全氟和多氟烷基物质(PFAS)在食品中的暴露是其进入人体的主要途径,世界各地的监管机构对食品中PFAS的检测和监测也提出了越来越严格的要求。针对复杂的前处理提取流程,本研究开发了一套自动化前处理工作方案:通过Andrew+?移液机器人与
Extraction+?连用,利用
Oasis? GCB/WAX固相萃取柱对牛奶样品中的全氟和多氟烷基物质(PFAS)进行固相萃取,并整合
ACQUITY? Premier UPLC系统与
Xevo? TQ Absolute系统的高灵敏度优势,实现高效精准检测。该自动化流程显著减少了分析人员的工作时间,降低了实验误差,并提高了不同用户之间的重现性。
图1. 使用Andrew+和Extraction+以及Oasis GCB/WAX实现全氟和多氟烷基物质(PFAS)提取分析流程。
样品制备与实验条件
01
标品制备
所有标准品均购自惠灵顿实验室。表1中的标准品用于配制储备液。
表1. 全氟和多氟烷基物质(PFAS)标准。
02
样品制备
样品制备过程如图2所示。
图2. 牛奶中PFAS提取制备流程。
03
测试条件
色谱条件
质谱条件
图3. LC-MS/MS测试条件。
使用Andrew+移液机器人
制备校准曲线标准品
图4. 用于制备校准曲线溶剂标准品的Andrew+ OneLab工作台设置。
开发了一种OneLab实验台设置和工作流程,用于稀释全氟和多氟烷基物质(PFAS)的储备溶液以及混合的替代物和内标,以制备校准标准品、空白样品和质量控制样品。总共实现了101步移液操作的自动化,节省了约1小时28分钟的实验室时间。
图5. 欧盟强制检测的全氟和多氟烷基物质(PFOS、PFOA、PFNA和PFHxS)的校准曲线和残差图。
使用Andrew+ Extraction+机器人
和Oasis GCB/WAX实现PFAS的自动化提取
图6. 用于自动提取全氟和多氟烷基物质(PFAS)的Andrew+ OneLab实验台,配备Oasis WAX/GCB柱,实现从Oasis GCB/WAX色谱柱中对样品进行预处理、上样、冲洗和洗脱的自动化操作。
该流程共实现了236个步骤的自动化,当处理12份牛奶样品时,可节省约2小时的实验室时间。
从Oasis GCB/WAX色谱柱流出的洗脱液直接滴入收集管,不与任何表面接触,从而更大程度减少PFAS污染的表面转移。此外,所有移液器吸头的甲醇冲洗步骤都被编入了自动化工作流程,确保在移液之前吸头已无PFAS污染。
此外,还可以利用自动化(PFAS)提取工作流程实现PFAS回收更大化。
该方案利用“指南”中的方式对样品管内部进行清洗(图7)。通过在样品管内指定4个点,溶剂在这些点上进行分配,使清洗溶剂沿管壁流下,尽可能多地收集PFAS。随后,引入混合步骤,使清洗溶剂在样品管内充分搅拌,然后将清洗溶剂加到Oasis GCB/WAX柱上进行抽滤。
图7. OneLab沿溶剂分配的4个位置分配溶剂的指南(右)。
优化提取+负压曲线以保持流量稳定,每个溶剂抽提步骤都设定为逐步施加压力差,开始时压力差较大,几秒后逐渐减小。
图8. 可编程的逐步压力梯度,以确保通过滤芯的高效流量。
这样可以启动溶剂抽提,并使其以滴状方式通过。在样品加载和随后的溶剂添加步骤中,基质的积聚会阻碍溶剂通过Oasis GCB/WAX装置。OneLab软件允许在提取的每个阶段指定不同的压力差,这种压力组合能高提取效率下实现溶剂通过装置的高效流量。
PFAS自动化提取测试方法验证
综合考虑所有天然存在的全氟烷基物质,牛奶中所有添加水平的平均回收率为102±18%。对于四种必须监测的化合物,即全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(PFNA)和全氟己基磺酸(PFHxS),其表观回收率在98% - 118%之间。(图7)。所有全氟烷基物质在0.005 微克/千克时均满足验证要求(表2),除全氟三丁基磺酸(PFTrDS)外,全氟三丁基磺酸(PFTrDS)的表观回收率均较低,这是由于该实验使用了M2 PFTreDa作为提取内标,两种分析物在牛奶基质中提取时响应不同,这表明所有全氟烷基化合物都需要相应的稳定同位素标记物。
表2. 定量限为0.005 μg/kg时的验证参数。
图9. 表示在三种添加水平下牛奶中全氟和多氟烷基物质(PFAS)回收率的柱状图。红色线条代表欧洲参考实验室持久性有机污染物指南所设定的阈值。
结论
使用液相色谱 - 串联质谱法(LC-MS/MS)对牛奶样本进行全氟和多氟烷基物质(PFAS)分析需要进行大量移液操作,耗时较长。因此,尽可能多地实现工作流程的自动化有助于提高通量并减少人为实验误差。近期开发的方法已为鱼类、蔬菜、水果和婴儿食品中PFAS的定量分析建立了优化方案。
开发的自动化工作流程包括配制校准标准溶液、空白溶液和质控样品,以及通过Oasis GCB/WAX固相萃取柱进行全氟和多氟烷基物质(PFAS)的提取。
自动化步骤经过编程,较大程度减少环境中的PFAS污染,并提高样品中PFAS的回收率。对于标曲建立和12份样本分析流程中,共有337次移液步骤实现了自动化,节省了约3.5小时的分析人员时间。提高了效率,减少了错误,尤其适用于有多名操作人员的实验室。
提取的样本使用具有更高灵敏度的ACQUITY Premier UPLC与Xevo TQ Absolute系统进行分析。
对PFOA、PFOS、PFNA和PFHxS的回收率为98% - 110%,且牛奶样品中目标物的定量限(LOQ)为0.005 μg/kg。
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Andrew+和OneLab软件组成的液体处理平台可为实验室提供重现性和可追溯性。
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