尿液中邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物同步分析方法的建立

于辉, 向军, 付成忠, 许榕钦, 何婷, 唐斌, 严骁, 郑晶. 尿液中邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物同步分析方法的建立[J]. 环境化学, 2025, 44(4): 1370-1382. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2023112103
引用本文: 于辉, 向军, 付成忠, 许榕钦, 何婷, 唐斌, 严骁, 郑晶. 尿液中邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物同步分析方法的建立[J]. 环境化学, 2025, 44(4): 1370-1382. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2023112103
YU Hui, XIANG Jun, FU Chengzhong, XU Rongqin, HE Ting, TANG Bin, YAN Xiao, ZHENG Jing. Development and validation of an HPLC-MS/MS method for the simultaneous analysis of phthalate ester and alternative plasticizer metabolites in human urine[J]. Environmental Chemistry, 2025, 44(4): 1370-1382. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2023112103
Citation: YU Hui, XIANG Jun, FU Chengzhong, XU Rongqin, HE Ting, TANG Bin, YAN Xiao, ZHENG Jing. Development and validation of an HPLC-MS/MS method for the simultaneous analysis of phthalate ester and alternative plasticizer metabolites in human urine[J]. Environmental Chemistry, 2025, 44(4): 1370-1382. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2023112103

尿液中邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物同步分析方法的建立

    通讯作者: Tel:020-85559693,E-mail:tangbin@scies.org
  • 基金项目:
    中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(PM-zx421-202204-162),国家自然科学基金(42077404)和国家自然科学基金-优秀青年科学基金(42222007)资助.
  • 中图分类号: X-1;O6

  • CSTR: 32061.14.hjhx.2023112103

Development and validation of an HPLC-MS/MS method for the simultaneous analysis of phthalate ester and alternative plasticizer metabolites in human urine

    Corresponding author: TANG Bin, tangbin@scies.org
  • Fund Project: the Fundamental Research Funds for the Central Public Welfare Research Institutes (PM-zx421-202204-162), the National Natural Science Foundation of China (42077404), and the National Natural Science Foundation of China - Outstanding Youth Science Foundation (42222007).
  • 摘要: 随着邻苯二甲酸酯(PAEs)因其毒性效应而逐步禁用或限用,替代型塑化剂(APs)日益广泛应用于工业生产和日常生活产品中. 尿液中PAEs代谢物(mPAEs)和APs代谢物(mAPs)可作为其人体暴露评估的良好生物标志物. 然而,目前关于mAPs的暴露研究仍十分有限,且尚缺乏针对尿液中mPAEs和mAPs同步检测分析的研究方法. 因此,本研究通过优化仪器分析参数及样品前处理条件,建立并验证了基于固相萃取和高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(HPLC-MS/MS)同步分析尿液中11种mPAEs和7种mAPs的方法. 结果显示,mPAEs和mAPs校正曲线的线性关系良好,相关性系数大于0.995;尿液中mPAEs和mAPs的定量限分别为0.05—1.89 ng·mL−1和0.03—0.33 ng·mL−1,加标回收率(方法准确度)分别介于83.7%—115%和106%—129%之间,相对标准偏差(方法精密度)均小于20%,基质效应分别为−16%—−4.3%和−18%—−5.4%. 采用该方法对30例广州市普通居民尿液样本进行分析发现,尿液中共检出16种目标化合物,包括9种mPAEs和7种mAPs,检出率分别为78%—100%和50%—100%. Σ9mPAEs的浓度范围为31.5—757 ng·mL−1,以邻苯二甲酸单正丁酯(mnBP)、邻苯二甲酸单异丁酯(miBP)为主;Σ7mAPs的浓度范围为1.26—39.6 ng·mL−1,对苯二甲酸单(2-乙基己基)酯(MEHT)和己二酸2-乙基己酯(MEHA)为主要化合物. 结果表明,该方法具有回收率和精密度高、生物基质干扰小,可满足同步分析人体尿液中mPAEs及mAPs的需求.
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  • 图 1  PAEs和APs代谢物化学结构

    Figure 1.  Chemical structures of mPAEs and mAPs

    图 2  mPAEs和mAPs色谱图

    Figure 2.  Chromatogram of mPAEs and mAPs

    图 3  3种不同清洗和洗脱方案mPAEs和mAPs的回收率

    Figure 3.  Recoveries of mPAEs and mAPs under the three pretreatment schemes

    图 4  MeOH不同洗脱组分中mPAEs和mAPs的回收率

    Figure 4.  Recoveries of mPAEs and mAPs in the fractions of elution solvent (MeOH)

    图 5  混合尿液基质、基质低浓度加标及基质高浓度加标样品mPAEs和mAPs内标回收率

    Figure 5.  The recoveries of mPAE and mAPs ISs in the urine, and low-spiking and high-spiking urine matrix samples

    表 1  邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物基本信息

    Table 1.  Basic information of the metabolites of phthalate esters and alternative plasticizers

