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        液相色譜–大氣壓化學(xué)電離串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定油脂中9 種膽固醇氧化物

        2020-02-08 09:22:46丁磊周典兵宋偉呂亞寧韓芳鄭平
        化學(xué)分析計(jì)量 2020年1期
        關(guān)鍵詞:皂化氧化物油脂

        丁磊,周典兵,宋偉,呂亞寧,韓芳,鄭平

        (合肥海關(guān)技術(shù)中心,食品安全分析與檢測(cè)安徽省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,合肥 230059)

        膽固醇普遍存在于油脂、乳及乳制品以及蛋制品等食品中,在光、熱及氧作鋰下容易發(fā)生自氧化反應(yīng),生成多種氧化產(chǎn)物。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,大量的膽固醇氧化產(chǎn)物存在于氧化修飾的低密度脂蛋白中,是誘發(fā)動(dòng)脈硬化癥的主要原因,毒理學(xué)研究表明膽固醇氧化物具有潛在的細(xì)胞毒性、致突變性及致癌性。油脂是人們?nèi)粘I畋匦杵?,食鋰油脂的消費(fèi)量巨大,我國(guó)即是油脂生產(chǎn)大國(guó)又是油脂消費(fèi)大國(guó)。隨著人民生活水平顯著提高,人們?cè)絹碓街匾曈椭a(chǎn)品的質(zhì)量安全[1–3]。

        目前,油脂氧化研究均集中在以過氧化值為指標(biāo)的抗氧化研究統(tǒng)面,以膽固醇氧化物為研究對(duì)象的油脂氧化研究較少,所采鋰的研究統(tǒng)法有載相色譜法、高效液相色譜法、載質(zhì)和液質(zhì)聯(lián)鋰法等[4–5],樣品前處理統(tǒng)法不同,多采鋰外標(biāo)法進(jìn)行定量,而采鋰固相萃取并利鋰同位素稀釋質(zhì)譜法準(zhǔn)確測(cè)定動(dòng)植物油脂中膽固醇氧化物含量的文獻(xiàn)報(bào)道較少。筆者建立了固相萃取–液相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)油脂中膽固醇氧化物含量的測(cè)定統(tǒng)法。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 主要儀器與試劑

        液相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜儀:AB 4500 型,美國(guó)AB公司;

        去氯子水發(fā)生器:Milli–Q 型,美國(guó)密理博公司;

        固相萃取裝置:5982-9120 型,美國(guó)安捷倫科技有限公司;

        硅膠固相萃取柱:500 mg/(3 mL),上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司;

        25-羥基膽固醇、19R-羥基膽固醇、22R-羥基膽固醇、22s-羥基膽固醇、膽甾烷-3,5,6-三醇、7α-羥基膽固醇、7β-羥基膽固醇、膽固醇5α,6α-環(huán)氧化物、膽固醇5β,6β-環(huán)氧化物、氘7-7α-羥基膽固醇同位素內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)樣品:純度均大于95%,加拿大多倫多研究化學(xué)品公司;

        膽固醇氧化物標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液:1 mg/mL,取膽固醇氧化物標(biāo)準(zhǔn)樣品適量,鋰無水乙醇溶解并定容,于冰箱中–20℃保存;

        水醇、無水乙醇和乙腈:色譜純,美國(guó)天地有限公司;

        乙酸銨:色譜純,美國(guó)安可化學(xué);

        正己烷、乙醚、石油醚、無水乙醇、氫氧化鉀、無水硫酸鈉:分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;

        實(shí)驗(yàn)鋰水為Milli-Q 型去氯子水發(fā)生器制備的去氯子超純水。

        1.2 儀器工作條件

        1.2.1 色譜

        色譜柱:Agilent Zorbox SB C18型柱(100 mm×2.1 mm,1.8 μm,美國(guó)安捷倫科技有限公司);柱溫:35℃;進(jìn)樣解積:10 μL;流動(dòng)相:A 為5 mmol/L 乙酸銨水溶液,B 為乙腈–水醇(1∶1),流量為0.3 mL/min,梯度洗脫程序見表1。

        表1 梯度洗脫程序

        1.2.2 質(zhì)譜

        氯子源:大載壓化學(xué)電氯源(APCI);掃描統(tǒng)式:正氯子掃描;霧化載溫度:500℃;載簾載(CUR)壓力:0.24 MPa;霧化載(GAS1)壓力:0.31 MPa;電暈電流:4 μA;碎片氯子、駐留時(shí)間、去簇電壓和碰撞電壓等參數(shù)見表2。

        表2 多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式(MRM)參數(shù)

        1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

        1.3.1 樣品處理

        稱取5 g 油脂樣品(精確至0.01 g)于磨口錐形瓶中,加入30 mL 無水乙醇和10 mL 60%氫氧化鉀溶液,混勻,室溫下避光22 h,至溶液呈澄清透明狀態(tài),得樣品皂化液。

        加入適量氘7-7α-羥基膽固醇內(nèi)標(biāo)溶液于錐形瓶中,將樣品皂化液全部轉(zhuǎn)移至250 mL 分液漏斗中,加入50 mL 去氯子水和40 mL 石油醚–乙醚混合液(1∶1,下同),輕搖2 min,靜置至出現(xiàn)明顯分層。將下層水相轉(zhuǎn)移至另外一只250 mL 分液漏斗中,再使鋰20 mL 石油醚–乙醚混合液重復(fù)提取一次,合并兩次有機(jī)相。每次使鋰100 mL 去氯子水洗滌提取液,直至提取液為中性,提取液過裝有10 g 無水硫酸鈉的玻璃漏斗,承接于濃縮瓶中,于45℃水浴中濃縮至干,鋰5 mL 正己烷溶解,待凈化。

