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        固相萃取/18O標(biāo)記高氯酸根稀釋高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定水果中的高氯酸鹽

        2016-12-20 02:57:45吳映璇姚仰勛卲琳智歐陽少倫
        分析測試學(xué)報(bào) 2016年3期

        吳映璇,林 峰,姚仰勛,卲琳智,歐陽少倫

        (1.廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局 檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心,廣東 廣州 510623;2.廣東省動(dòng)植物與食品進(jìn)出口技術(shù)措施研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510623)

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        固相萃取/18O標(biāo)記高氯酸根稀釋高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定水果中的高氯酸鹽

        吳映璇1,2*,林 峰1,2,姚仰勛1,2,卲琳智1,2,歐陽少倫1,2

        (1.廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局 檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心,廣東 廣州 510623;2.廣東省動(dòng)植物與食品進(jìn)出口技術(shù)措施研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510623)

        建立了水果中高氯酸鹽的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析檢測方法。樣品采用1%乙酸提取,C18固相萃取柱凈化,Waters IC-Pak Anion HR(4.6 mm× 75 mm)色譜柱洗脫,流動(dòng)相為乙腈-100 mmol/L 乙酸銨溶液(體積比 60∶40),流速 0.7 mL/min;液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)-電噴霧負(fù)離子監(jiān)測模式檢測,采用18O標(biāo)記高氯酸根離子作為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行基質(zhì)校正,內(nèi)標(biāo)法定量。結(jié)果表明:高氯酸鹽在0.1~10.0 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,定量下限為1.0 μg/kg;在1.0,2.0,10 μg/kg 3個(gè)加標(biāo)水平下的回收率為92.5%~110%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.4%~5.4%。實(shí)際樣品檢測表明該方法準(zhǔn)確可靠,適合于水果中高氯酸鹽的測定。

        高氯酸鹽;18O標(biāo)記高氯酸根離子稀釋;固相萃??;高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜;水果

        水果是日常生活中不可或缺的食物之一,不但營養(yǎng)豐富,更有降血壓、減緩衰老、明目、抗癌、降低膽固醇等保健作用。其富含的維生素是嬰幼兒成長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素,富含的葉酸有助于細(xì)胞繁殖與修復(fù),能幫助胚胎神經(jīng)系統(tǒng)良好發(fā)育,預(yù)防孕婦貧血。由于水果對嬰幼兒和孕婦的健康具有潛在的影響,其安全問題顯得非常重要。高氯酸鹽是指含有高氯酸根離子([ClO4]-)的鹽類,其物理化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定,水溶性高,流動(dòng)性強(qiáng),具有高度的擴(kuò)散性和持久性,可經(jīng)土壤、水等途徑被植物吸收富集,并通過食物鏈進(jìn)入人體[1]。高氯酸鹽進(jìn)入人體后主要通過與碘離子競爭性結(jié)合利用鈉/碘轉(zhuǎn)運(yùn)體(NIS)載運(yùn)膜蛋白,抑制甲狀腺對碘離子的吸收,導(dǎo)致甲狀腺功能紊亂,干擾T3和T4激素的合成與分泌,從而引發(fā)下丘腦-垂體-甲狀腺軸系列的補(bǔ)償機(jī)制,最終影響人體正常新陳代謝和生長發(fā)育,孕婦嚴(yán)重的甲狀腺功能不足會(huì)導(dǎo)致胎兒的呆小癥[2-3]。

        目前,國外已有關(guān)于飲用水、水源、奶類、蔬菜以及營養(yǎng)補(bǔ)充劑等中高氯酸鹽含量的相關(guān)調(diào)查研究[4-5],檢測含量為0.89~768 μg/kg;我國也有關(guān)于飲用水、牛奶和奶粉等中的高氯酸鹽污染情況研究[6-8],檢測含量為0.05~464 μg/kg。尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)水果中高氯酸鹽含量的測定研究。因此,建立快速準(zhǔn)確測定水果中高氯酸鹽含量的分析方法,保障人群尤其是孕婦和嬰幼兒等敏感群體的健康,已迫在眉睫。

