引用本文
覃华开, 莫岳, 何伟仪, 韦忠. GC-MS法快速检验食材及呕吐物中的氟乙酸钠[J].刑事技术, 2022,47(2):167-171
QIN Huakai, MO Yue, HE Weiyi, WEI Zhong. GC-MS Rapidly Determining Sodium Fluoroacetate in Samples of Food Poisoning[J]. Forensic Science and Technology,2022,47(2): 167-171  
Doi: 10.16467/j.1008-3650.2021.0139
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GC-MS法快速检验食材及呕吐物中的氟乙酸钠
覃华开, 莫岳, 何伟仪, 韦忠
柳州市公安局物证鉴定所,广西 柳州545100

第一作者简介：覃华开,男,广西柳州人,学士,工程师,研究方向为毒物检验。E-mail:137580768@qq.com

收稿日期: 2021-03-09 修回日期: 2021-08-12
摘要

目的 开发一种新方法,对中毒案件食物检材及呕吐物中的氟乙酸（盐）进行快速气相色谱-质谱（GC-MS）检验。方法 体外检材经纯水提取后,在水相中添加含衍生化试剂五氟苄基溴（PFB-Br）的有机溶剂,在相转移催化剂四丁基硫酸氢铵（IPC-TBA-HS）的作用下实现同步衍生提取分离;使用配备有HP-5MS弹性石英毛细管柱（30m×0.25mm×0.25mm）的GC-MS进行分析;以衍生化产物氟乙酸五氟苄基酯（PFB-MFA）的保留时间和特征碎片离子 m/ z 181.0（定量离子）、258.0、61.0及特征峰面积作为定性、定量的依据。结果 该方法在0.1~10μg/mL的浓度范围内呈良好线性关系（ R2=0.9997, n=7）,检出限为0.050μg/mL,方法回收率大于80%。结论 经验证,所开发的方法省时省力、简便易于操作、灵敏度高,适用于基层一线检验部门。

关键词: 氟乙酸; 氟乙酸五氟苄基酯; 四丁基硫酸氢铵; 相转移催化剂; 气相色谱-质谱
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2022)02-0167-05
GC-MS Rapidly Determining Sodium Fluoroacetate in Samples of Food Poisoning
QIN Huakai, MO Yue, HE Weiyi, WEI Zhong
Institute of Forensic Science of Liuzhou Public Security Bureau, Liuzhou 545100, Guangxi, China
Abstract

Objective To develop a new derivatization method for GC-MS to rapidly determine fluoroacetate (salt) from food-poisoning samples and vomit.Methods The samples were extracted with pure water, then added of the organic solvent containing derivatization reagent (PFB-Br) into the aqueous phase so that the derivatization-synchronous extraction was achieved under the function of tetrabutylammonium hydrogen sulfate (also named as IPC-TBA-HS), a phase transfer catalyst (PTC). GC-MS, equipped with HP-5MS elastic quartz capillary column (30m×0.25mm×0.25mm), was adopted for analysis into the extractant. From the retention time of pentafluorobenzylmono-fluoroacetate (PFB-MFA) (the derivatized product), the relevant fragmented ions of m/ z 181.0, 258.0, 61.0 and involving characteristic peak areas were selected as qualitative and quantitative benchmark.Results The method was showing linear among 0.1μg-10μg/ml ( R2=0.9997, n=7), with its detection limit as 0.050ug/ml and recovery being more than 80%.Conclusions The developed method has been verified of time-saving, less workload, simplicity, easiness to operate and high sensitivity, suitable for frontline detection units to utilize, too.

Key words: fluoroacetate; PFB-MFA; tetrabutylammonium hydrogen sulfate; phase transfer catalyst (PTC); GC-MS

氟乙酸（盐）属于剧毒物质, 对人畜毒害极大而且容易引起二次中毒。我国早已禁止生产和使用, 但由于其生产工艺简单、价格低廉、杀鼠效果好, 国内仍有许多地下工厂非法生产, 包装成杀鼠剂在全国范围内广泛销售。用氟乙酸钠对人、畜、禽投毒和误服中毒的案件在新闻媒体上也时有报道[1]。氟乙酸（盐）属于小分子、大极性的物质, 易溶于水, 采用常规的分析手段难以进行检测。所以往往需要使用更灵敏的高端仪器进行检测[2, 3, 4], 或进行衍生化反应改变其极性, 进而利用现有的仪器进行检验分析。对氟乙酸的衍生方法主要有五氟苄溴衍生化法、酰胺衍生化法、α -溴苯乙酮酯衍生化法、甲醇酯化衍生化法等[5, 6, 7, 8, 9], 这些衍生化方法多是从检材中提取出氟乙酸, 要求在无水的条件下进行衍生化反应, 还要经过一系列复杂的纯化处理, 对基层一线检验有很大难度。