    中文全称
    Full name in Chinese
    英文全称
    Full name in English
    简称
    Abbreviation
    分子量
    Molecular
    weight
    分子式
    Formulas
    CAS号
    CAS No.
    邻苯二甲酸酯代谢物 (Metabolites of phthalate esters,mPAEs)
    邻苯二甲酸单甲酯 Monomethyl phthalate mMP 180.2 C9H8O4 4376-18-5
    邻苯二甲酸单乙酯 Monoethyl phthalate mEP 194.2 C10H10O4 2306-33-4
    邻苯二甲酸单正丁酯 Mono-n-butyl phthalate mnBP 222.2 C12H14O4 131-70-4
    邻苯二甲酸单异丁酯 Monoisobutyl phthalate miBP 222.2 C12H14O5 30833-53-5
    邻苯二甲酸单苄基酯 Monobenzyl phthalate mBzP 256.3 C15H12O4 2528-16-7
    邻苯二甲酸单辛基乙酯 Mono-n-octyl phthalate mnOP 278.3 C16H22O4 5393-19-1
    邻苯二甲酸单异壬酯 Monoisononyl phthalate miNP 292.4 C17H24O4 106610-61-1
    邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯 Monoethylhexyl phthalate MEHP 278.3 C16H22O4 4376-20-9
    邻苯二甲酸单(2-乙基-5-羟基己基)酯 Mono-(2-ethyl-5-hydroxyhexyl) phthalate 5OH-MEHP 294.3 C16H22O5 40321-99-1
    邻苯二甲酸单(2-乙氧-5-氧己基)酯 Mono-(2-ethyl-5-oxohexyl) phthalate 5Oxo-MEHP 292.3 C16H22O5 40321-98-0
    邻苯二甲酸单(2-乙基-5-羧基戊基)酯 Mono-(2-ethyl- 5-carboxypentyl) phthalate 5Cx-MEPP 308.3 C16H20O6 40809-41-4
    替代型塑化剂代谢物 (Metabolites of alternative plasticizers,mAPs)
    己二酸2-乙基己酯 Mono-(2-ethylhexyl) adipate MEHA 258.4 C14H26O4 4337-65-9
    对苯二甲酸单(2-乙基己基)酯 Mono-(2-ethylhexyl) terephthalate MEHT 278.3 C16H22O4
    1,2-环己烷二羧酸单4-甲基辛酯 1,2-Cyclohexanedicarboxylic acid mono
    4-methyloctyl ester
    MINCH 298.4 C17H30O4 1889286-78-5
    邻苯二甲酸单(2-丙基-6-羟基庚基)酯 Mono-(2-propyl-6-hydroxyheptyl) phthalate OH-MPHP 322.4 C18H26O5 1372605-11-2
    2-(((羟基-4-甲基辛基)氧基)羰基)环己烷甲酸 2-(((Hydroxy-4-methyloctyl) oxy) carbonyl)
    cyclohexanecarboxylic acid
    OH-MINCH 314.4 C18H26O5 1637562-52-7
    1,2-环己烷二羧酸单4-甲基-7-羧基庚酯 1,2-Cyclohexane-dicarboxylic acid mono 4-methyl-7-carboxy-heptyl ester Cx-MINCH 328.4 C17H28O6 1637562-51-6
    2-(((4-甲基-7-氧辛基)氧基羰基)环己烷羧酸 2-(((4-Methyl-7-oxyooctyl)oxy)carbonyl) cyclohexanecarboxylic acid Oxo-MINCH 312.4 C17H28O5 1588520-62-0
    内标化合物 (Internal standards,ISs)
    邻苯二甲酸单辛酯-d4 Monooctyl phthalate-d4 mnOP-d4 282.4 C16H18D4O4 1398065-74-1
    邻苯二甲酸单乙酯-13C4 Monoethyl phthalate-13C4 mEP-13C4 198.2 C6*C4H10O4 2687959-71-1
    邻苯二甲酸单正丁酯-13C4 Mono-n-butyl phthalate-13C4 mnBP-13C4 226.2 C8*C4H14O4 2687959-76-6
    邻苯二甲酸单苄基酯-13C4 Monobenzyl phthalate-13C4 mBzP-13C4 260.2 C11*C4H12O4 2483735-88-0
    邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯-13C4 Monoethylhexyl phthalate-13C4 MEHP-13C4 282.3 C12*C4H22O4 959266-61-6
    邻苯二甲酸单(2-乙基-5-羟基己基)酯-13C4 Mono-(2-ethyl-5-hydroxyhexyl) phthalate-13C4 5OH-MEHP-13C4 298.3 C12*C4H22O5 2483736-27-0
    邻苯二甲酸单(2-乙氧-5-氧己基)酯-13C4 Mono-(2-ethyl-5-oxohexyl) phthalate-13C4 5Oxo-MEHP-13C4 296.3 C12*C4H22O5 1268238-35-2
    2-((4-甲基-7-氧辛基)氧基羰基)环己烷羧酸-d8 2-((4-Methyl-7-oxyooctyl)oxy)carbonyl cyclohexanecarboxylic acid-d8 Oxo-MINCH-d8 320.5 C17H20D8O5
    2-(((羟基-4-甲基辛基)氧基)羰基)环己烷羧基酸-d8 2-(((Hydroxy-4-methyloctyl)oxy)carbonyl) cyclohexanecarboxylic acid-d8 OH-MINCH-d8 322.5 C17H22D8O5
    邻苯二甲酸单(6-羟基-丙基庚基)酯-d4 Mono-propylheptylphthalate 6-hydroxy-d4 OH-MPHP-d4 326.4 C18H22D4O5 1412411-11-0
      —:无相关数据, no data.
    中文全称
    Full name in Chinese
    英文全称
    Full name in English
    简称
    Abbreviation
    分子量
    Molecular
    weight
    分子式
    Formulas
    CAS号
    CAS No.
    邻苯二甲酸酯代谢物 (Metabolites of phthalate esters,mPAEs)
    邻苯二甲酸单甲酯 Monomethyl phthalate mMP 180.2 C9H8O4 4376-18-5
    邻苯二甲酸单乙酯 Monoethyl phthalate mEP 194.2 C10H10O4 2306-33-4
    邻苯二甲酸单正丁酯 Mono-n-butyl phthalate mnBP 222.2 C12H14O4 131-70-4
    邻苯二甲酸单异丁酯 Monoisobutyl phthalate miBP 222.2 C12H14O5 30833-53-5
    邻苯二甲酸单苄基酯 Monobenzyl phthalate mBzP 256.3 C15H12O4 2528-16-7
    邻苯二甲酸单辛基乙酯 Mono-n-octyl phthalate mnOP 278.3 C16H22O4 5393-19-1
    邻苯二甲酸单异壬酯 Monoisononyl phthalate miNP 292.4 C17H24O4 106610-61-1
    邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯 Monoethylhexyl phthalate MEHP 278.3 C16H22O4 4376-20-9
    邻苯二甲酸单(2-乙基-5-羟基己基)酯 Mono-(2-ethyl-5-hydroxyhexyl) phthalate 5OH-MEHP 294.3 C16H22O5 40321-99-1
    邻苯二甲酸单(2-乙氧-5-氧己基)酯 Mono-(2-ethyl-5-oxohexyl) phthalate 5Oxo-MEHP 292.3 C16H22O5 40321-98-0
    邻苯二甲酸单(2-乙基-5-羧基戊基)酯 Mono-(2-ethyl- 5-carboxypentyl) phthalate 5Cx-MEPP 308.3 C16H20O6 40809-41-4
    替代型塑化剂代谢物 (Metabolites of alternative plasticizers,mAPs)
    己二酸2-乙基己酯 Mono-(2-ethylhexyl) adipate MEHA 258.4 C14H26O4 4337-65-9
    对苯二甲酸单(2-乙基己基)酯 Mono-(2-ethylhexyl) terephthalate MEHT 278.3 C16H22O4
    1,2-环己烷二羧酸单4-甲基辛酯 1,2-Cyclohexanedicarboxylic acid mono
    4-methyloctyl ester
    MINCH 298.4 C17H30O4 1889286-78-5
    邻苯二甲酸单(2-丙基-6-羟基庚基)酯 Mono-(2-propyl-6-hydroxyheptyl) phthalate OH-MPHP 322.4 C18H26O5 1372605-11-2
    2-(((羟基-4-甲基辛基)氧基)羰基)环己烷甲酸 2-(((Hydroxy-4-methyloctyl) oxy) carbonyl)
    cyclohexanecarboxylic acid
    OH-MINCH 314.4 C18H26O5 1637562-52-7
    1,2-环己烷二羧酸单4-甲基-7-羧基庚酯 1,2-Cyclohexane-dicarboxylic acid mono 4-methyl-7-carboxy-heptyl ester Cx-MINCH 328.4 C17H28O6 1637562-51-6
    2-(((4-甲基-7-氧辛基)氧基羰基)环己烷羧酸 2-(((4-Methyl-7-oxyooctyl)oxy)carbonyl) cyclohexanecarboxylic acid Oxo-MINCH 312.4 C17H28O5 1588520-62-0
    内标化合物 (Internal standards,ISs)
    邻苯二甲酸单辛酯-d4 Monooctyl phthalate-d4 mnOP-d4 282.4 C16H18D4O4 1398065-74-1
    邻苯二甲酸单乙酯-13C4 Monoethyl phthalate-13C4 mEP-13C4 198.2 C6*C4H10O4 2687959-71-1
    邻苯二甲酸单正丁酯-13C4 Mono-n-butyl phthalate-13C4 mnBP-13C4 226.2 C8*C4H14O4 2687959-76-6
    邻苯二甲酸单苄基酯-13C4 Monobenzyl phthalate-13C4 mBzP-13C4 260.2 C11*C4H12O4 2483735-88-0
    邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯-13C4 Monoethylhexyl phthalate-13C4 MEHP-13C4 282.3 C12*C4H22O4 959266-61-6
    邻苯二甲酸单(2-乙基-5-羟基己基)酯-13C4 Mono-(2-ethyl-5-hydroxyhexyl) phthalate-13C4 5OH-MEHP-13C4 298.3 C12*C4H22O5 2483736-27-0
    邻苯二甲酸单(2-乙氧-5-氧己基)酯-13C4 Mono-(2-ethyl-5-oxohexyl) phthalate-13C4 5Oxo-MEHP-13C4 296.3 C12*C4H22O5 1268238-35-2
    2-((4-甲基-7-氧辛基)氧基羰基)环己烷羧酸-d8 2-((4-Methyl-7-oxyooctyl)oxy)carbonyl cyclohexanecarboxylic acid-d8 Oxo-MINCH-d8 320.5 C17H20D8O5
    2-(((羟基-4-甲基辛基)氧基)羰基)环己烷羧基酸-d8 2-(((Hydroxy-4-methyloctyl)oxy)carbonyl) cyclohexanecarboxylic acid-d8 OH-MINCH-d8 322.5 C17H22D8O5
    邻苯二甲酸单(6-羟基-丙基庚基)酯-d4 Mono-propylheptylphthalate 6-hydroxy-d4 OH-MPHP-d4 326.4 C18H22D4O5 1412411-11-0
      —:无相关数据, no data.
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    表 2  mPAEs和mAPs的质谱参数信息