        高氯酸鹽的測定方法主要有離子色譜法[5,9]、表面增強(qiáng)拉曼散射法[10-11]、離子色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)[3-5,8-9,12-16]和高效液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法[6-7]等。雖然離子色譜法可測定高氯酸根離子,但其檢測器缺乏選擇性,且易出現(xiàn)假陽性。表面增強(qiáng)拉曼散射法的重現(xiàn)性較差,定量分析困難。離子色譜-質(zhì)譜法能夠滿足檢測需求,但該設(shè)備的普及率不高,不利于方法的推廣和應(yīng)用;相比之下,高效液相色譜-質(zhì)譜法具有良好的靈敏度和選擇性,且設(shè)備普及更廣,利于推廣應(yīng)用。本課題組在已有研究基礎(chǔ)上采用液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜結(jié)合18O標(biāo)記高氯酸根稀釋、固相萃取等技術(shù),建立了水果中高氯酸鹽的檢測方法。解決了由于電噴霧離子源造成的電離抑制現(xiàn)象,從而避免了對高氯酸鹽測定的影響并避免了結(jié)果偏差[17]。該方法準(zhǔn)確、快速、靈敏,能夠?yàn)樗懈呗人猁}污染狀況的監(jiān)測和產(chǎn)品質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 材料、試劑與儀器

        高氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液,Inorganic Ventures(CAS No:7601-89-0,純度:100%,濃度1 000 mg/L);18O標(biāo)記高氯酸根溶液(純度:90%,濃度100 μg/mL,Cambridge Isotope Laboratories);乙腈(HPLC級,美國Tedia公司);乙酸(HPLC級,德國 Merck Darmstadt 公司);乙酸銨(優(yōu)級純,印度 Fluka 公司)。蓮霧、蘋果、橙子和橘子在果蔬市場購買后,于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

        4000QTRAP液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀(美國 AB Sciex公司);Milli-Q超純水器(美國Millipore公司);旋渦振蕩器(德國IKA公司);C18固相萃取柱(200 mg/3 mL,美國Waters公司),經(jīng)3 mL乙腈、3 mL 1%乙酸活化后備用;離心機(jī)(德國 Sigma 公司)。聚丙烯離心管:50 mL和1.5 mL。實(shí)驗(yàn)所用的試劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液存儲(chǔ)容器均需先用30%硝酸溶液預(yù)處理。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(10 mg/L):準(zhǔn)確吸取適量高氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液,置于100 mL容量瓶中,用水定容,于4 ℃保存。18O標(biāo)記高氯酸根儲(chǔ)備溶液(10 mg/L):準(zhǔn)確吸取適量的18O標(biāo)記高氯酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液,置于10 mL容量瓶中,用水定容,于4 ℃保存。標(biāo)準(zhǔn)工作溶液:吸取一定量的標(biāo)準(zhǔn)使用溶液和18O標(biāo)記高氯酸根使用溶液,用水配制成系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,濃度在0~10 μg/L范圍內(nèi),18O標(biāo)記高氯酸根濃度均為2.0 ng/mL,當(dāng)天配制。

        1.2.2 溶液的配制 1%乙酸溶液:移取 10.0 mL乙酸至 1 L容量瓶中,加水至刻度,搖勻備用;乙酸銨溶液(100 mmol/L):稱取7.708 g乙酸銨,用水溶解定容至1 000 mL,混勻后備用。

        1.2.3 樣品提取 稱取試樣5 g(精確至0.01 g)至50 mL離心管中,加100 μL18O標(biāo)記高氯酸根中間溶液(100 μg/L)和25.0 mL 1%乙酸溶液,渦旋振蕩2 min,10 000 r/min離心10 min,分離上清液于具塞離心管中,用1%乙酸溶液定容至25 mL刻度,搖勻,待凈化。

        1.2.4 樣品凈化 吸取1.5 mL上清液過固相萃取C18柱,收集流出液,渦旋振蕩30 s,轉(zhuǎn)移至1.5 mL離心管,10 000 r/min離心10 min,吸取上清液,供液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜儀測定。

        1.2.5 液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜條件 色譜條件:IC-PakTMAnion HR柱(6 μm,4.6 mm×75 mm);流動(dòng)相:乙腈-100 mmol/L乙酸銨溶液(60∶40),等度洗脫。流速:0.70 mL/min;柱溫:40 ℃;進(jìn)樣量:10 μL。質(zhì)譜條件:電噴霧負(fù)離子模式(ESI-)掃描;多反應(yīng)監(jiān)測方式檢測;氣簾氣壓力(CUR):207 kPa;霧化氣壓力(GS1):414 kPa;輔助加熱氣壓力(GS2):483 kPa;碰撞氣壓力(CAD):HIGH;電噴霧電壓(IS):-1 000 V;離子源溫度(TEM):550 ℃;監(jiān)測離子對、碰撞能量、去簇電壓、采集時(shí)間和保留時(shí)間見表1。

