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高效检测高脂海鲜中多环芳烃的研究：SPE-GLME联用技术实现97%以上基质干扰消除
赵世轩|Kaw Han Yeong|葛家辉|赵金花|邹一琳|何淼|董美华|李东浩|金向子
中国吉林省延边市公园路977号，延边大学综合科学学院生物功能分子跨学科项目化学系，教育部。
摘要
本研究开发了一种集成固相萃取（SPE）和气液微萃取（GLME）技术，用于纯化复杂基质中的脂溶性物质，并将其应用于高脂肪海产品中16种多环芳烃（PAHs）的定量测定。在样品预处理过程中，通过超声辅助萃取后进行SPE-GLME纯化，有效去除了超过97%的脂溶性化合物，特别是脂肪酸、有机酯和烷烃等干扰成分，然后进行GC-MS分析。分析性能得到了系统验证，显示出优异的准确性（加标回收率为81.7–102.9%）、出色的精确度（相对标准偏差RSD（n=3）为0.6–24.7%）、高灵敏度（方法检测限MDL在0.12–1.70 μg kg?1范围内）以及显著的净化能力（六种海产品样品中目标分析物的纯化度超过97%，基质效应在±20%以内）。该分析方案进一步应用于分析各种高脂肪海产品，发现其PAH浓度范围为1.45至65.61 μg kg?1 dw。值得注意的是，16种优先考虑的PAH中有7种在所有样品中的检测频率达到100%。此外，观察到PAH浓度与其物理化学性质（如分子量、沸点和log P）之间存在显著的负相关（Spearman ρ = -0.875至-0.902，p < 0.01）。这表明较轻、疏水性较低的PAH由于环境迁移性和生物利用度较高，更可能在海产品样本中以较高浓度存在。总体而言，所开发的超声-SPE-GLME-GC-MS分析方法在去除共提取干扰物方面表现出色，从而为准确测定富含脂质的海产品中的PAH提供了可靠的分析方法，有助于监测有机污染并保障食品安全。
引言
多环芳烃（PAHs）是一类臭名昭著的持久性有机污染物，在海洋环境中普遍存在，主要来源于工业排放、石油泄漏和石油径流[[1], [2], [3]]。一旦进入水生系统，PAHs会在海洋生态系统中通过水和沉积物进行广泛传输和再分布，从而引发全球性的环境污染问题。由于PAHs的化学稳定性和亲脂性，它们倾向于在海洋生物体内积累并通过食物链放大，对海洋生态系统和人类健康构成重大威胁[4,5]。多项研究表明，高脂肪海洋生物（尤其是鱼类和贝类）通常含有高浓度的PAHs，这对水生环境造成了不良影响，并对人类健康构成了严重的毒性风险[[6], [7], [8]]。最近的研究显示，鱼类、贝类和鱿鱼中的PAH总浓度分别为58.10–81.24 μg kg?1、113.14–192.78 μg kg?1和21.48–162.99 μg kg?1[9,10]。特别是在中国，从珠江口采集的鱼类和贝类样本中测得的PAH总浓度分别为46.92–198.32 μg kg?1和3.56–392.21 μg kg?1，两种样本的检测频率均为100%，表明PAH污染在多种海洋物种中普遍存在[11]。在各种PAH中，苯并[a]芘被认为是一种强致癌物，长期暴露可能导致海洋物种的生殖毒性和免疫损伤[12]。因此，准确检测和定量海洋生物中的PAHs对于环境监测和食品安全评估至关重要。
然而，在富含脂质的海洋生物中检测PAHs存在一系列分析挑战，主要是由于样品基质的复杂性和目标分析物的微量浓度[[13], [14], [15]]。特别是，饱和脂肪酸和胆固醇等共提取物质经常干扰质谱检测的定性和定量分析。为了减轻基质效应，迄今为止报道的海产品去除和纯化策略包括固相萃取（SPE）[16]、分散固相萃取（d-SPE）[17]、溶剂萃取[18]、超声辅助萃取[19]、加压液体萃取[20]、能量分散引导萃取（EDGE）[21]、QuEChERS（快速、简便、廉价、高效、坚固且安全）[22]和在线动态顶空萃取[23]。最近，基于离子液体的微萃取方法已被开发用于脂肪食品和谷物基质，有效去除了共提取的脂质并减轻了基质干扰[24,25]。然而，这些预处理技术通常严重依赖于有机溶剂的高溶解度以及固相吸附剂与分析物之间的相互作用，难以完全去除低极性和高沸点的半挥发性脂质成分。此外，残留的脂质化合物（如脂肪酸）会通过缩短色谱柱寿命、污染进样口和增加维护频率来显著影响气相色谱-质谱（GC-MS）的性能[26,27]。
