宋慶浩,王 姜,陳煥文,金欽漢

(1.浙江大學(xué)工業(yè)系統(tǒng)與控制國家重點實驗室,智能系統(tǒng)與控制研究所,分析儀器研究中心,浙江杭州 310058;2.山東電力工程咨詢院,山東濟(jì)南 250013;3.東華理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系,江西撫州 344000)

表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜法直接測定飲料中的抗壞血酸

宋慶浩1,2,王 姜3,陳煥文3,金欽漢1

(1.浙江大學(xué)工業(yè)系統(tǒng)與控制國家重點實驗室,智能系統(tǒng)與控制研究所,分析儀器研究中心,浙江杭州 310058;2.山東電力工程咨詢院,山東濟(jì)南 250013;3.東華理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系,江西撫州 344000)

建立了表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜(SDAPCI-MS)測定飲料中抗壞血酸的方法。采用進(jìn)樣針取樣,每次取樣不多于5 nL,無需任何樣品預(yù)處理,單個樣品測定時間少于0.5 min。該方法對抗壞血酸的檢出限可達(dá)1.9×10-9g·mL-1,線性范圍為10-8～10-3g·mL-1,回收率為89.9%～109.6%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.2%～5.8%。

表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜(SDAPCI-MS);抗壞血酸;飲料;快速檢測

抗壞血酸(ascorbic acid),即維生素C,是維持機(jī)體正常生理功能的重要維生素之一,普遍存在于蔬菜和水果中,或作為藥品和保健品提供,人體不能自身合成。研究表明,抗壞血酸能夠提高人體免疫力,在預(yù)防貧血、牙齦出血、壞血病和癌癥,預(yù)防和緩解動脈硬化以及保護(hù)肝臟等方面都有非常良好的效果。抗壞血酸作為市場上眾多飲料的主要營養(yǎng)物質(zhì),是檢測相應(yīng)飲料質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo),因此,對復(fù)雜基體中抗壞血酸的快速靈敏檢測具有重要的實用意義。

目前,測定抗壞血酸含量常用的方法有:滴定分析法[1-2]、熒光分析法[3]、分光光度法[4]、色譜法[5]以及電化學(xué)法[6]等。這些方法各有長處,但一般都有試劑不穩(wěn)定、操作繁瑣、使用有毒試劑或特異性差等缺點。本工作采用表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜(SDAPCI-MS)技術(shù)[7-15],建立一種無需對樣品進(jìn)行預(yù)處理即可對飲料中的抗壞血酸進(jìn)行直接檢測的方法,該方法對于復(fù)雜基體中抗壞血酸含量的測定具有重要的應(yīng)用價值。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

SDAPCI離子源:實驗室自制,裝置圖示于圖1;L TQ-XL型線性離子阱質(zhì)譜儀:美國Finnigan公司產(chǎn)品,配有 Xcalibur數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)?？箟难?分析純):上海國藥集團(tuán)產(chǎn)品。準(zhǔn)確稱取250 mg抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品于25 mL棕色容量瓶中,用水溶解后稀釋至刻度,得到10 g·L-1抗壞血酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液,用鋁箔做避光保護(hù),放置在冰箱中儲存;4種樣品分別為:某品牌干紅葡萄酒、某品牌橙汁飲料、某品牌混合果蔬飲料、某品牌牛奶果汁飲料,均購于當(dāng)?shù)爻?實驗中樣品沒有經(jīng)過任何預(yù)處理;實驗用水均為二次蒸餾水。

1.2 實驗條件

設(shè)置SDAPCI離子源為正離子檢測模式,質(zhì)量檢測掃描范圍 m/z50～300,電離電壓3.5 kV,離子傳輸管溫度150℃;放電針與質(zhì)譜儀接口成30°,用進(jìn)樣針(鋼針,長15 cm左右)蘸取不多于5 nL的樣品,在樣品正下方放置1根可加熱的電阻絲(圖中未示出),進(jìn)樣針上的樣品在電阻絲所產(chǎn)生熱氣流的輔助作用下被解吸出來,然后被放電針尖端形成的大量離子電離,形成的樣品離子被引入質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。實驗中,一級質(zhì)譜測定時間少于10 s,但二次質(zhì)譜記錄時間可為0.5 min。在串聯(lián)質(zhì)譜分析時,母離子的選擇窗口為 1.1 u,碰撞時間為 30 ms,碰撞能量為30%,其他參數(shù)由L TQ-MS系統(tǒng)自動優(yōu)化。

圖1 SDAPCI離子源測定飲料中抗壞血酸的裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of surface desorption atmospheric pressure chemical ionization(SDAPCI)for direct detection of ascorbic acid