        表1 高氯酸鹽的質(zhì)譜分析參數(shù)

        Table 1 LC-MS/MS parameters for perchlorate analysis

        CompoundRetentiontime(min)Parention(m/z)Daughterion(m/z)Declusteringpotential(V)Collisionenergy(V)Perchlorate46199,10183?,85-44,-65-36,-37Isotopelabelledperchlorate46110789-80-37

        *quantitative ion

        2 結(jié)果與討論

        2.1 提取溶劑種類及體積的選擇

        已有文獻(xiàn)中采用水[4,6,9]或1%乙酸溶液[5,7-8]為提取溶劑,鑒于高氯酸鹽的高溶解性質(zhì),本實(shí)驗(yàn)分別采用1%乙酸溶液和水作為提取溶劑,以蓮霧為例進(jìn)行研究,比較高氯酸鹽在溶劑(水和1%乙酸)和樣品(蓮霧)中的提取效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,1%乙酸溶液的提取效果優(yōu)于水。同時(shí),由于1%乙酸溶液對目標(biāo)化合物的溶解度大,對雜質(zhì)的溶解度小,且與目標(biāo)化合物不起化學(xué)變化;經(jīng)濟(jì)、易得、使用安全。因此,本實(shí)驗(yàn)選用1%乙酸溶液作為提取溶劑。

        進(jìn)一步考察了相同量的試樣加入不同體積(5,10,25,30 mL)1%乙酸溶液對提取效率的影響,發(fā)現(xiàn)均存在基質(zhì)抑制情況,但在添加同位素內(nèi)標(biāo)后,不同體積1%乙酸溶液的提取效率無明顯區(qū)別,回收率在98.6%~103%之間??紤]到基質(zhì)效應(yīng)與后續(xù)凈化等因素,本實(shí)驗(yàn)選擇1%乙酸的體積為25 mL。

        2.2 固相萃取柱的選擇

        對比了常用的C18固相萃取柱、Oasis HLB固相萃取柱和石墨碳黑柱的凈化效果。結(jié)果表明,C18固相萃取柱的回收實(shí)驗(yàn)較理想,色素等雜質(zhì)保留在固相萃取柱上,而高氯酸鹽及18O標(biāo)記高氯酸根離子則沒有保留,隨流出液流出;Oasis HLB固相萃取柱和石墨碳黑柱對高氯酸鹽沒有保留,但對18O標(biāo)記高氯酸根離子有很強(qiáng)的吸附作用,難以將其洗脫,因此本實(shí)驗(yàn)選用C18固相萃取柱。

        2.3 濾膜的吸附作用研究

        在液相色譜分析中,為避免管路堵塞,根據(jù)篩分原理,通常使用濾膜對待測樣液進(jìn)行過濾。對實(shí)驗(yàn)室常用的兩種濾膜(尼龍66和聚醚砜濾膜)分別進(jìn)行測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這兩種濾膜對高氯酸鹽及其同位素內(nèi)標(biāo)均有不同程度的吸附,其中尼龍66濾膜對高氯酸鹽及其同位素內(nèi)標(biāo)的吸附達(dá)90.5%和95.8%;聚醚砜濾膜對高氯酸鹽及其同位素內(nèi)標(biāo)的吸附分別為62.4%和63.4%。本實(shí)驗(yàn)采用高速離心的方式將待測樣液中可能存在的大顆粒物質(zhì)去除,避免了使用濾膜后對待測樣液的吸附作用,以取得較好的回收率。

        2.4 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

        用蠕動(dòng)泵以10 μL/min的流速分別連續(xù)注射0.5 mg/L的高氯酸鹽和18O標(biāo)記高氯酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液于ESI離子源中,由于高氯酸鹽中的氯離子在自然界存在同位素35Cl和37Cl,負(fù)離子檢測方式下對高氯酸鹽進(jìn)行一級質(zhì)譜分析(Q1掃描),得到高氯酸鹽的準(zhǔn)分子離子峰(m/z99,101)和18O標(biāo)記高氯酸根的準(zhǔn)分子離子峰(m/z107,109)。對準(zhǔn)分子離子峰進(jìn)行二級質(zhì)譜分析(子離子掃描),得到碎片離子信息,選擇響應(yīng)值高、基線噪音低的離子對m/z99/83,101/85作為監(jiān)測離子對(定性離子對),選擇信號最強(qiáng)的m/z99/83作為定量離子對,選擇響應(yīng)值高的m/z107/89作為18O標(biāo)記高氯酸根的特征離子對。采用MRM模式采集數(shù)據(jù),各離子對的優(yōu)化質(zhì)譜參數(shù)見表1。

