食品中的有毒气体与环氧乙烷的威胁

引言

环氧乙烷（Ethylene Oxide，EtO）自1991年以来在欧盟被禁止使用。像德国这样的国家早在1981年就已经禁止了它。但在印度、美国和加拿大等国家，它仍被用于杀灭食品中的细菌和真菌，例如芝麻籽、一般油籽、坚果和瓜尔胶等。自2021年7月起，欧盟规定所有含有高于0.1毫克/千克定量限（LOQ）的环氧乙烷产品都必须撤出市场。这一决定由欧盟委员会作出。

这不仅适用于原材料，也适用于成品食品。瓜尔胶（E410）可见于冰淇淋、果酱、肉类和烘焙产品。在法国，已有数百种冰淇淋不得不撤出市场。

BfR(德国联邦风险管理局)表示，环氧乙烷可能与癌症有关，并具有致突变作用。以芝麻为例，34粒受污染的芝麻籽中所含的环氧乙烷足以构成严重健康风险。

欧盟规定了检出限（LOD）为0.05 mg/kg，该数值包含环氧乙烷（EtO）及其代谢产物2-氯乙醇（2-Chloroethanol）的总和，并以环氧乙烷计。

那么，为什么这突然变得如此重要？2020年网上有多份声明/出版物声称环氧乙烷可以用于灭杀新冠病毒。这可能对于医疗器械来说是正确的，然而食品则是另一回事。

结果是突然间，更多食品类别暴露于环氧乙烷——甚至在成品食品中——环氧乙烷含量远高于定量限（LOQ）。整批食品不得不从市场上撤回。

如何检测环氧乙烷？

目前有两种检测方法可用。

第一种方法基于1999年11月发布的GC-MS（气相色谱-质谱）方法。[1]

该德国政府方法描述了一种将环氧乙烷和2-氯乙醇之和作为环氧乙烷进行测定的程序。该方法基于2-氯乙醇转化为环氧乙烷，然后与碘化物进行衍生化反应，并通过气相色谱法检测生成的碘化二乙醇（Iodidiethanol）。此方法非常耗时，即便是有经验的人一天也只能处理六个样品。然而，这是一种经过验证且精确的方法。

第二种方法基于2020年12月开发的GC-MS/MS方法。

EtO的检出限需要达到0.05 mg/kg。为实现这一目标，需要采用特殊的样品前处理方法以及在SRM（单反应监测模式）下的GC-MS/MS分析方法。德国斯图加特的CVUA（化学与兽医调查局）于2020年12月发布了一项EURL-SRM方法，使用了Thermo Scientific™TRACE™1310气相色谱仪和Thermo Scientific™ TSQ™ 9610 GC三重四极杆质谱仪。

让我们从样品前处理开始

如CVUA针对环氧乙烷及其代谢产物2-氯乙醇分析的单残留方法所述，采用了QuEChERS EN 15662方法和GC-MS/MS分析技术。因此，取2克样品，加入标准品和乙腈（Acetonitrile），然后将样品涡旋振荡五分钟。EN 15662提取试剂盒包含4克无水硫酸镁、1克氯化钠、1克柠檬酸三钠和500毫克柠檬酸二钠。振荡一分钟后，将样品以5000 rpm离心五分钟。取1毫升上清液转移到含有150毫克硫酸镁、25毫克PSA和25毫克C18的小型离心管中，涡旋30秒后，再次以5000 rpm离心。最后将上清液转移至GC进样瓶中。

GC-MS分析

这些参数是为Thermo Scientific™ ISQ™ 7610 GC德国食品检测实验室的单四极杆系统开发的。

分析参数

进样口	PTV（程序升温气化）
进样模式	无分流（Splitless）
进样量	1微升
流量控制模式	恒定流量
柱流量	1.00 毫升/分钟
载气	6.0级氦气
总运行时间	30 分钟
气相色谱程序	50°C，保持1分钟，以25°C/分钟升温至200°C，保持23分钟
色谱柱	Carbowax，30米，0.25毫米内径，0.25微米膜厚

GC-MS/MS参数

方法类型	选择离子监测（SIM）
MS传输线温度	250°C
离子源温度	250°C
电离方式	EI（电子轰击）
m/z 碘代二乙醇 检测离子	保留时间 6.44 分钟 127, 128, 141, 142, 172

结果

下列图像展示了按照德国 §35 LMBG 方法对芝麻样品进行分析所获得的结果。

图1：实际芝麻样品中含有0.406mg/kg环氧乙烷。

图2：碘代二乙醇（Iodidiethanol）的校准曲线。该方法的定量下限（LOQ）为0.02mg/kg。

GC-MS/MS 分析

斯图加特的CVUA详细介绍了一个Thermo Scientific™TRACE™1310气相色谱仪，Thermo Scientific™ TSQ™ 9610 GC三重四极杆，以及TriPlus RSH自动进样器。

分析可以在以下色谱柱TG-624 MS上进行，30米，内径0.32毫米，膜厚0.25毫米。

以下方法和数据是在赛默飞科学实验室开发的，基于斯图加特CVUA的方法，并使用添加标准的芝麻籽样品。

进样口	SSL（分流/不分流）
进样模式	分流（Split）
进样量	1微升
进样口温度	280 °C
流量控制模式	恒定流量
柱流量	2.00 毫升/分钟
载气	6.0级氦气
分流比	5:1
吹扫流量	5 毫升/分钟
分流流量	10 毫升/分钟
总运行时间	25 分钟
气相色谱程序	40°C保持2 min，以5°C/min升至90°C；再以50°C/min从90°C升至225°C，并保持10.3 min
方法类型	t-SRM 模式
MS传输线温度	230 °C
离子源温度	250°C
电离方式	EI（电子轰击）
SRM转换	环氧乙烷 Q1 m/z Q3 m/z CE (V) 44 14 2044 28 544 29 5
	2-氯乙醇 Q1 m/z Q3 m/z CE (V) 80 31 580 43 582 31 5

图3：在0.025 mg/kg EtO和2-CE浓度下的总离子流色谱图（TIC）。

图4：在0.005-0.2 mg/kg范围内，EtO和2-CE的基质匹配校准曲线。

图5：在0.025 mg/kg基质匹配标准中观察到EtO和2-CE的灵敏度。

结论

• EtO在欧盟越来越成为一个关注的话题。由于每天都有大量产品因检测出 EtO 而被迫撤市，因此对EtO进行控制的重要性显而易见。
• 德国联邦风险评估研究所（BfR）的风险评估显示了，为什么有必要保护消费者免受危险水平的EtO影响。
• 正如本中所示，目前已有经过验证的方法能够在各种食品基质中检测到所需水平的环氧乙烷（EtO）。
• § 64 LFGB 方法的一个缺点是样品前处理所需时间较长。每天只能处理六个样品，但该方法非常精确。
• GC-MS/MS 方法的优点在于采用 QuEChERS EN 15662 方法，速度快，并且对环氧乙烷及其代谢物2-氯乙醇的检测具有足够的特异性和灵敏度。
• 这是一种即插即用的方法，已在气相色谱和食品检测领域得到广泛应用。