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        QuEChERS-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法快速測定飲料中13種飽和內(nèi)酯類合成香料

        2016-07-14 04:36:34王玉健紀少凡陳文慧黃惠玲董存柱海南出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心海南海口5703海南大學環(huán)境與植物保護學院海南???/span>570228
        食品科學 2016年12期
        關(guān)鍵詞:串聯(lián)質(zhì)譜超高效液相色譜飲料

        王玉健,紀少凡,陳文慧,黃惠玲,董存柱*(.海南出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心,海南 ??凇?703;2.海南大學環(huán)境與植物保護學院,海南 ??凇?70228)

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        QuEChERS-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法快速測定飲料中13種飽和內(nèi)酯類合成香料

        王玉健1,紀少凡1,陳文慧1,黃惠玲1,董存柱2,*
        (1.海南出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心,海南 ???70311;2.海南大學環(huán)境與植物保護學院,海南 ???70228)

        摘 要:建立超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法快速測定飲料中13種飽和內(nèi)酯類合成香料的方法。采用QuEChERS前處理法,以乙腈提取,N-丙基乙二胺填料吸附劑直接凈化,電噴霧離子源、多反應監(jiān)測正離子模式掃描,外標法定量。13種飽和內(nèi)酯在0.025~0.50 μg/mL范圍內(nèi)質(zhì)量濃度與峰面積呈良好的線性關(guān)系,儀器檢出限為0.025 μg/mL,方法的檢出限為0.10 mg/kg,定量限為0.40 mg/kg,添加量為0.10、0.20、0.40 mg/kg時13種飽和內(nèi)酯的平均回收率范圍分別為88.5%~103%,相對標準偏差為3.8%~11%(n=10)。本方法可用于飲料中飽和內(nèi)酯類化合物的快速定性、定量檢測。

        關(guān)鍵詞:飽和內(nèi)酯類香料;飲料;QuEChERS;超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜

        王玉健, 紀少凡, 陳文慧, 等. QuEChERS-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法快速測定飲料中13種飽和內(nèi)酯類合成香料[J].食品科學, 2016, 37(12): 197-202. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612035. http://www.spkx.net.cn

        WANG Yujian, JI Shaofan, CHEN Wenhui, et al. Rapid determination of 13 synthetic saturated lactones added as flavors in beverage by QuEChERS method coupled with ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Food Science, 2016, 37(12): 197-202. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612035. http://www.spkx.net.cn

        飽和內(nèi)酯類化合物是一類非常重要的食用香料,天然存在于各種水果中,現(xiàn)已廣泛用于各種飲料焙烤食品等食用香精的配方中[1]。γ-內(nèi)酯和δ-內(nèi)酯類香料,是其中需求量較大的香料產(chǎn)品[2],γ-與δ-內(nèi)酯類香料的分子結(jié)構(gòu)參見文獻[3]。γ-內(nèi)酯是γ-羥基羧酸分子內(nèi)酯化得到的一類內(nèi)酯類化合物,它們富含奶香、果香,具有留香時間長、香氣圓潤等特點,δ-內(nèi)酯是δ-羥基羧酸分子內(nèi)酯化得到的一類內(nèi)酯類化合物,它們具有奶香、椰香、果香[4]。GB 2760—2014《食品添加劑使用標準》附表3中列出了食品中13種常用飽和內(nèi)酯類香料化合物,即γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ-庚內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、γ-壬內(nèi)酯、δ-壬內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、γ-十一內(nèi)酯、δ-十一內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯和δ-十二內(nèi)酯[5]。雖然它們被認為是一種“自我限量”的添加物,它的添加量往往受到消費者的接受程度的控制[6-7],一般情況下不會出現(xiàn)超量使用的問題,但是隨著食品工業(yè)的日益發(fā)展,香精香料使用的逐漸普遍,消費者的味蕾對于香味的識別閾值也在逐年提高,可能造成食用香精香料在使用過程中逐漸增量[8-9],加之合成工業(yè)的發(fā)展以及香料功能的擴展[10],為消費者健康帶來隱患。因此,建立γ-、δ-飽和內(nèi)酯類合成香料含量的檢測方法很有必要。