    Table 2.  Mass spectrum information for the mPAE and mAPs

    化合物
    Chemicals
    初级离子
    Precursor ion (m/z)
    次级离子
    Product ion(m/z)
    保留时间/ min
    Retention time
    去簇电压/ V Declustering potential 碰撞能/ eV Collision energy 对应内标
    Corresponding ISs
    mPAEs
    mMP 179.0 107.0 3.40 −42.0 −14.0 mEP-13C4
    mEP 193.0 121.0 5.80 −42.0 −18.0 mEP-13C4
    mnBP 221.0 70.9 10.8 −39.0 −19.0 mnBP-13C4
    miBP 220.9 134.2 10.5 −40.0 −18.0 mnBP-13C4
    mBzP 255.1 106.9 12.5 −49.0 −20.0 mBzP-13C4
    mnOP 277.0 125.0 18.2 −56.0 −22.0 mnOP-d4
    miNP 291.2 141.0 18.2 −42.0 −23.0 mnOP-d4
    MEHP 277.2 133.8 17.3 −40.0 −19.0 MEHP-13C4
    5-OH-MEHP 293.0 145.1 10.8 −40.0 −19.0 5OH-MEHP-13C4
    5-Oxo-MEHP 291.0 120.8 11.5 −40.0 −25.0 5Oxo-MEHP-13C4
    5-Cx-MEPP 307.0 159.0 10.9 −93.0 −17.0 5Oxo-MEHP-13C4
    mAPs
    MEHA 257.0 83.0 15.9 −57.0 −21.0 OH-MINCH-d8
    MEHT 277.0 120.0 19.1 −68.0 −36.0 OH-MINCH-d8
    MINCH 297.0 153.0 19.9 −81.0 −19.0 OH-MINCH-d8
    OH-MPHP 321.0 121.0 13.7 −47.0 −27.0 OH-MPHP-d4
    OH-MINCH 313.1 153.0 12.9 −111 −22.0 OH-MINCH-d8
    Cx-MINCH 327.0 173.0 13.0 −62.0 −24.0 Oxo-MINCH-d8
    Oxo-MINCH 311.0 153.0 13.7 −73.0 −21.0 Oxo-MINCH-d8
    ISs
    mnOP-d4 281.2 126.9 18.2 −40.0 −21.0
    mEP-13C4 196.9 79.0 5.81 −42.0 −18.0
    mnBP-13C4 225.0 79.0 10.8 −49.0 −24.0
    mBzP-13C4 259.0 106.8 12.5 −42.0 −18.0
    MEHP-13C4 281.4 137.1 17.3 −40.0 −20.0
    5OH-MEHP-13C4 297.1 145.0 10.8 −64.0 −20.0
    5Oxo-MEHP-13C4 295.2 1430. 11.5 −56.0 −19.0
    Oxo-MINCH-d8 319.0 161.0 13.7 −33.0 −22.0
    OH-MINCH-d8 321.2 160.9 12.8 −64.0 −22.0
    OH-MPHP-d4 325.0 125.0 13.6 −70.0 −26.0
      —:无相关数据, no data.
    化合物
    Chemicals
    初级离子
    Precursor ion (m/z)
    次级离子
    Product ion(m/z)
    保留时间/ min
    Retention time
    去簇电压/ V Declustering potential 碰撞能/ eV Collision energy 对应内标
    Corresponding ISs
    mPAEs
    mMP 179.0 107.0 3.40 −42.0 −14.0 mEP-13C4
    mEP 193.0 121.0 5.80 −42.0 −18.0 mEP-13C4
    mnBP 221.0 70.9 10.8 −39.0 −19.0 mnBP-13C4
    miBP 220.9 134.2 10.5 −40.0 −18.0 mnBP-13C4
    mBzP 255.1 106.9 12.5 −49.0 −20.0 mBzP-13C4
    mnOP 277.0 125.0 18.2 −56.0 −22.0 mnOP-d4
    miNP 291.2 141.0 18.2 −42.0 −23.0 mnOP-d4
    MEHP 277.2 133.8 17.3 −40.0 −19.0 MEHP-13C4
    5-OH-MEHP 293.0 145.1 10.8 −40.0 −19.0 5OH-MEHP-13C4
    5-Oxo-MEHP 291.0 120.8 11.5 −40.0 −25.0 5Oxo-MEHP-13C4
    5-Cx-MEPP 307.0 159.0 10.9 −93.0 −17.0 5Oxo-MEHP-13C4
    mAPs
    MEHA 257.0 83.0 15.9 −57.0 −21.0 OH-MINCH-d8
    MEHT 277.0 120.0 19.1 −68.0 −36.0 OH-MINCH-d8
    MINCH 297.0 153.0 19.9 −81.0 −19.0 OH-MINCH-d8
    OH-MPHP 321.0 121.0 13.7 −47.0 −27.0 OH-MPHP-d4
    OH-MINCH 313.1 153.0 12.9 −111 −22.0 OH-MINCH-d8
    Cx-MINCH 327.0 173.0 13.0 −62.0 −24.0 Oxo-MINCH-d8
    Oxo-MINCH 311.0 153.0 13.7 −73.0 −21.0 Oxo-MINCH-d8
    ISs
    mnOP-d4 281.2 126.9 18.2 −40.0 −21.0
    mEP-13C4 196.9 79.0 5.81 −42.0 −18.0
    mnBP-13C4 225.0 79.0 10.8 −49.0 −24.0
    mBzP-13C4 259.0 106.8 12.5 −42.0 −18.0
    MEHP-13C4 281.4 137.1 17.3 −40.0 −20.0
    5OH-MEHP-13C4 297.1 145.0 10.8 −64.0 −20.0
    5Oxo-MEHP-13C4 295.2 1430. 11.5 −56.0 −19.0
    Oxo-MINCH-d8 319.0 161.0 13.7 −33.0 −22.0
    OH-MINCH-d8 321.2 160.9 12.8 −64.0 −22.0
    OH-MPHP-d4 325.0 125.0 13.6 −70.0 −26.0
      —:无相关数据, no data.
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    表 3  HLB固相萃取柱净化的3种前处理方案

