色谱    2013, Vol. 31 Issue (5): 477-480     PDF (774KB)       
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曾凯
刘峙嵘
宁雅君
李金林
唐俊
张敏
气相色谱-质谱联用法同时测定乳及乳制品中的三聚氰胺及肌酐
曾凯1 , 刘峙嵘2, 宁雅君1, 李金林1, 唐俊1, 张敏1       
1. 南昌市食品质量卫生安全监督检验中心, 江西 南昌 330012;
2. 东华理工大学, 江西 抚州 344000
摘要:建立了同时测定乳制品中三聚氰胺及肌酐的气相色谱-质谱联用方法。样品经1%三氯乙酸溶液萃取,混合型阳离子交换固相萃取净化,提取液用氮气吹干后加入NO-双(三甲基硅基)三氟乙酰胺-三甲基氯硅烷(BSTFA-TMCS)硅烷化试剂,于75 ℃下衍生60 min,最后采用选择离子模式下的气相色谱-质谱测定。三聚氰胺和肌酐的定量限分别为0.10 mg/kg和0.20 mg/kg; 在0.1~50 mg/L范围内的线性相关系数均大于0.99。实际样品中,肌酐在10~100 mg/kg和三聚氰胺在0.1~5.0 mg/kg添加范围内的回收率分别为80.7%~116.8%和77.6%~107.5%,相对标准偏差分别小于9.4%和8.5%。该方法能有效除去干扰,灵敏度高,回收率较好,可用于乳制品中三聚氰胺和肌酐的同时测定。
关键词气相色谱-质谱联用        三聚氰胺        肌酐                乳制品       
Simultaneous determination of melamine and creatinine in milk and milk products by gas chromatography-mass spectrometry
ZENG Kai1 , LIU Zhirong2, NING Yajun1, LI Jinlin1, TANG Jun1, ZHANG Min1       
1. Nanchang Food Quality Health Safety Supervision and Inspection Center, Nanchang 330012, China;
2. East China Institute of Technology, Fuzhou 344000, China
Abstract: A method established for determining melamine and creatinine in milk and milk products. The samples were extracted with 1% trichloracetic acid solution. The extract was cleaned-up by using a mixed-mode cation ion exchange SPE column and evaporated to dryness under nitrogen. The residue was derived by bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide-chlorotrimethylsilane (BSTFA-TMCS), then determined by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) in selected ion monitoring (SIM) mode. Melamine and creatinine had good linearity in the range of 0.1-50 mg/L with the correlation coefficients higher than 0.99, and the limits of quantification were 0.10 mg/kg and 0.20 mg/kg, respectively. The recoveries of melamine and creatinine were 80.7%-116.8% and 77.6%-107.5% with RSD no more than 9.4% and 8.5% in the spiked range of 10-100 mg/kg and 0.1-5.0 mg/kg, respectively. The method is accurate, sensitive, and suitable for the determination of creatinine in milk and milk products.
Key words: gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)        melamine        creatinine        milk        milk products       

向新鲜乳中添加三聚氰胺的行为在监管部门的严格监管和产品批批检验的要求下已经得到有效遏制,但与三聚氰胺性质类似 氮含量高、低毒、颜色与乳制品近似的物质都有可能成为下一个“三聚氰胺”。其中肌酐(分子式C4H7N3O)由于其含氮量(37.2% )远高于普通乳制品,且在尿液及乳中本身含有微量肌酐[ 1, 2, 3 ],难以区分是否人为添加,是一种可能添加在乳制品中提高蛋白质检测值的非食用物质。

目前,对于三聚氰胺检测方法的报道较多[ 4, 5, 6, 7 ],对于肌酐检测的研究主要集中在对人体血液及排泄的检测,常采用的方法有碱性苦味酸法、酶法、电极法、毛细管电泳法、高效液相色谱法[ 1, 8, 9, 10, 11 ]。这些传统方法存在干扰[ 12 ]、检出限高、无法提供结构信息、难以处理乳制品中杂质等问题。文献[ 13, 14, 15 ]报道应用色谱-质谱联用技术,通过HLB固相萃取柱、酸性离子固相萃取柱等对杂质进行去除,三氟乙酸酐、溴甲基五氟苯进行衍生,同位素内标法进行测定。这些方法具有同时定性、定量的能力,但也仅限于体液中肌酐的测定,且使用内标物检测成本高。管有根等[ 16 ]采用液相色谱法研究了牛乳中混入尿液后肌酐含量的变化情况,但前处理方法除杂效果差,导致目标峰附近干扰多。我国基层检测机构正在逐渐普及气相色谱-质谱联用仪,采用气相色谱-质谱法同时测定乳制品中三聚氰胺及肌酐的检测方法符合实际应用的需求,降低了检测成本。