        國內(nèi)外關(guān)于食品中香精香料類物質(zhì)檢測的前處理方法主要采用蒸餾法[11]、頂空固相萃取法[12]、加速溶劑萃取法[13]、固相萃取法[14]、攪拌棒吸附萃取法[15]、微波輔助萃取法[16]等。目前文獻報道的γ-、δ-飽和內(nèi)酯類化合物檢測主要為食品中致香成分的檢測,均采用氣相色譜或氣相色譜-質(zhì)譜法。于鐵妹等[17]利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對兩種天然奶味香精中的致香成分進行了分析鑒定,發(fā)現(xiàn)了δ-癸內(nèi)酯、γ-十一烷內(nèi)酯(桃醛)、δ-壬內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、γ-壬內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯等7種內(nèi)酯類致香成分。侯園園等[18]使用氣相色譜-嗅聞和氣相色譜-質(zhì)譜結(jié)合,測定了天然乳脂中的風味化合物,發(fā)現(xiàn)了己內(nèi)酯、辛內(nèi)酯、癸內(nèi)酯、十二內(nèi)酯等內(nèi)酯類致香物質(zhì)。Ferreira 等[19]選用Bond Elut-ENV填料固相萃取柱、以二氯甲烷洗脫的方法,結(jié)合氣相色譜-離子阱質(zhì)譜,分析了葡萄酒中的8種γ-、δ-內(nèi)酯類化合物(C8~C12)致香成分,包括γ-辛內(nèi)酯、十一內(nèi)酯和十二內(nèi)酯。Wong等[20]采用自填充萃取柱法,結(jié)合氣相色譜技術(shù),檢測了切達奶酪中的致香成分,包括γ-十二內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯和δ-十四內(nèi)酯。方法前處理使用固相萃取柱或自填充萃取柱,過程繁瑣,且均使用致香物質(zhì)檢測常用的氣相色譜或氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù),未見使用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測食品中飽和內(nèi)酯類香料成分的文獻報道。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜可在一級質(zhì)譜條件下獲得很強的待測物準分子離子峰,并且可借助二級質(zhì)譜對準分子離子進行裂解,從而準確地進行在線定性定量[21]。高效液相色譜的高分離度和串聯(lián)質(zhì)譜的高選擇性、高靈敏度相結(jié)合,能夠?qū)崟r分析復雜的樣品,在高效液相色譜難以分離的條件下,使用串聯(lián)質(zhì)譜的多反應監(jiān)測模式(multi reaction monitor,MRM),可以克服復雜樣品背景的干擾,提高化合物分子離子的信噪比和靈敏度[22]。因此,本實驗采用QuEChERS(quick easy cheap effective rugged safe)前處理方法,結(jié)合超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù),建立了同時定性、定量測定飲料中γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ-庚內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、γ-壬內(nèi)酯、δ-壬內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、γ-十一內(nèi)酯、δ-十一內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯13種飽和內(nèi)酯類合成香料含量的方法,將固相分散萃取填料直接加入乙腈提取液中離心凈化,前處理簡單、快速,適用性強。

        1 材料與方法

        1.1材料、試劑與儀器

        飲料 市購。

        乙腈、甲酸(均為色譜純)美國Tedia公司;其余試劑均為分析純;γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ-庚內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、γ-壬內(nèi)酯、δ-壬內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、γ-十一內(nèi)酯、δ-十一內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯13種內(nèi)酯(純度均≥95%)日本TCI公司;混合標準溶液:用乙腈配制成100 mg/L標準儲備液,0~4 ℃避光保存。

        1200超高效液相色譜儀美國安捷倫公司;API 4000Q四極桿質(zhì)譜儀(配有電噴霧離子源)美國ABI公司;Harvard II針泵美國Varian公司;MS3 Basic旋渦混勻器廣州IKA公司;Centrifuge 5810R離心機德國Eppendorf公司;G-285電子天平梅特勒-托利多(上海)有限公司;氮吹儀美國Caliper公司。

        1.2方法

        1.2.1樣品處理

        稱取待測樣品5 g(精確至0.01 g)于50 mL具塞離心管中,加入10 mL乙腈,渦旋振蕩2 min,加入4 g無水硫酸鎂和10 g氯化鈉,渦旋混合1 min,以4 000 r/min離心5min,加入50 mg N-丙基乙二胺吸附劑,混合30 s后離心5 min,取上清液0.5 mL,加入0.5 mL水,渦旋混勻后過0.2 μm有機濾膜,待測。