    Table 3.  Three pretreatment schemes for solid phase extraction using HLB cartridge

    方案
    Scheme
    清洗溶剂
    Washing solvent
    洗脱溶剂
    Elution solvent
    13 mL 5%甲酸-超纯水9 mL 5%甲酸-MeOH
    23 mL 5% MeOH-超纯水9 mL 5%甲酸-MeOH
    33 mL 5% MeOH-超纯水9 mL MeOH
    方案
    Scheme
    清洗溶剂
    Washing solvent
    洗脱溶剂
    Elution solvent
    13 mL 5%甲酸-超纯水9 mL 5%甲酸-MeOH
    23 mL 5% MeOH-超纯水9 mL 5%甲酸-MeOH
    33 mL 5% MeOH-超纯水9 mL MeOH
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    表 4  方法验证结果

    Table 4.  Validation results for the developed method

    化合物
    Target chemicals
    相关
    系数
    R
    检出限/
    (ng·L−1
    LOD
    定量限/(ng·L−1
    LOQ
    低加标组(n = 6)
    Low-spiking
    高加标组(n = 6)
    High-spiking
    日内精
    密度/%
    Intra-day precisions
    日间
    精密度/%
    Inter-day
    precisions
    基质
    效应/%
    Matrix
    effects
    回收率/%
    Recovery
    相对标准偏差/%
    RSD
    回收率/%
    Recovery
    相对标准偏差/%
    RSD
    mMP 0.998 0.18 0.55 90.1 7.98 115 4.55 10.5 11.2 −5.5
    mEP 0.998 0.10 0.33 83.7 4.16 101 7.74 9.85 11.6 −7.6
    mnBP 0.997 0.62 1.36 105 7.01 110 7.02 4.95 5.57 −6.8
    mPAEs miBP 0.997 0.06 0.20 95.8 5.42 101 4.05 3.59 11.8 −11
    mBzP 0.999 0.05 0.16 92.4 15.4 95.6 0.35 1.97 3.01 −14
    mnOP 0.999 0.16 0.49 98.9 2.46 105 4.86 1.48 3.12 −9.4
    miNP 0.999 0.06 0.19 97.5 1.79 93.8 4.54 2.04 3.04 −8.6
    MEHP 0.998 0.72 1.89 102 1.98 105 3.79 2.72 2.49 −12
    5OH-MEHP 0.998 0.21 0.64 96.5 8.65 98.3 2.52 2.96 3.62 −5.8
    5Oxo-MEHP 0.997 0.05 0.16 101 3.24 111 10.7 4.42 4.27 −4.3
    5Cx-MEPP 0.995 0.02 0.05 108 4.52 108 3.18 3.14 2.89 −16
    MEHA 0.995 0.11 0.33 119 12.0 129 9.76 2.80 7.49 −5.4
    MEHT 0.999 0.09 0.28 116 7.14 106 6.18 3.11 11.3 −8.8
    mAPs MINCH 0.999 0.01 0.03 113 7.65 120 7.32 4.89 7.30 −7.6
    OH-MPHP 0.998 0.01 0.03 109 2.08 117 5.47 8.32 9.41 −9.3
    OH-MINCH 0.997 0.01 0.03 114 6.90 126 1.10 5.12 8.98 −14
    Cx-MINCH 0.999 0.04 0.12 120 3.12 120 4.80 3.76 8.45 −18
    Oxo-MINCH 0.996 0.02 0.06 116 7.34 122 7.28 2.46 2.02 −7.7
    化合物
    Target chemicals
    相关
    系数
    R
    检出限/
    (ng·L−1
    LOD
    定量限/(ng·L−1
    LOQ
    低加标组(n = 6)
    Low-spiking
    高加标组(n = 6)
    High-spiking
    日内精
    密度/%
    Intra-day precisions
    日间
    精密度/%
    Inter-day
    precisions
    基质
    效应/%
    Matrix
    effects
    回收率/%
    Recovery
    相对标准偏差/%
    RSD
    回收率/%
    Recovery
    相对标准偏差/%
    RSD
    mMP 0.998 0.18 0.55 90.1 7.98 115 4.55 10.5 11.2 −5.5
    mEP 0.998 0.10 0.33 83.7 4.16 101 7.74 9.85 11.6 −7.6
    mnBP 0.997 0.62 1.36 105 7.01 110 7.02 4.95 5.57 −6.8
    mPAEs miBP 0.997 0.06 0.20 95.8 5.42 101 4.05 3.59 11.8 −11
    mBzP 0.999 0.05 0.16 92.4 15.4 95.6 0.35 1.97 3.01 −14
    mnOP 0.999 0.16 0.49 98.9 2.46 105 4.86 1.48 3.12 −9.4
    miNP 0.999 0.06 0.19 97.5 1.79 93.8 4.54 2.04 3.04 −8.6
    MEHP 0.998 0.72 1.89 102 1.98 105 3.79 2.72 2.49 −12
    5OH-MEHP 0.998 0.21 0.64 96.5 8.65 98.3 2.52 2.96 3.62 −5.8
    5Oxo-MEHP 0.997 0.05 0.16 101 3.24 111 10.7 4.42 4.27 −4.3
    5Cx-MEPP 0.995 0.02 0.05 108 4.52 108 3.18 3.14 2.89 −16
    MEHA 0.995 0.11 0.33 119 12.0 129 9.76 2.80 7.49 −5.4
    MEHT 0.999 0.09 0.28 116 7.14 106 6.18 3.11 11.3 −8.8
    mAPs MINCH 0.999 0.01 0.03 113 7.65 120 7.32 4.89 7.30 −7.6
    OH-MPHP 0.998 0.01 0.03 109 2.08 117 5.47 8.32 9.41 −9.3
    OH-MINCH 0.997 0.01 0.03 114 6.90 126 1.10 5.12 8.98 −14
    Cx-MINCH 0.999 0.04 0.12 120 3.12 120 4.80 3.76 8.45 −18
    Oxo-MINCH 0.996 0.02 0.06 116 7.34 122 7.28 2.46 2.02 −7.7
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    表 5  HPLC-MS/MS分析尿液种mPAEs和mAPs的方法对比

    Table 5.  HPLC-MS/MS methods for the analysis of mPAEs and mAPs in human urine in the literatute