2 結(jié)果與討論

2.1 抗壞血酸的SDAPCI串聯(lián)質(zhì)譜分析

在直接檢測復(fù)雜基體樣品中痕量待測組分時,一般采用多級串聯(lián)質(zhì)譜以排除假陽性結(jié)果。在正離子檢測模式下獲得的抗壞血酸一級質(zhì)譜圖示于圖2。由于抗壞血酸為酸性的極性物質(zhì),能夠在正離子檢測模式下被質(zhì)子化,形成比較穩(wěn)定的[M+H]+峰而被檢測。所得質(zhì)譜圖比較復(fù)雜,準(zhǔn)分子離子峰 m/z177的豐度較小,其他眾多的質(zhì)譜峰可能來自溶液中的其他物質(zhì)和抗壞血酸的碎片離子,還可能與抗壞血酸本身純度不夠而且容易氧化變質(zhì)有關(guān)。選擇準(zhǔn)分子離子峰m/z177進(jìn)行二級質(zhì)譜研究,其質(zhì)譜圖示于圖3a,主要得到特征離子 m/z121、149、159、135,它們分別為母離子丟失2CO、CO、H2O、CH2CO所形成。另外,若選擇二級質(zhì)譜離子m/z121進(jìn)行三級質(zhì)譜實驗,所得的質(zhì)譜圖示于圖3b,則可產(chǎn)生m/z93、105、79的碎片離子,它們分別為抗壞血酸質(zhì)子化離子進(jìn)一步丟失 CO、CH4、CH2CO所形成。為了確保結(jié)果的可靠性,還采用ESI-MS方法對抗壞血酸進(jìn)行了MS/MS譜圖對照分析,所得的二級質(zhì)譜圖示于圖4。結(jié)果發(fā)現(xiàn),抗壞血酸SDAPCI-MS/MS譜與 ESI-MS/MS譜完全吻合,而且也與文獻(xiàn)[16]的結(jié)果一致。證明了如果在實際樣品中能夠檢測到信號峰 m/z177,并且在MS/MS譜中觀察到主要特征離子 m/z121、149、159和135,即可以判斷該樣品中含有抗壞血酸。

2.2 工作曲線和精密度

分別配制濃度為 10-8、10-7、10-6、10-5、10-4、10-3g·mL-1抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,按 1.2方法進(jìn)行SDAPCI-MS實驗。將二級質(zhì)譜中獲得的信號扣除背景后,以m/z121的凈響應(yīng)信號強(qiáng)度表示,每個濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液測定6次,測定的凈響應(yīng)信號強(qiáng)度及相應(yīng)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差列于表1。

圖2 正離子模式下抗壞血酸的SDAPCI質(zhì)譜圖Fig.2 The SDAPCI mass spectrum of ascorbic acid recorded in positive ion detection mode

圖3 抗壞血酸的二級和三級SDAPCI質(zhì)譜圖a.m/z177的二級質(zhì)譜;b.m/z121的三級質(zhì)譜Fig.3 The SDAPCI tandem MS spectra of ascorbic acid a.MS2ofm/z177;b.MS3ofm/z121

圖4 抗壞血酸的特征離子m/z177二級電噴霧質(zhì)譜圖Fig.4 The ESI-MS/MS spectrum of the ions ofm/z177

信號強(qiáng)度與樣品濃度分別取對數(shù),繪制工作曲線,示于圖 5。在 10-8～10-3g·mL-1范圍內(nèi),離子強(qiáng)度的對數(shù)(y)與濃度的對數(shù)(x)具有較好的線性關(guān)系。線性回歸方程為 y=0.037x+3.019,相關(guān)系數(shù)為 R2=0.994。

2.3 檢出限

對濃度為1×10-8g·mL-1標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行多次測定,獲得凈響應(yīng)信號強(qiáng)度平均值為524(n=6),同時測得空白樣品的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為100.8(S/N=3,n=20),計算得本方法對抗壞血酸的檢出限為1.9×10-9g·mL-1。

表1 精密度測定Table 1 Data obtained in precision study

2.4 準(zhǔn)確度實驗

在測定樣品時,同時用標(biāo)準(zhǔn)加入法做回收實驗。分別取4種品牌的飲料按1.2方法進(jìn)行測定,測得4種飲料中抗壞血酸的含量分別為1.7×10-4、8.7×10-5、2.3×10-5和 6.3×10-8g·mL-1。然后對每種樣品都加入1.0×10-4g·mL-1的抗壞血酸溶液做回收率實驗,單個樣品連續(xù)測定 9次,測得加標(biāo)回收率為89.9%～109.6%,4種添加抗壞血酸的飲料中,抗壞血酸信號強(qiáng)度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在3.8%～5.8%之間。測定結(jié)果列于表2。

圖5 用m/z121測定抗壞血酸的工作曲線Fig.5 Calibration curve for determination of ascorbic acid usingm/z121

表2 樣品測定結(jié)果(n=9)Table 2 Detection of samples(n=9)

檢測飲料、水果、蔬菜等食品中抗壞血酸的含量,對保證食品的質(zhì)量、維護(hù)人們的身體健康具有重要意義。本實驗對飲料中的抗壞血酸進(jìn)行快速半定量分析,只要經(jīng)過簡單的榨汁、研碎、稀釋等處理,此方法同樣適用于對水果、蔬菜、藥品等物質(zhì)中抗壞血酸的快速測定。另外,如果能解決手動進(jìn)樣不穩(wěn)和取樣量不精確等問題,有望實現(xiàn)對抗壞血酸的快速精確定量分析。表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜法具有無需樣品預(yù)處理、取樣量少、靈敏度高、快捷方便以及無毒無污染等特點,特別適用于結(jié)合小型質(zhì)譜儀對食品、藥品等復(fù)雜基體物質(zhì)進(jìn)行快速現(xiàn)場分析。

[1] 中國衛(wèi)生部藥典委員會.中國藥典:第二部[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

[2] 江蘇省農(nóng)科院綜合實驗室.GB/T 6195—1986水果、蔬菜中維生素C含量的測定法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1986.