        1.2.2色譜條件

        色譜柱為Shiseido Capacell Pak ADME(100 mm× 2.1 mm,3 μm);流動相:A為乙腈,B為0.1%甲酸溶液。梯度洗脫程序:0~8.0 min,10%~90% A;8.0~10.0 min,保持90% A;10.0~10.1 min,90%~10% A;10.1~15.0 min,保持10% A。流速0.50 mL/min,進樣量10 μL。

        1.2.3質(zhì)譜條件

        電噴霧離子源;正離子掃描;模式MRM;離子源溫度500 ℃;離子源電壓5 000 V;霧化氣、氣簾氣、輔助氣和碰撞氣均為高純氮氣。MRM監(jiān)測離子對、去簇電壓及碰撞電壓見表1。

        表1 13種飽和內(nèi)酯類化合物的質(zhì)譜優(yōu)化條件Table 1 Optimized MS/MS conditions for 13 saturated latctone compounds

        2 結(jié)果與分析

        2.1提取條件的選擇

        QuEChERS法是2003年由美國農(nóng)業(yè)部Anastassiades教授等[23]共同開發(fā)、后經(jīng)過多方面的驗證和改進,正式提出的,后經(jīng)證實有超過200種化合物可用該方法進行檢測[24]。QuEChERS法采用乙腈作為提取溶劑,表明乙腈可萃取寬范圍極性化合物。γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ-庚內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、δ-壬內(nèi)酯、γ-壬內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯、δ-十一內(nèi)酯、γ-十一內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯13種飽和內(nèi)酯在乙腈中的溶解性均較好,且對糖、蛋白質(zhì)類化合物較難提取[25-26],本方法采用乙腈作為提取試劑,以取得良好的提取效率,且共萃物較少。

        2.2儀器分析條件的選擇

        分別考察了甲醇-水、乙腈-水體系作為流動相時目標化合物的響應,結(jié)果發(fā)現(xiàn)以甲醇-水為流動相時,目標化合物的峰形較好,且響應均優(yōu)于乙腈-水流動相體系。同時比較了在流動相中分別加入0.1%甲酸溶液和5 mmol/L乙酸銨溶液的效果,結(jié)果表明峰形和分離度無明顯差別,而甲醇-0.1%甲酸溶液作為流動相時,目標化合物的響應較高,因此本實驗選擇以甲醇-0.1%甲酸溶液為流動相。

        2.3質(zhì)譜條件的選擇

        將13種內(nèi)酯標準品溶液采用流動注射直接進樣,通過全掃描確定化合物母離子,再對母離子進行二級質(zhì)譜掃描,得到碎片離子,通過優(yōu)化條件,得到二級質(zhì)譜圖。通過MRM選擇相對豐度較高的離子對,確定為定性定量離子對,并優(yōu)化去簇電壓、碰撞電壓等參數(shù),綜合考量離子豐度、背景干擾等因素,確定質(zhì)譜條件見表1。圖1為13種內(nèi)酯子離子全掃描質(zhì)譜圖。

        圖1 13種飽和內(nèi)酯子離子全掃描質(zhì)譜Fig. 1 Full scan mass spectra of 13 saturated lactones

        2.4線性關(guān)系及檢出限實驗結(jié)果

        以空白樣品基質(zhì)配制一系列不同質(zhì)量濃度的混合標準工作溶液(0.025、0.050、0.075、0.10、0.20、0.40、0.50、0.80、1.0 μg/mL),并依次進樣,分別以目標化合物的峰面積Y為縱坐標,以相應的質(zhì)量濃度X為橫坐標,作標準曲線。結(jié)果表明,13種飽和內(nèi)酯在0.025~0.50 μg/mL范圍內(nèi)質(zhì)量濃度與峰面積均呈良好的線性關(guān)系。為檢驗方法的穩(wěn)定性和重復性,對0.025 μg/mL的標準溶液進行同日內(nèi)不同時間段10 次重復進樣,13種內(nèi)酯峰面積的變異系數(shù)為1.44%~4.69%,表明本方法的重復性和穩(wěn)定性良好。線性方程及同日內(nèi)10 次進樣峰面積變異系數(shù)見表2。

        表2 13種飽和內(nèi)酯化合物的線性方程及相關(guān)系數(shù)Table 2 Linear equations and correlation coefficients for 13 targete comp ounds

        以實際檢測時的信噪比(RSN)為3作為檢出限,儀器檢出限為0.025 μg/mL,方法的檢出限為0.10 mg/kg,定量限為0.40 mg/kg。13種內(nèi)酯的MRM色譜圖見圖2。