    目标分析物
    Target analytes
    前处理方法
    Pretreatment method
    离子源
    Ionization mode
    色谱柱
    Analytical column
    流动相
    Mobile phase
    分析方法参数
    Analytical performance
    参考文献
    Reference
    7种mPAEs 酶解—60 mg Oasis MAX SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) ZORBAX
    SB-Phenyl
    A:0.1%乙酸-超纯水
    B:0.1%乙酸-ACN
    LOD:0.013—0.08 ng·mL−1
    回收率:88.8%—108.9%
    [30]
    9种mPAEs 酶解—60 mg Oasis MAX SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) Betasil phenyl A:0.1%乙酸-超纯水
    B:0.1%乙酸-ACN
    LOD:0.06—0.85 ng·mL−1
    回收率:84.1%—122%
    [31]
    6种mPAEs 酶解—60 mg Hypersep Retain Pep SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) BEH C18 A:0.1%乙酸-超纯水
    B: ACN
    LOD:0.2—0.5 ng·mL−1
    回收率:88.2%—105.9%
    [32]
    14种mPAEs 酶解—50 mg Oasis MAX SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) BEH C18 A:0.1%乙酸-超纯水
    B: ACN
    LOD:< 0.84 ng·mL−1
    回收率:76.5%—125%
    [33]
    11种APs 酶解—60 mg Oasis HLB SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) Phenomenex Kinetex
    Biphenyl
    A:0.05%甲酸-超纯水
    B: 0.05%甲酸-ACN
    LOD:0.02—0.5 ng·mL−1
    LOQ:0. 2—1.6 ng·mL−1
    回收率:73%—92%
    [34]
    11种mPAEs
    和7种mAPs
    酶解—60 mg Oasis HLB SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) Phenomenex Kinetex Biphenyl A:0.05%甲酸-超纯水
    B:MeOH
    LOD:0.01—0.72 ng·mL−1
    LOQ:0.03—1.89 ng·mL−1
    回收率:83.7%—129%
    本研究
    目标分析物
    Target analytes
    前处理方法
    Pretreatment method
    离子源
    Ionization mode
    色谱柱
    Analytical column
    流动相
    Mobile phase
    分析方法参数
    Analytical performance
    参考文献
    Reference
    7种mPAEs 酶解—60 mg Oasis MAX SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) ZORBAX
    SB-Phenyl
    A:0.1%乙酸-超纯水
    B:0.1%乙酸-ACN
    LOD:0.013—0.08 ng·mL−1
    回收率:88.8%—108.9%
    [30]
    9种mPAEs 酶解—60 mg Oasis MAX SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) Betasil phenyl A:0.1%乙酸-超纯水
    B:0.1%乙酸-ACN
    LOD:0.06—0.85 ng·mL−1
    回收率:84.1%—122%
    [31]
    6种mPAEs 酶解—60 mg Hypersep Retain Pep SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) BEH C18 A:0.1%乙酸-超纯水
    B: ACN
    LOD:0.2—0.5 ng·mL−1
    回收率:88.2%—105.9%
    [32]
    14种mPAEs 酶解—50 mg Oasis MAX SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) BEH C18 A:0.1%乙酸-超纯水
    B: ACN
    LOD:< 0.84 ng·mL−1
    回收率:76.5%—125%
    [33]
    11种APs 酶解—60 mg Oasis HLB SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) Phenomenex Kinetex
    Biphenyl
    A:0.05%甲酸-超纯水
    B: 0.05%甲酸-ACN
    LOD:0.02—0.5 ng·mL−1
    LOQ:0. 2—1.6 ng·mL−1
    回收率:73%—92%
    [34]
    11种mPAEs
    和7种mAPs
    酶解—60 mg Oasis HLB SPE柱富集净化 电喷雾电离源,负模式(ESI-) Phenomenex Kinetex Biphenyl A:0.05%甲酸-超纯水
    B:MeOH
    LOD:0.01—0.72 ng·mL−1
    LOQ:0.03—1.89 ng·mL−1
    回收率:83.7%—129%
    本研究
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    表 6  广州人群尿液中mPAEs和mAPs浓度(n = 30;ng·mL−1

    Table 6.  Levels of mPAEs and mAPs in urine of population from Guangzhou

    代谢物
    Metabolites
    检出率/%
    DF
    几何均值
    Geometric mean
    中值
    Median
    最小值
    Min
    最大值
    Max
    mMP 100 5.93 7.51 0.55 57.1
    mEP 100 10.7 10.1 0.47 103
    miBP 90 28.4 14.4 ND 144
    mnBP 100 28.3 21.2 6.55 221
    mBzP 78 0.54 1.01 ND 2.09
    mnOP
    miNP
    mEHP 100 14.1 23.3 0.83 52.7
    OH-MEHP 100 25.0 24.7 3.43 106
    Cx-MEHP 100 0.96 0.82 0.18 5.25
    OXO-MEHP 100 10.9 9.39 1.48 64.5
    9mPAEs 100 143 127 31.5 737
    MEHA 100 0.96 1.11 0.14 3.83
    MEHT 97 4.09 7.38 ND 28.2
    MINCH 63 0.61 0.61 ND 1.96
    5OH-MINCH 100 0.57 0.58 0.12 2.11
    5OXO-MINCH 100 0.45 0.41 0.10 1.62
    Cx-MINCH 90 0.37 0.61 ND 2.59
    OH-MPrHP 50 0.23 0.44 ND 4.85
    7mAPs 100 8.83 9.80 1.26 39.6
      ND 未检出,not detected;—:无相关数据, no data.
    代谢物
    Metabolites
    检出率/%
    DF
    几何均值
    Geometric mean
    中值
    Median
    最小值
    Min
    最大值
    Max
    mMP 100 5.93 7.51 0.55 57.1
    mEP 100 10.7 10.1 0.47 103
    miBP 90 28.4 14.4 ND 144
    mnBP 100 28.3 21.2 6.55 221
    mBzP 78 0.54 1.01 ND 2.09
    mnOP
    miNP
    mEHP 100 14.1 23.3 0.83 52.7
    OH-MEHP 100 25.0 24.7 3.43 106
    Cx-MEHP 100 0.96 0.82 0.18 5.25
    OXO-MEHP 100 10.9 9.39 1.48 64.5
    9mPAEs 100 143 127 31.5 737
    MEHA 100 0.96 1.11 0.14 3.83
    MEHT 97 4.09 7.38 ND 28.2
    MINCH 63 0.61 0.61 ND 1.96
    5OH-MINCH 100 0.57 0.58 0.12 2.11
    5OXO-MINCH 100 0.45 0.41 0.10 1.62
    Cx-MINCH 90 0.37 0.61 ND 2.59
    OH-MPrHP 50 0.23 0.44 ND 4.85
    7mAPs 100 8.83 9.80 1.26 39.6
      ND 未检出,not detected;—:无相关数据, no data.
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-21
  • 录用日期:  2024-01-29
  • 刊出日期:  2025-04-27
于辉, 向军, 付成忠, 许榕钦, 何婷, 唐斌, 严骁, 郑晶. 尿液中邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物同步分析方法的建立[J]. 环境化学, 2025, 44(4): 1370-1382. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2023112103
引用本文: 于辉, 向军, 付成忠, 许榕钦, 何婷, 唐斌, 严骁, 郑晶. 尿液中邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物同步分析方法的建立[J]. 环境化学, 2025, 44(4): 1370-1382. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2023112103
YU Hui, XIANG Jun, FU Chengzhong, XU Rongqin, HE Ting, TANG Bin, YAN Xiao, ZHENG Jing. Development and validation of an HPLC-MS/MS method for the simultaneous analysis of phthalate ester and alternative plasticizer metabolites in human urine[J]. Environmental Chemistry, 2025, 44(4): 1370-1382. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2023112103
Citation: YU Hui, XIANG Jun, FU Chengzhong, XU Rongqin, HE Ting, TANG Bin, YAN Xiao, ZHENG Jing. Development and validation of an HPLC-MS/MS method for the simultaneous analysis of phthalate ester and alternative plasticizer metabolites in human urine[J]. Environmental Chemistry, 2025, 44(4): 1370-1382. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2023112103

尿液中邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物同步分析方法的建立

    通讯作者: Tel:020-85559693,E-mail:tangbin@scies.org
  • 1. 湖南科技大学生命科学与健康学院,重金属污染土壤生态修复与安全利用湖南省高校重点实验室,湘潭 ,411201
  • 2. 生态环境部华南环境科学研究所,新污染物研究中心,国家环境保护环境污染健康风险评价重点实验室,广州,510530
  • 3. 贵州医科大学公共卫生与健康学院,环境污染与疾病监控教育部重点实验室,贵阳,550025
基金项目:
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(PM-zx421-202204-162),国家自然科学基金(42077404)和国家自然科学基金-优秀青年科学基金(42222007)资助.