乳粉、液态奶等乳制品中主要成分为蛋白质、脂肪、糖类等。本研究通过三氯乙酸溶液萃取,固相萃取净化、富集,衍生化测定,建立了乳及乳制品中三聚氰胺及肌酐同时检测的方法。



1 实验部分
1.1 材料与试剂

三聚氰胺标准品(纯度99% )、肌酐标准品(纯度为98% )、混合型阳离子交换(MCX)固相萃取柱(60 mg/3 mL)、NO-双(三甲基硅基)三氟乙酰胺-三甲基氯硅烷(BSTFA-TMCS)硅烷化试剂(上海安谱科学仪器有限公司); 吡啶(优级纯,美国TEDIA公司); 甲醇、氨水、三氯乙酸(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C气相色谱-质谱仪(配7693A自动进样器,美国安捷伦公司); 固相萃取装置(美国Supelco公司); 氮吹仪(天津恒奥科技发展有限公司); 离心机(上海安亭科学仪器厂)。

1.3 样品前处理

肌酐与三聚氰胺的结构、性质类似,均为含氮单环化合物,属强极性化合物,可采用三氯乙酸提取、乙酸铅沉淀及混合型阳离子交换固相萃取净化[ 5, 6, 7, 8 ]

称取乳粉1.0 g(其他乳制品2.5 g)(精确到0.01 g)于25 mL容量瓶中,加入20 mL 1%三氯乙酸溶液,振荡1 min,超声提取15 min,再加入1 mL 22 g/L 乙酸铅溶液,用三氯乙酸溶液定容至刻度,摇匀。转移上层提取液于10 mL离心管中,于 5000 r/min 下离心10 min(婴幼儿乳粉于 10000 r/min 下离心30 min)。移取5 mL上清液于事先依次用5 mL甲醇、5 mL去离子水活化过的MCX固相柱中净化,分别用5 mL水和5 mL甲醇淋洗,用6 mL氨水-甲醇(5 ∶ 95, v/v)洗脱,收集洗脱液于10 mL具塞玻璃试管中,在75 ℃下于氮吹仪中通氮气缓缓吹干。冷却后加入0.7 mL吡啶及0.3 mL硅烷化试剂,加盖密封、摇匀后在75 ℃下衍生60 min,待测定。

1.4 气相色谱与质谱条件
1.4.1 气相色谱条件

色谱柱:DB-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm); 升温程序:70 ℃保持1 min,以10 ℃/min 升温至230 ℃,保持3 min; 进样口温度:250 ℃; 进样模式:不分流进样; 进样量:1 μL; 载气:氦气; 气体流速:1.0 mL/min。

1.4.2 质谱条件

电离方式:电子轰击(EI); 灯丝电压:70 eV; 传输线温度:280 ℃; 四极杆温度:150 ℃; 离子源温度:230 ℃; 监测方式:选择离子监测(SIM)模式。

2 结果与讨论
2.1 净化条件的选择

GB/T 22388-2008依次使用3 mL水、3 mL甲醇为淋洗剂,3 mL氨水-甲醇溶液为洗脱剂。但一些婴幼儿奶粉样品淋洗后洗脱液仍呈浅白色,且高含量肌酐样品的回收率偏低。而依次使用5 mL水和5 mL甲醇淋洗后洗脱液比较清澈、图谱中的杂峰少、噪声低。同时对肌酐的洗脱曲线进行了考察,结果表明采用6 mL洗脱剂可将肌酐完全洗脱,故选择依次加入5 mL水和5 mL甲醇淋洗,用6 mL氨水-甲醇(5 ∶ 95, v/v)洗脱。