        圖2 13種飽和內(nèi)酯標樣的MRM色譜圖Fig. 2 MRM chromatogram of 13 saturated lactone standards

        2.5回收率與精密度實驗結(jié)果

        采用標準添加法,在5 g(精確至0.01 g)陰性橙汁、椰汁樣品中進行3 個水平(0.10、0.20、0.40 mg/kg)、10 個平行的添加回收實驗,測定后得到13種內(nèi)酯化合物的平均回收率和相對標準偏差(relative standard deviation,RSD)。在實驗條件下,3 個添加水平下目標化合物的平均回收率范圍為88.5%~103%,RSD為3.8%~11%,滿足殘留分析要求(表3)。

        表3 3 個添加水平下目標化合物的平均回收率和RSD(n=10)Table 3 Spiked recoveries and RSDs of saturated lactones (n=10)

        橙汁、椰汁陰性樣品和標準添加樣品的MRM色譜圖見圖3、4。

        圖3 橙汁陰性樣品(A)和橙汁加標樣品(B)中13種飽和內(nèi)酯化合物殘留的MRRMM色譜圖Fig. 3 MRM chromatogram of 13 saturated lactones in orange juice

        圖4 椰汁陰性樣品(A)和椰汁加標樣品(B)中13種飽和內(nèi)酯化合物殘留的MRRMM色譜圖Fig. 4 MRM chromatogram of 13 saturated lactones in blank and spiked samples of coconut milk

        2.6實際樣品的檢測結(jié)果

        將本方法應用于1 個市售橙汁和2 個市售椰子汁的檢測,其中1 個椰子汁同時檢出γ-辛內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯和δ-十二內(nèi)酯,含量分別為2.29、0.590 mg/kg和0.336 mg/kg。

        3 結(jié) 論

        本實驗采用QuEChERS前處理,結(jié)合分散固相萃取法和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法,建立了飲料中13種飽和內(nèi)酯類物質(zhì)含量的測定方法,方法前處理簡單、快速,操作簡便易行,且準確、靈敏度高、重復性好、檢出限低,具有較強的實用性。

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        [25] MA?TOVSKá K, LEHOTAY S J. Evaluation of common organic solvents for gas chromatographic analysis and stability of multiclass pesticide residues[J]. Journal of Chromatography A, 2004, 1040: 259-272. DOI:10.1016/j.chroma.2004.04.017.

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        Rapid Determination of 13 Synthetic Saturated Lactones Added as Flavors in Beverage by QuEChERS Method Coupled with Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

        WANG Yujian1, JI Shaofan1, CHEN Wenhui1, HUANG Huiling1, DONG Cunzhu2,*
        (1. Inspection and Quarantine Technology Center, Hainan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Haikou570311, China; 2. College of Environment and Plant Protection, Hainan University, Haikou570228, China)

        Abstract:A method for determining 13 synthetic saturated lactones added as flavors in beverage by ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) was established. The target compounds were extracted with acetonitrile and determined by quick easy cheap effective rugged and safe (QuEChERS) pretreatment coupled with UPLC-MS/MS (under MRM mode) with an external standard method. The limits of detection (LODs) were 0.025 μg/mL for the instrument and 0.10 mg/kg for the method, respectively. The limit of quantitation (LOQ) was 0.40 mg/kg for the method. The average recoveries of 13 lactones were between 88.5% and 103% at spiked levels of 0.10, 0.20 and 0.40 mg/kg with relative standard derivation (RSDs) of 3.8%–11% (n=10). The method was reliable and allowed simultaneous quantitative determination of saturated lactones in beverage.

        Key words:saturated lactones; beverage; QuEChERS; ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS)

        收稿日期:2015-09-07

        基金項目:國家質(zhì)檢總局科技計劃項目(2013IK153);海南省重點科技計劃項目(ZDXM2014083);國家自然科學基金青年科學基金項目(31360447);海南省自然科學基金項目(212018;313105)

        作者簡介:王玉健(1979—),女,高級工程師,博士,研究方向為食品中有毒有害物殘留檢測。E-mail:wyj_success@sohu.com

        *通信作者:董存柱(1978—),男,副教授,博士,研究方向為有毒有害物檢測。E-mail:czd@hainu.edu.cn

        DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612035

        中圖分類號:TS262.6;O657.63

        文獻標志碼:A

        文章編號:1002-6630(2016)12-0197-06引文格式:

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