摘要: 随着邻苯二甲酸酯(PAEs)因其毒性效应而逐步禁用或限用,替代型塑化剂(APs)日益广泛应用于工业生产和日常生活产品中. 尿液中PAEs代谢物(mPAEs)和APs代谢物(mAPs)可作为其人体暴露评估的良好生物标志物. 然而,目前关于mAPs的暴露研究仍十分有限,且尚缺乏针对尿液中mPAEs和mAPs同步检测分析的研究方法. 因此,本研究通过优化仪器分析参数及样品前处理条件,建立并验证了基于固相萃取和高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(HPLC-MS/MS)同步分析尿液中11种mPAEs和7种mAPs的方法. 结果显示,mPAEs和mAPs校正曲线的线性关系良好,相关性系数大于0.995;尿液中mPAEs和mAPs的定量限分别为0.05—1.89 ng·mL−1和0.03—0.33 ng·mL−1,加标回收率(方法准确度)分别介于83.7%—115%和106%—129%之间,相对标准偏差(方法精密度)均小于20%,基质效应分别为−16%—−4.3%和−18%—−5.4%. 采用该方法对30例广州市普通居民尿液样本进行分析发现,尿液中共检出16种目标化合物,包括9种mPAEs和7种mAPs,检出率分别为78%—100%和50%—100%. Σ9mPAEs的浓度范围为31.5—757 ng·mL−1,以邻苯二甲酸单正丁酯(mnBP)、邻苯二甲酸单异丁酯(miBP)为主;Σ7mAPs的浓度范围为1.26—39.6 ng·mL−1,对苯二甲酸单(2-乙基己基)酯(MEHT)和己二酸2-乙基己酯(MEHA)为主要化合物. 结果表明,该方法具有回收率和精密度高、生物基质干扰小,可满足同步分析人体尿液中mPAEs及mAPs的需求.

English Abstract

  • 邻苯二甲酸酯(Phthalate esters, PAEs)作为塑化剂广泛应用于电子电器、化妆品和个人护理品、儿童玩具、食品包装材料和医疗器械等产品,以增加产品的延展性和可塑性[14]. 自20世纪20年代以来,全球PAEs产量已高达每年1.5亿t,消耗量为每年600×104 — 800×104 t [5];主要包括邻苯二甲酸二甲酯 (dimethyl phthalate,DMP)、邻苯二甲酸二乙酯 (diethyl phthalate, DEP)、邻苯二甲酸二正丁酯 (di-n-butyl phthalate,DNBP) 、邻苯二甲酸二异丁酯 (di-iso-butyl phthalate,DIBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯 (di(2-ethylhexyl) phthalate,DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯 (di-n-octyl phthalate,DOP)和邻苯二甲酸二壬酯 (dinonyl phthalate,DNP) 等.

    毒理学及流行病学研究表明,部分PAEs具有潜在神经毒性、生殖毒性、内分泌干扰作用和致癌效应等,能引发哮喘等一系列不良健康效应[6-7]. 因此,许多国家和地区相继出台了一系列制度法规,逐渐限制部分PAEs在产品中的使用[2, 8]. 工业界也积极开发多种新型产品作为替代类塑化剂(alternative plasticizers,APs)投入市场;如环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯(di(isononyl)cyclohexane-1,2-dicarboxylate, DINCH)、对苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(di(2- ethylhexyl) terenhthalate, DEHT)、己二酸二(2-乙基己基)酯(di-2-ethylhexyl adipate, DEHA)、邻苯二甲酸二(2-丙基庚基)酯(di (2-propylheptyl) phthalate, DPrHP)等作为PAEs替代品广泛应用于塑料产品中[8]. 目前关于APs的毒理学数据较为有限,但有研究表明DINCH、DEHT和DEHA等具有潜在生殖毒性、神经毒性、基因毒性和内分泌干扰效应[913].

    PAEs和APs通常直接添加到产品中,而非与产品形成化学键,在产品生产、使用以及废弃处理过程中极易释放到环境中. 目前,PAEs以及DINCH、DEHT和DEHA等APs在室内灰尘和空气[1416]、大气[1718]、水体[19]、沉积物[2021]以及生物体[2223]中均有广泛检出. 环境中的PAEs和APs可通过饮食摄入、灰尘摄入、空气吸入和皮肤吸收等不同途径进入人体,对人体健康造成潜在危害[8]. 生物体内各种酶介导的代谢转化是促进化合物排出体外,降低其毒性的重要过程,但该过程也可能将化合物转化生成生物活性和毒性更强的代谢物[24]. PAEs在体内通常水解成邻苯二甲酸单酯,高分子量PAEs还可以进一步羟基化、氧化生成次级代谢物;APs也可经氧化反应,形成初级和次级产物,经尿液排出体外. 因此,尿液中DMP、DEP、DNBP、DIBP、DEHP、DOP和DNP等PAEs以及DINCH、DEHT、DEHA和DPrHP 等APs的代谢物(Metabolites of PAEs and APs, mPAEs和mAPs)可作为其人体暴露评估的良好生物标志物. 目前,已有较多研究报道了不同国家和地区人群尿液中mPAEs的暴露水平[2528],但关于mAPs的暴露研究仍十分有限,且尚缺乏针对尿液中mPAEs和mAPs同步检测分析的研究方法.

    本研究选择典型mPAEs和mAPs作为目标化合物,通过优化仪器参数和尿液样品前处理流程,建立基于固相萃取和高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(HPLC-MS/MS)同步分析尿液中11种广泛报道的mPAEs,以及DINCH、DEHT、DEHA和DPrHP对应的7种mAPs的方法,并验证方法的可行性. 将该方法应用于广州市30名普通人群尿液样品中mPAEs和mAPs的浓度水平分析,证实方法的适用性,并为评估PAEs和APs的人体暴露评估提供技术支持.

    • Agilent 1260液相色谱仪(Agilent,美国),AB SCIEX API 4000三重四极杆串联质谱仪 (Applied Biosystems,美国),Kinetex Biphenyl (2.1 mm×100 mm,2.6 μm) 色谱柱(Phenomenex,美国),Poroshell 120 EC-C18 色谱柱 (4.6 mm× 50 mm,2.7 μm) (Agilent,美国),水浴锅 (智诚分析仪器制造,中国),离心机 (Eppendorf,德国),Milli-Q超纯水系统 (Merck,德国),涡旋振荡器 (Scientific Industries,美国),WZB手持式数显折光仪 (上海仪电物理光学仪器,中国).