[3] 衛(wèi)生部食品衛(wèi)生監(jiān)督檢驗所.GB/T 5009.86—2003蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸的測定(熒光法和2,4-二硝基苯肼法)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

[4] 劉海玲,歐水平.阻抑動力學(xué)光度法測定抗壞血酸[J].分析化學(xué),2002,30(1):122.

[5] 侯 璐,錢 和.高效液相色譜法測定刺梨中的維生素C的含量[J].食品工業(yè)科技,2009,30(8):311-313.

[6] 吳 靖,劉國東,黃杉生,等.2-氨基吡啶修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)及對抗壞血酸的測定[J].分析化學(xué),2001,29(10):1 140-1 143.

[7] 陳煥文,賴勁虎,周瑜芬,等.表面常壓化學(xué)電離源的研制及應(yīng)用[J].分析化學(xué),2007,35(8):1 233-1 235.

[8] CHEN H W,ZHENGJ,ZHANG X,et al.Sur-face desorption atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry for direct ambient sample analysis without toxic chemical contamination[J].J Mass Spectrom,2007,42(8):1 045-1 056.

[9] CHEN H W,LIANG H Z,DING J H,et al.Rapid differentiation of tea products by surface desorption atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2007,55:10 093-10 100.

[10] 楊水平,陳煥文,楊宇玲,等.雞蛋中三聚氰胺的表面解吸常壓化學(xué)電離串聯(lián)質(zhì)譜法成像[J].分析化學(xué),2009,37(3):315-318.

[11] 楊水平,胡 斌,李建強(qiáng),等.表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜法直接測定奶粉中三聚氰胺[J].分析化學(xué),2009,37(5):691-694.

[12] 梁華正,陳煥文.表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜法快速測定茶葉化學(xué)指紋圖譜[J].應(yīng)用化學(xué),2008,25(5):519-523.

[13] 王志暢,韓 京,李建強(qiáng),等.SDAPCI-MS法對紡織品中24種致癌性芳香胺的直接測定[J].質(zhì)譜學(xué)報,2008,29(增刊):125-126.

[14] 李建強(qiáng),吳轉(zhuǎn)璋,胡 燕,等.表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜法快速測定冰毒[J].質(zhì)譜學(xué)報,2008,29(增刊):127-128.

[15] YANG S P,DINGJ H,ZHENGJ,et al.Detection of melamine in milk products by surface desorption atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry[J].Anal Chem,2009,81:2 426-2 436.

[16] 丁建樺,陳煥文,游海珠,等.L-抗壞血酸的電噴霧串級質(zhì)譜行為研究[J].有機(jī)化學(xué),2008,28(11):1 971-1 977.

Surface Desorption Atmospheric Pressure Chemical Ionization Mass Spectrometry for Direct Detection of Ascorbic Acid in Beverages

SONG Qing-hao1,2,WANGJiang3,CHEN Huan-wen3,J IN Qin-han1
(1.Research Center f or A nalytical Instrumentation,Institute of Cyber-S ystems and Control,State Key L aboratory of Industrial S ystems and Control,Zhejiang University,Hangzhou310058,China;2.S handong Electric Power Engineering Consulting Institute,J i’nan250013,China;3.Department of A pplied Chemistry,East China Institute ofTechnology,Fuzhou344000,China)

A novel method was developed for direct detection of ascorbic acid in beverages by surface desorption atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry(SDAPCIMS)without any sample pretreatment.Using sample needle sampling,the volume of each sampling was less than 5 nL.The average time for a single sample analysis was less than 0.5 min.The limit of detection for ascorbic acid is 1.9×10-9g·mL-1,and the linear range is 10-8—10-3g·mL-1.The recoveries for four samples spiked with 10-4g·mL-1ascorbic acid are in the range of 89.9%—109.6%,and the relative standard deviations in the range of 3.2%—5.8%.

surface desorption atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry(SDAPCI-MS);ascorbic acid;beverages;rapid analysis

O 657.63

A

1004-2997(2010)05-297-05

2010-02-04;

2010-05-05

東華理工大學(xué)研究生創(chuàng)新資金(DYCA10002)資助

宋慶浩(1983～),男,河北館陶人,碩士研究生,從事質(zhì)譜離子化源研究。E-mail:micesong@163.com

金欽漢(1937～),男,教授、博士生導(dǎo)師,從事分析化學(xué)研究。E-mail:qhjin@zju.edu.cn