Miki等[10]开发了三相系统衍生萃取法同步测定氟乙酸和苯氧基酸类除草剂, 该三相体系由水样、萃取溶剂甲苯（含五氟苄基溴〔PFB-Br〕）、与聚合物结合的三丁基甲基溴化铵为相转移催化剂组成, 所需试剂比较多, 样品前处理也相对复杂。封世珍等[11]在水相中添加衍生化试剂（N, N-二乙基对苯二胺硫酸盐, 英文名N, N- dimethyl-p-phenyylendimine, 简称DEPA）和催化剂（N, N-二环己烷碳酰亚胺, 英文名dicyelohexylcar bodimide, 简称DDC）, 将氟乙酸钠直接在水相中进行衍生并用有机溶剂提取浓缩, 选择气相色谱-氮磷检测器（GC-NPD)、薄层色谱（TLC）及气相色谱-质谱（GC-MS）法进行分析, 该方法简化了衍生提取过程, 虽操作简便, 但氟乙酸钠 DEPA的水相衍生物只有很小一部分被有机相提取, 而绝大部分的衍生物还在水相中, 提取率低, 造成方法灵敏度不高。叶树海等[12]通过液相色谱高分辨质谱系统（TripleTOF）建立氟乙酸钠衍生物液相色谱-质谱/质谱（LC-MS/MS）检验方法, 采用DEPA和DDC对氟乙酸钠进行衍生, 并分别对水相衍生体系和有机相衍生体系中的衍生产物进行了测定, 证实了后者的衍生物提取率低。本文则采用了最常见的衍生化试剂PFB-Br及酸性的四丁基硫酸氢铵（IPC-TBA-HS）为相转移催化剂对氟乙酸钠进行衍生并同步有机相提取, 不仅操作简便, 也获得了较高灵敏度。

1 实验部分
1.1 仪器与试剂

Agilent 7890B/5977A型GC-MS仪（美国Agilent公司）, 色谱柱：HP-5MS弹性石英毛细管柱（30 m× 0.25 mm× 0.25 mm）及MassHunter化学工作站; EYELA CM-1000振荡器（上海爱朗仪器有限公司）。

氟乙酸钠标准品水液（1.0 mg/mL, 北京世纪奥科生物技术有限公司）; 敌敌畏、乐果、对硫磷、毒鼠强、叶蝉散、莠去津、克百威、甲基对硫磷、水胺硫磷、特丁硫磷的丙酮液（均为1.0 mg/mL, 农业部环境保护科研检测所生产）; 乙酸乙酯（分析纯, 广东光华科技有限公司）; 五氟苄基溴（纯度99%, Sigma公司）; 四丁基硫酸氢铵（纯度 99%, 河北百灵威超精细材料有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 溶液配制

分别称取相同质量的四丁基硫酸氢铵和纯水混合溶解, 配制50%（质量分数）四丁基硫酸氢铵水溶液; 准确称取0.13 g PFB-Br, 用5 mL乙酸乙酯溶解, 转至50 mL容量瓶, 稀释至刻度, 配制10 mmol/L PFB-Br乙酸乙酯溶液; 精密吸取各标准品适量, 以水配成各标准品浓度均为10 μ g/mL混合标准溶液。

1.2.2 样品处理方法

取2 g检材（食材或呕吐物）于具塞试管中, 加入5 mL纯水, 振荡（或超声）提取5 min, 离心（8 000r/min, 10 min）, 取上层清液备用。取1 mL检材（样本）提取液依次加入0.1 mL 50%四丁基硫酸氢铵水溶液和1 mL 10 mmol/L PFB-Br乙酸乙酯溶液, 在振荡器上振荡5 min, 静置分层（或离心分层）, 取上清液供GC-MS分析。

1.2.3 仪器条件

1）GC色谱条件。色谱柱：HP-5MS弹性石英毛细管柱（30 m× 0.25 mm× 0.25 mm）; 升温程序：进样口温度250 ℃; 柱温80 ℃保持1 min, 以15 ℃/min升至280 ℃保持5 min; 载气：高纯He, 流量：恒流1 mL/min; 分流进样, 分流比10∶ 1。