      8种mPAE标准品 (mMP、 mEP、mnBP、miBP、mBzP、mnOP、miNP、MEHP) 购自美国AccuStandard公司,3种mPAE标准品 (5OH-MEHP、5Oxo-MEHP、5Cx-MEPP) 和7种mAPs标准品 (MEHA、MEHT、OH-MPHP、MINCH、OH-MINCH、Cx-MINCH、Oxo-MINCH) 购自加拿大Toronto Research Chemicals公司;7种mPAE氘同位素或碳同位素标记标准品(mnOP-d4、mEP-13C4、mnBP-13C4、mBzP-13C4、MEHP-13C4、5OH-MEHP-13C4、5Oxo-MEHP-13C4)和3种mAP氘代同位素标记标准品 (Oxo-MINCH-d8、OH-MINCH-d8、OH-MPHP-d4) 均购自加拿大Toronto Research Chemicals公司. 各化合物基本信息详见表1,化学结构式见图1.

      试剂:色谱纯甲酸、二氯甲烷、正己烷、甲醇和乙腈 (上海安谱实验科技,中国),β-葡萄糖醛酸苷酶/芳基硫酸酯酶 (Merck,德国).

      其他材料:Oasis HLB固相萃取柱(3 mL, 60 mg;Waters,美国),1.5 mL聚丙烯离心管(广州洁特生物过滤,中国),0.22 μm亲水PTFE 针式滤器(天津津腾实验设备,中国),1 mL一次性使用无菌注射器(湖南平安医械科技,中国),2 mL白色透明进样瓶 (Agilent,美国).

    • 2022年6月,于广州市征集30名普通居民志愿者,年龄介于22—36岁. 所有志愿者均在了解本研究的目的和内容后签署知情同意书. 使用聚丙烯尿液杯收集新鲜尿液,并立即倒入50 mL棕色玻璃瓶中,样品量约为30—50 mL;样品均为晨尿、中段尿. 尿液样品由采样人员编号,记录采样时间和日期后,置于冷冻运输箱,运输至实验室−80℃的超低温冰箱保存,待检测分析.

      随机采取10 例志愿者尿液,每例取10 mL 进行混合,形成的混合尿液基质用于分析方法优化.

    • 尿样样品置于4℃冰箱解冻,充分混匀后,准确取2 mL样品于干净玻璃离心管. 样品中加入20 µL mPAEs和mAPs内标混合溶液(各5 ng),1 mL磷酸盐缓冲液(1 mol·L−1, pH=6),25 µL β-葡萄糖醛酸苷酶/芳基硫酸酯酶,充分混匀,37℃避光酶解2 h. 酶解后的尿液样品采用Oasis HLB 固相萃取(SPE)柱富集和净化;SPE柱预先用3 mL DCM、3 mL MeOH和3 mL 超纯水依次活化. 随后,将尿液样品转移至SPE柱,使样品分散并充分吸附于填料表面;上样完成后,用3 mL含5% MeOH的超纯水淋洗SPE柱,并抽真空干燥1 h. 以6 mL MeOH洗脱目标化合物,洗脱液经温和氮气浓缩至近干,加入200 µL MeOH∶超纯水(1∶1,V/V)复溶,混匀后,转移至棕色玻璃进样瓶,−20 ℃保存,待仪器分析.

    • 采用HPLC-MS/MS对mPAEs和mAPs进行检测分析,使用Kinetex Biphenyl (2.1 mm×100 mm,2.6 μm) 色谱柱分离目标化合物. 流速300 μL·min−1,进样量为5 μL,色谱柱温40℃. 以甲醇 (A) 和0.1%甲酸-超纯水溶液 (B) 作为流动相,梯度洗脱程序为:0—12 min,15%—45% A;12—15 min,45% A;15—19 min,45%—98% A;19—21 min,98% A;21—21.1 min,98%—15% A;21.1—25 min,15% A. 离子源为电喷雾电离负离子模式(ESI-),离子喷雾电压为4500 V,干燥气体(N2)温度为350 ℃,气体流量为10 mL·min−1,输入电压为−10 V,碰撞池输出电压−5 V. 质谱扫描方式为多反应监测模式 (MRM). 目标化合物保留时间和谱分析参数详见表2.

    • 实验过程中所使用的玻璃器材均预先用碱液(pH>11)浸泡6 h,依次用自来水、超纯水冲洗,烘干后用于马弗炉中400℃的焙烧4 h;冷却后,依次用二氯甲烷和正己烷润洗、风干备用. 采用内标法定量,设置流程空白样品(n= 3),以监测实验室背景污染;样品中检测的目标化合物浓度均扣除程序空白样品中的浓度,以校正分析结果.

    • 由于个体尿量的差异可导致待测物浓度的波动,本研究通过WZB手持式数显折光仪检测尿比重 (Specific gravity,SG),对实际检测的尿液样品中mPAEs和mAPs浓度进行校正. 超纯水校正仪器后,取300 μL解冻后的尿液滴至检测液池,待结果稳定后读数记录. 使用如下校正公式对代谢物浓度进行校正 [25]

      式 (1) 中,Pc为尿中代谢物校正后浓度 ( ng·mL−1),P为尿液中代谢物原始浓度(ng·mL−1);SG为实测的各个尿液 SG 值,SGm为SG分布的中位数.

    • 将目标化合物进HPLC-MS/MS分析,优化mPAEs和mAPs初级离子和次级离子对、去簇电压和碰撞能等质谱参数,结果如表2示. 参考文献报道中mPAEs的色谱分析方法[2526],分别采用甲醇和乙腈,以及超纯水和0.1%甲酸-超纯水作为流动相,选用Kinetex Biphenyl (100 mm× 2.1 mm, 2.6 μm)、Luna C18 (150 mm× 2 mm, 3 μm)和Poroshell 120 EC-C18 (4.6 mm× 50 mm,2.7 μm)等液相色谱柱,比较不同色谱柱和流动相条件下目标化合物的分离效果. 结果表明,采用甲醇(A)和0.1%甲酸-超纯水(B)为流动相,Kinetex Biphenyl(100 mm× 2.1 mm, 2.6 μm)色谱柱时,目标化合物的分离效果最佳;优化后的化合物色谱图如图2所示

    • HLB是一种亲水-亲脂平衡的可浸润性反相吸附剂,具有较宽的pH适用范围,对酸性、碱性和中性化合物均具有较好的效果,并广泛应用于尿液中mPAEs的分析[27];因此,本研究选择Oasis HLB固相萃取柱(3 mL, 60 mg)用于尿液样品净化. 将mPAEs和mAPs目标物(10 ng)及内标(5 ng)添加于2 mL超纯水,经HLB柱富集后,对比3组不同清洗溶剂和洗脱溶剂的处理效果,每组设置3个平行样品. 方案#1采用3 mL 5%甲酸-超纯水清洗HLB柱,9 mL 5%甲酸-MeOH洗脱. 方案#2采用3 mL 5% MeOH-超纯水清洗HLB柱,9 mL 5%甲酸-MeOH洗脱;方案#3采用3 mL 5% MeOH-超纯水清洗HLB柱,9 mL MeOH洗脱(表3). 3种洗脱方案目标化合物的平均回收率分别为64.9%—90.8%,62.5%—92.2%和82.7%—106%(图3);总体而言,方案#3的目标化合物回收率最高,故选择其作为后续前处理方案.