2.2 衍生化条件的选择

肌酐结构中两个支链的空间位阻会使其衍生条件比三聚氰胺更苛刻。实验结果表明,当使用0.3 mL硅烷化试剂时响应值最大(见图1)。进一步考察衍生温度和时间对衍生效果的影响,发现肌酐衍生物的响应值随衍生温度及时间的增加而增大直至衍生完全。考虑温度过高时密封性变差和工作效率变低,选择在75 ℃条件下衍生60 min作为硅烷化条件。

图 1 硅烷化试剂用量对衍生效果的影响 Fig. 1 Effect of reagent dose on the silylation of melamine and creatinine
2.3 特征离子的选择

三聚氰胺的特征离子为m/z 99、171、327、342[ 5 ]。从图2可以看出m/z 329为肌酐衍生物的分子离子[M]+; m/z 314为分子离子失去甲基形成的碎片离子 +,而m/z 73、100、115、143、171、256是 +进一步分解形成的子碎片离子[ 17 ]。选取其中m/z 115、143、314、329这4个高丰度的非色谱柱流失离子为肌酐的特征离子,其中m/z 115为定量离子。三聚氰胺及肌酐衍生物的特征离子和相对丰度见表1。

图 2 肌酐硅烷化物全扫描质谱图 Fig. 2 Mass spectrum of creatinine silylative
表 1 三聚氰胺及肌酐衍生物的定性、定量离子及相对丰度 Table 1 Quantitative and qualitative ions and standard relative abundances of melamine and creatinine silylative
2.4 线性范围和定量限

将三聚氰胺、肌酐标准品用甲醇分别制成 1000 mg/L 的标准储备液,使用前用甲醇稀释至0.1~50 mg/L 系列质量浓度的混合标准工作液。用氮气吹干后按样品的硅烷化条件处理,以定量离子峰面积Y为纵坐标,质量浓度X(mg/L)为横坐标进行线性回归,结果表明本方法在0.1~50 mg/L 时,线性方程分别为Y=1.577×106X-1.527×105(三聚氰胺)、Y=6.296×105X-7.305×104(肌酐),相关系数均大于0.99。对已知目标物含量的奶粉样品进行分析,以S/N=10对应的质量浓度为定量限,单位换算后确定三聚氰胺定量限为0.10 mg/kg,肌酐定量限为0.20 mg/kg。

2.5 回收率和精密度

在不含有三聚氰胺和已知肌酐含量(54 mg/kg)的鲜乳中添加肌酐与三聚氰胺标准溶液分别为10、40、100 mg/kg 和0.1、1.0、5.0 mg/kg,计算其回收率和精密度(n=6),结果见表2。

表 2 鲜乳中肌酐与三聚氰胺的添加回收率和相对标准偏差(n=6) Table 2 Recoveries of melamine and creatinine in a milk sample (n=6)
2.6 实际样品检测

图3为加标鲜乳样品的GC-MS/SIM谱图。可以看出,通过提取、净化及衍生后,谱图中的杂质峰很少,对目标物无干扰。以本方法对部分市售乳制品样品进行检测,均检出肌酐而未检出三聚氰胺。正常乳制品中肌酐的含量在18~257 mg/kg 之间。所检测的样品中,8个品牌的23种乳粉中肌酐含量为164~257 mg/kg, 2个品牌5种鲜奶中肌酐含量为27~70 mg/kg, 2个品牌6种酸奶中肌酐含量为18~26 mg/kg, 22种含乳饮料、巧克力等其他含乳制品中肌酐含量为1.3~23 mg/kg。对一份曾经检出三聚氰胺的乳粉样品(三聚氰胺已降解)进行检测,肌酐含量高达506 mg/kg。

图 3 鲜乳样品的GC-MS/SIM谱图 Fig. 3 GC-MS chromatogram of a milk sample in SIM mode 1. creatinine silylative; 2. melamine silylative.
3 结语

本实验建立了气相色谱-质谱同时测定乳制品中三聚氰胺及肌酐含量的方法。前处理方法能有效除去干扰,方法准确、灵敏度高,适用于乳制品中三聚氰胺及肌酐的同时测定。通过采用所建立的方法对实际样品测定,不仅可区分正常乳制品和肌酐含量异常的乳制品,还可以对所检样品中含有的肌酐进行定量,通过进一步研究可用于判断含乳制品的真伪优劣。

参考文献
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