气液微萃取（GLME）技术利用与气相色谱相似的原理，作为一种有前景的补充技术[[28], [29], [30]]，通过气液界面的分配效应选择性地提取目标分析物。在GLME过程中，目标化合物首先被热脱附并转移到气相中，然后在适当的液体接收相中选择性重新凝结和富集。由于挥发度、极性和沸点的差异，高沸点和强亲脂性的共提取物优先从富集相中排除，而相对易挥发的目标分析物则被有效捕获。与传统SPE方法[31,32]相比，GLME与分散固相吸附剂的结合可以有效消除动物源性食品中的色素、胆固醇、脂肪酸等干扰物，从而最小化基质引起的信号抑制，实现高富集效率，同时减少溶剂消耗，并提高高脂肪基质中痕量有机污染物分析的灵敏度。
本研究开发了一种顺序SPE-GLME预处理策略，有效解决了高脂肪海产品中PAHs检测的复杂性。SPE过程用于去除亲脂性和低沸点的共提取物，而随后的GLME技术用于去除富含脂质的海洋生物中的亲水性和亲脂性高沸点干扰物质。这种集成纯化方法有望显著降低基质复杂性，提高分析精度并延长仪器使用寿命，为富含脂质的海产品中痕量有机污染物的质量保证和食品安全监测提供了可靠的分析框架。
化学物质和试剂
本研究中使用的分析仪器包括分析天平（XPE105，METTLER TOLEDO，瑞士）、研磨机（天津泰子仪器有限公司，中国）、离心机（LX-400，海门凯林贝尔实验室仪器有限公司，中国）、超声搅拌器（MUC-38，AS One Corporation，日本）、超纯水系统（Milli-Q IQ7000，Millipore，美国）、氮气蒸发器（QYN100-1，上海启月有限公司，中国）、马弗炉和实验室冰箱。三种同位素标记
海产品样品的脂质组成及SPE-GLME的脱脂效率
选择西班牙鲭鱼作为代表性高脂肪海产品，以评估集成SPE-GLME方法对共提取物质的纯化性能。通过比较图1所示的总离子色谱图（TICs），可以看出在SPE-GLME处理之前，提取物中存在大量干扰峰（图1A），这显著影响了PAHs的准确检测。经过连续的SPE纯化后
结论
本研究建立了一种有效的分析方法，通过结合超声萃取和集成SPE-GLME纯化方法，准确定量了高脂肪海产品中的16种PAHs，消除了亲脂性基质成分。通过这种顺序两步纯化方法，海产品提取物中的脂质去除率超过了97%，实现了对富含脂质基质中16种PAHs的精确定量分析。
CRediT作者声明
赵世轩：研究、撰写 - 原稿准备、审阅和编辑；Kaw Han Yeong：研究、方法学、监督；葛家辉：方法学；赵金花和邹一琳：监督；何淼和董美华：资源和监督；李东浩和金向子：资源、监督、撰写 - 审阅和编辑、资金获取。
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赵世轩：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 原稿，研究。Kaw Han Yeong：监督、方法学、研究。葛家辉：方法学。赵金花：监督。邹一琳：监督。何淼：监督、资源。董美华：监督、资源。李东浩：撰写 – 审阅与编辑、监督、资源、资金获取。金向子：撰写 – 审阅与编辑、监督、资源、资金获取。
利益冲突声明
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致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号22206171、22206208、22466035）的支持。