2）质谱条件。离子源：EI, 电子能量69.9 eV, 传输线温度280 ℃; 离子源温度：230 ℃; 电子倍增器电压为调谐电压; 溶剂切割时间：4.2 min; 扫描方式：SCAN, 质量扫描范围45~450 amu; SIM：m/z 181为定量离子, m/z 258、61为定性参考离子。

2 结果与讨论
2.1 线性关系考察

精密称取氟乙酸钠标准品配制成待测样品浓度分别为0.1、0.2、0.5、1、2、5、10 μ g/mL的溶液（以纯水为空白样）, 按照步骤1.2.2方法进行操作, 分别进行GC-MS测定。以PFB-MFA的峰面积（y）为纵坐标, 以氟乙酸钠标准样品溶液浓度（x, μ g/mL）为横坐标作线性回归。在浓度0.1~10 μ g/mL的范围内呈线性, 线性方程为：y=19.94x+1 626.44; R2=0.999 7, 相关性好。按信噪比（S/N）=3计算, 样品中氟乙酸钠检出限可达50 ng/mL。

2.2 方法专属性

取空白食材2 g, 添加混合毒药标准品各10 μ g。按照1.2.2方法进行样品处理, 进行GC/MS分析, 得到混合毒药的总离子流图和氟乙酸根离子衍生物（PFB-MFA）提取离子流图（见图1）。结果表明该方法可将十几种毒药较好地进行分离, 药物之间不影响测定。空白食品无干扰。

图1 11种混合毒药SCAN模式的总离子流图（a）和氟乙酸根离子衍生物（PFB-MFA）提取离子流图（b）Fig.1 Total ion-flow chromatogram of eleven mixed poisons (SCAN mode) (a) and the spectrum of the ion extracted from PFB-MFA (b)

2.3 基质效应考察

取空白米饭、面粉和熟肉各10 g, 分别用10 mL纯水浸泡, 超声5 min, 离心（8 000 r/min, 10 min）提取分离上层清液。以下按1.2.2的实验操作步骤进行实验, 并考察各基质样品中高、中、低三个浓度水平的回收率情况。各重复5次; 回收率均在80%以上, 相对标准偏差均小于10%, 无明显基质效应, 结果见表1。

表1 各样品中氟乙酸钠的回收率和相对标准偏差（n=5） Table 1 Recoveries and RSDs of sodium fluoroacetate in the sample (n=5)
2.4 讨论

在相转移催化剂（IPC-TBA-HS）的作用下, 氟乙酸钠与五氟苄基溴（PFB-Br）有机溶液可在有水存在的情况下同步进行衍生及其衍生产物的提取, 进行衍生化时, 对水液的pH值有一定要求, 应在酸性条件下进行。由于IPC-TBA-HS试剂本身具有酸性, 所以对中性样品可不用调节pH值, 实验前应用pH试纸对检材溶液进行测试以确定其pH值。

在1 mL水样中, 氟乙酸钠浓度在0.1~10 μ g/mL范围内, 衍生化试剂五氟苄基溴的浓度增加对衍生产物的影响并不明显, 衍生化试剂以低浓度低用量即可满足检验要求。实验对10 μ g/mL的氟乙酸钠标准溶液使用浓度为10、50 mmol/L 的衍生化试剂分别进行衍生, 对衍生产物（PFB-MFA）的峰面积进行了比较, 两者没有区别。

3 案例应用

应用本方法对我市某小区内的宠物狗连续死亡案件现场地面上发现的烧鸭块和中毒狗的呕吐物进行了检验, 检材按本方法进行处理后, 使用GC-MS仪器快速检验出了氟乙酸类毒物成分（见图2）。

图2 氟乙酸钠标准溶液（a）和检材（b：烧鸭块; c：呕吐物）中的氟乙酸衍生物色谱图（左）和质谱图（右）Fig.2 GC/MS chromatograms (left) and mass spectrums (right) of sodium fluoroacetate (FA) standard (a) and FA derivatives in the samples (b: roasted duck loaf; c: vomit)

4 结论

本文开发的中毒案件食物检材及呕吐物中的氟乙酸（盐）GC-MS快速检验方法, 具有良好线性范围, 方法操作简便, 分离效果好, 选择性强, 灵敏度也高, 适合中毒案件中体外检材的氟乙酸（盐）的快速定性定量检验, 可满足日常办案要求。

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