        2.5 線性范圍、檢出限與定量下限

        在優(yōu)化條件下,取一系列不同濃度的高氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液,其中18O標(biāo)記的高氯酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為2 μg/L,以高氯酸鹽質(zhì)量濃度(X,μg/L)對高氯酸鹽與18O標(biāo)記高氯酸根定量離子的峰面積比值(Y)進(jìn)行線性回歸。結(jié)果表明,高氯酸鹽的濃度在0.1~10.0 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,回歸方程為y=0.454x+0.011 1,相關(guān)系數(shù)(r)為0.999 9。按照3倍信噪比計(jì)算,高氯酸鹽在蓮霧和蘋果中的檢出限(LOD)分別為0.01 μg/kg和0.015 μg/kg;蓮霧和蘋果樣品中添加水平為1.0 μg/kg時(shí),信噪比均大于10,表明其定量下限(LOQ)可達(dá)到1.0 μg/kg。當(dāng)樣品中高氯酸鹽的濃度超過線性范圍時(shí),可適當(dāng)加大樣品的稀釋倍數(shù)。

        2.6 加標(biāo)回收率與相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

        采用含有低含量高氯酸鹽的蓮霧樣品(0.10 μg/kg)和蘋果樣品(0.24 μg/kg)進(jìn)行加標(biāo)回收和精密度實(shí)驗(yàn),加標(biāo)水平為1.0,2.0,10.0 μg/kg,按照本方法進(jìn)行提取和凈化,每個(gè)加標(biāo)水平平行測定10次。結(jié)果表明,蓮霧樣品中高氯酸鹽的平均回收率為92.9%~110%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.4%~5.2%;蘋果樣品的平均回收率為92.5%~108%,RSD為4.2%~5.4%。采用建立的方法檢測市售蓮霧、蘋果、橙子和橘子共10個(gè)水果樣品,其中橘子中高氯酸鹽含量為1.65 μg/kg,其他9個(gè)水果樣品均低于1.0 μg/kg。

        3 結(jié) 論

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        Determination of Perchlorate in Fruits by Solid Phase Extraction/18O Labeled Perchlorate Dilution High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

        WU Ying-xuan1,2*,LIN Feng1,2,YAO Yang-xun1,2,SHAO Lin-zhi1,2,OUYANG Shao-lun1,2

        (1.Inspection and Quarantine Technology Center in Guangdong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Guangzhou 510623,China;2.Key Laboratory of Animals and Plants and Food Import and Export of Technical Measures in Guangdong Province,Guangzhou 510623,China)

        An analytical method based on high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(HPLC-MS/MS) was developed for the determination of perchlorate in fruits.Samples were extracted with 1% acetic acid.The extract was cleaned up on an C18solid-phase extraction(SPE) cartridge,and separated on a Waters IC-Pak Anion HR column(4.6 mm×75 mm) using acetonitrile -100 mmol/L ammonium acetate(60∶40) as mobile phase at a rate of 0.7 mL/min.The detection of perchlorate anion was performed by high performance liquid chromatography triple stage quadrupole mass spectrometry,equipped with electrospray ionization(ESI) in the negative ion mode.An18O-labelled perchlorate anion internal standard was used to correct matrix effects.Quantification analysis was conducted by the internal standard calibration.Good linearity was observed for perchlorate in the concentration range of 0.1- 10.0 μg/L.The limit of quantitation was 1.0 μg/kg.The recoveries of perchlorate in different samples at three spiked levels of 1.0,2.0,10.0 μg/kg were in the range of 92.5%-110%,with relative standard deviations of 1.4%-5.4%.The real sample analysis showed that this method was accurate and could be applied in the determination of perchlorate in fruits.

        perchlorate;18O-labelled perchlorate dilution;solid-phase extraction;high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(HPLC-MS/MS);fruits

        2015-06-18;

        2015-09-01

        檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目(2009B535);廣東檢驗(yàn)檢疫局科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015GDK10)

        10.3969/j.issn.1004-4957.2016.03.018

        O657.63;O623.422

        A

        1004-4957(2016)03-0355-04

        *通訊作者:吳映璇,碩士,高級工程師,研究方向:食品安全檢測,Tel:020-38290337,E-mail: allanwyx@126.com

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