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。
1.1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
2.1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。
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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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: