正替代物在进样过程中发生的任何变化。

使用0.01~5 ng/mL（相当于0.04~40 ng/g）范围内的溶剂标准曲线。由于存在替代物和内标，因此无需基质匹配，但是可采用基质匹配来替代同位素稀释方法。

调整FDA指南方法

FDA方法使用无缓冲版本的QuEChERS。使用蔓越莓作为基质比较无缓冲盐（MgSO₄和NaCl）与两种不同的缓冲方法（AOAC和 CEN）^9,10，确定PFAS分析最高效的提取条件。图2中的条形图展示了三种盐组合得到的回收率示例。某些化合物的回收率存在一些差异，但一般而言，三种盐组合对PFAS的提取效果相同，因此选择AOAC方法进一步评价。

评价dSPE使用的吸附剂，重点考察石墨化炭黑(GCB)的添加量。在该比较中，dSPE吸附剂的其余部分保持一致，均使用900 MgSO₄和300 PSA（每15 mL试管）。在使用和不使用150 mg GCB的情况下测试该配置，因为已知GCB对化合物具有很强吸附性，会导致某些化合物的回收率下降。图2中的叠加峰展示了使用和不使用GCB时峰响应的影响。使用GCB时，峰响应（对应于回收率）下降，这种影响随着C-F链长增加愈发明显。因此，最终dSPE净化方法中删除了GCB。

对发布的FDA方法所做的最后调整是在LC-MS/MS分析之前增加稀释步骤，目的是改善先洗脱PFAS的峰形，因为在100%乙腈条件下进样会导致PFBA、PFPeA和4:2 FTS等化合物的峰分裂和展宽。图3展示了增加稀释步骤对早洗脱物的好处，该图还证明，即使晚洗脱物（例如PFNA）的响应有所下降，也不会对灵敏度产生显著的负面影响。

FDA指南方法仅使用生菜作为唯一的代表性农产品样品进行了验证。本研究将范围扩展到五种不同的商品类别，如表1所述。分析物数量从FDA方法最初规定的16种增加至总共30种PFAS，包括以下化合物；羧酸盐：C⁴–C¹⁴；磺酸盐：C⁴–C¹⁰；新型化合物：GenX、ADONA、9Cl-PF3ONS、11Cl-PF3OUdS；前体：FBSA、FHxSA、FOSA、NMeFOSAA、NEtFOSAA、4:2 FTS、6:2 FTS、8:2 FTS。

每种农产品商品以3个浓度水平（0.1 ng/g、1.0 ng/g和5 ng/g）加标5份重复样品。以0.1 ng/g的最低浓度预添加至马铃薯中的各种PFAS的提取定量离子迹线的示例色谱图参见图4。另外，在基质中可检测到PFHxS、PFOS、NMeFOSAA和NEtFOSAA的支化和线性异构体，如图5所示，基质中PFOS的浓度为0.05 ng/g。

通过比较预加标基质样品与以相同浓度后加标的基质空白的响应值来计算回收率。回收率计算之前执行的唯一校正是内标校正（在制备样品后添加内标以校正系统方差和基质效应）。表1显示了每种商品在各浓度水平下所有化合物的实测回收率范围，按PFAS类别划分，括号中的值表示平均%RSD。总体而言，所有商品组的回收率在62~135%的范围内，平均回收率为72~113%。图6展示了所有商品中各浓度水平下每个PFAS组的平均回收率。加标浓度为1.0 ng/g和5.0 ng/g的所有商品的%RSD均低于10%。加标浓度为0.1 ng/g的样品的%RSD均低于20%。FDA指南规定，在1 ng/g浓度下，可接受的回收率范围为40~120%，%RSD不得超过22%¹¹。 报告的回收率处于该可接受范围内，仅在低加标浓度下存在少数超过120%的异常值。所有%RSD都处于可接受范围内。这些实验值表明，提取和分析方法准确且可重现。

考虑到有基质增强或抑制效应可能影响计算浓度，以及提取过程中可能出现样品损失，因此利用在QuEChERS提取前加入样品中的同位素标记标准品（替代物）执行同位素稀释计算。图7中的箱线图展示了使用溶剂标准曲线时该校正如何在具有最大基质效应的基质（蔓越莓、胡萝卜和马铃薯）中计算出更准确的结果。这些样品中PFAS的预期浓度为5 ng/g。在不使用任何同位素稀释校正的情况下，蔓越莓、胡萝卜和马铃薯中的平均浓度分别为3.6、4.0和4.2 ng/g。在不经校正的情况下，计算浓度的分布范围也较宽。使用替代物进行同位素稀释计算，蔓越莓、胡萝卜和马铃薯的平均浓度分别为4.7、4.6和4.8 ng/g，分布范围更窄。

基于QuEChERS的FDA方法C-010.01在细微调整提取程序后成功用于分析不同可食用农产品样品中的PFAS。QuEChERS提取快速简便，仅需少量样品和少量有机溶剂。评价的PFAS组合已扩展至30种化合物。总体而言，该方法在回收率方面的性能符合FDA指南标准，用户可以对结果准确度充满信心。此外，该方法还具有良好的重现性，重复提取的%RSD值很低。该方法可快速轻松地分析可食用农产品中的PFAS，结果可信度高，由此可以更好地监测并了解PFAS对食物源带来的环境影响。 

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