      在确定最佳清洗溶剂和洗脱溶剂的基础上,进一步优化洗脱溶剂的体积. mPAEs和mAPs目标物(10 ng)及内标经HLB柱富集、3 mL 5% MeOH-超纯水清洗后,依次采用3 mL(F1)、3 mL(F2)和2 mL(F3)MeOH洗脱目标化合物. 如图4所示,F1组分洗脱后,除MEHP和MINCH外,其余化合物回收率均高于85%;F2组分洗脱后,mPAEs和mAPs的回收率均高于98%. 因此,洗脱次数最终设定为2 次,优化的洗脱液(MeOH)体积为6 mL.

    • 使用甲醇将mPAEs和mAPs标准品稀释,分别配制mPAEs和mAPs混合标准溶液;将混合液依次稀释成9个系列浓度(分别为0.50、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0 ng·mL−1),并加入对应的同位素标记混合液作为定量内标;内标浓度均为100.0 ng·mL−1. 将配制的标准曲线在仪器最佳条件下进行检测分析,以目标化合物物与对应内标的峰面积比值Y,对其体积分数X进行回归分析. mPAEs和mAPs各目标化合物在对应浓度范围内均呈良好的线性关系,相关系数(correlation coefficient, R)均≥0.995(表4).

    • 参考文献报道的方法[28],方法检出限(Limits of detection,LOD)根据最低浓度标准曲线点相应化合物的3倍信噪比进行计算;目标物化合物的定量限(Limits of quantification,LOQ)为流程空白样品中的平均浓度加3倍标准差;若流程空白中未检出目标化合物,则记其LOQ为10倍信噪比(S/N)时的浓度(用标准曲线最低浓度进行实验). mPAEs和mAPs的LODs分别为0.02—0.72 ng·mL−1和0.01—0.11 ng·mL−1,LOQs分别为0.05—1.89 ng·mL−1和0.03—0.33 ng·mL−1表4).

    • 分析方法的准确度(Accuracy)通过尿液基质加标样品中目标化合物的回收率加以评估,即加标样品中各分析物的检测值(通过程序和基质空白样品中的含量进行校正)与实际加标量的百分比. 分析方法的精度定义为可重复条件下平行样品的相对标准偏差(Relative standard deviations,RSD). 使用同一标曲点每日重复测定3次且连续测定3 d获得的日内/间精密度评价方法的稳定性.

      随机选取10例志愿者尿液,每例取10 mL形成混合尿液基质;采用混合尿液基质进行加标基质样品前处理,加标浓度分别为10 ng·mL−1(低加标组)和50 ng·mL−1(高加标组);每个加标浓度进行6次重复实验;同时,分别采用超纯水和混合尿液作为基质,设置6个流程空白样品和6个基质空白样品.

      结果显示,基质低浓度加标组和高加标组中PAEs和mAPs目标化合物均具有良好的准确度和精密度(表4). 基质低浓度加标样品中mPAEs和mAPs的准确度和精密度分别为83.7%—108% (RSD <16%)和109%—120% (RSD≤12%);高浓度加标样品中相应的准确度和精密度分别为93.8%—115% (RSD<11%) 和106%—129%(RSD <10%). 混合尿液基质和加标基质样品中mPAEs和mAPs内标回收率分别为(88.7% ± 10.9%)至(116% ± 9.5%),及(92.6% ± 5.4% )至(109% ± 4.5% )(图5).

      尿液等复杂生物基质的基质效应可能对目标化合物分析的准确度和精密度具有重要影响[29]. 本研究进一步通过检测分析混合尿液基质加标与溶剂标样以计算目标化合物的基质效应:

      式中,ME为基质效应,%;A1为混合基质加标后目标物的响应峰面积;A0为混合基质中目标物的响应峰面积;A2为溶剂标样中目标物的响应峰面积. ME<0,表示有基质抑制效应;ME>0,表示有基质促进效应;ME=0,表示无基质效应. 结果表明,mPAEs和mAPs的基质效应分别为−16%—−4.3%和−18%—−5.4%(表3),基质效应对目标化合物分析的影响较小.

      本研究汇总了近期文献报道中采用HPLC-MS/MS分析尿液中mPAEs和/或mAPs的方法,如表5所示. 与文献报道的方法相比,本研究建立的分析方法具有相对较低的检出限及较好的回收率,且首次实现了同步分析尿液中的mPAEs和mAPs,能够有效地提高分析效率、减少工作量;在针对两类化合物的人群暴露评估研究中具有较好的应用价值.

    • 将本研究建立的方法应用于分析广州市30名普通人群尿液中mPAEs和mAPs;经SG校正后的志愿者尿液中mPAEs和mAPs浓度如表5所示. 除miNP和mnOP外,其余16种目标化合物均有不同程度的检出;其中,mPAEs和 mAPs的检出率分别为78%—100%和50%—100%,MINCH(63%)和OH-MPrHP(50%)的检出率相对较低(表5). 广州人群尿液中mPAEs和mAPs各化合物的几何均数浓度范围分别为0.54—28.4 ng·mL−1和0.37—4.09 ng·mL−1;Σ9mPAEs和Σ7mAPs的浓度范围分别为31.5—757 ng·mL−1和1.26—39.6 ng·mL−1,Σ9mPAEs的浓度均显著高于Σ7mAPs(P < 0.05).

      本研究人群尿液中mPAEs以mnBP(中值21.2 ng mL−1)和miBP(中值14.4 ng mL−1)为主;其次,mEP、mMP、mEHP、5OH-MEHP和5Oxo-MEHP亦有相对较高浓度的检出(表5),需要关注其母体化合物DIBP、DNBP、DEP、DMP和DEHP暴露对人体健康的潜在影响. 对于mAPs,广州人群尿液中以MEHT为主,浓度为ND(未检出)—28.2 ng·mL−1(中值7.38 ng·mL−1);其次为MEHA,浓度为0.14—3.83 ng·mL−1;MINCH、OH-MINCH、OXO-MINCH、Cx-MINCH和OH-MPrHP的浓度相对较低(表6). 以上结果表明,本研究建立的方法可有效应用于尿液中mPAEs和mAPs的检测分析.

    • 本研究通过优化仪器分析参数及样品前处理条件,建立了基于HLB固相萃取和HPLC-MS/MS同步分析尿液中11种mPAEs和7种mAPs的方法. 验证结果显示,mPAEs和mAPs的LOQs分别为0.05—1.89 ng mL−1和0.03—0.33 ng mL−1,准确度分别介于83.7%—115%和106%—129%,相对标准偏差(RSD)均小于20%,基质效应分别为-16%—-4.3%和-18%—-5.4 %. 采用该方法对30例广州市普通居民尿液样本进行分析. 结果显示,尿液中共检出16种目标化合物,包括9种mPAEs和7种mAPs,检出率分别为78%—100%和50%—100%. Σ9mPAEs和Σ7mAPs的浓度范围分别为31.5—757 ng·mL−1和1.26—39.6 ng·mL−1,Σ9mPAEs的浓度均显著高于Σ7mAPs. 本研究建立的方法具有回收率和精密度高、生物基质干扰小,且能同时有效检测尿液中mPAEs及mAPs,可满足人体尿液两类目标化合物的分析需求,为PAEs和APs人体暴露及健康风险评估研究提供技术支持.

    参考文献 (34)

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