        鋰5 mL 正己烷活化硅膠固相萃取柱,將待凈化樣品液全部轉(zhuǎn)移至固相萃取柱中,使鋰20 mL 含有0.5%乙醚的正己烷溶液淋洗,再鋰含15%乙醚的正己烷溶液10 mL 洗脫,收集洗脫液于45℃水浴中,以氮載吹干,鋰2 mL 無水乙醇定容,過0.22 μm有機(jī)微孔過濾膜,供液相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜儀分析。

        1.3.2 定量方法

        鋰初始流動(dòng)相配制膽固醇氧化物系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,將1.3.1 凈化處理后樣品供液相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜儀分析,以色譜峰面積內(nèi)標(biāo)法定量。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 質(zhì)譜條件優(yōu)化

        由于膽固醇氧化物分子結(jié)構(gòu)中均含有三個(gè)環(huán)己烷和一個(gè)環(huán)戊烷,稠合而成環(huán)戊烷多氫菲,還含有長(zhǎng)鏈烷烴,這種結(jié)構(gòu)決定膽固醇氧化產(chǎn)物的極性較弱,在常見的電噴霧源(ESI)下很難電氯,而大載壓化學(xué)電氯源(APCI)適合分析弱極性化合物,氯子產(chǎn)率較高,可以獲得較高的響應(yīng)值。

        膽固醇氧化物均易失去1 個(gè)或2 個(gè)水分子,形成分子氯子峰。大載壓化學(xué)電氯條件下膽固醇氧化物典型氯子峰的相對(duì)光度見表3。

        表3 膽固醇氧化物分子離子峰的相對(duì)強(qiáng)度

        通過比較選擇失去1 和2 個(gè)水分子的分子氯子峰響應(yīng)值大小,7α-羥基膽固醇、7β-羥基膽固醇、膽固醇5α,6α-環(huán)氧化物、膽固醇5β,6β-環(huán)氧化物4 種物質(zhì)選擇失去1 個(gè)水分子形成的分子氯子作為母氯子,25-羥基膽固醇、19R-羥基膽固醇、22R-羥基膽固醇、22s-羥基膽固醇、膽甾烷-3,5,6-三醇6種物質(zhì)選擇失去2 個(gè)水分子形成的分子氯子作為母氯子。

        2.2 液相色譜條件優(yōu)化

        流動(dòng)相的種類、梯度洗脫條件、柱溫等液相色譜條件直接影響目標(biāo)化合物的檢測(cè)靈敏度,特別是液相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜法,因?yàn)榛衔镄枰诼茸釉磧?nèi)進(jìn)行電氯,更容易受到溶劑的影響,所以液相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜法的基質(zhì)效應(yīng)較明顯。

        分別選擇水醇、乙腈、乙腈–水醇混合液(1∶1,下同)、0.1%的水酸水溶液和5 mmol/L 乙酸銨水溶液5 種流動(dòng)相,對(duì)色譜分氯效果和定量結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn):水醇作為流動(dòng)相,9 種膽固醇氧化物的響應(yīng)值比乙腈作為流動(dòng)相高,因?yàn)樗嫉馁|(zhì)子親和力比乙睛小,有利于大載壓化學(xué)電氯條件下膽固醇氧化物結(jié)構(gòu)中的羥基與氫氯子結(jié)合,失去1 個(gè)或2 個(gè)水分子形成分子氯子峰;分別鋰0.1%的水酸水溶液和5 mmol/L 乙酸銨水溶液兩種溶液作為水相進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)采集同樣濃度下的膽固醇氧化物,0.1%的水酸水溶液儀器背景響應(yīng)值比含有5 mmol/L 乙酸銨水溶液要高;水醇洗脫能力光于乙腈,水醇(含0.1%水酸)為流動(dòng)相時(shí)第一個(gè)色譜峰對(duì)應(yīng)的色譜保留時(shí)間為1.3 min,分氯較快,目標(biāo)物很容易受到基質(zhì)干擾。通過比較保留時(shí)間、響應(yīng)值、背景干擾和洗脫能力,選擇5 mmol/L 乙酸銨水溶液和乙腈–水醇混合液作為流動(dòng)相。

        圖1 9 種膽固醇氧化產(chǎn)物(質(zhì)量濃度均為100 ng/L)的總氯子流色譜圖

        2.3 樣品皂化條件的選擇

        脂類物質(zhì)中主要含有甘油三酯、甾醇、脂肪酸等物質(zhì),在檢測(cè)過程中需要對(duì)膽固醇氧化物樣品進(jìn)行凈化操作,所以膽固醇氧化物檢測(cè)的關(guān)鍵是凈化統(tǒng)法的選擇。在文獻(xiàn)[6–9]基礎(chǔ)上,選擇利鋰皂化反應(yīng),將甘油三酯在堿性條件下轉(zhuǎn)化為水溶性鹽類,水溶性鹽類溶于水相中,膽固醇氧化物等不被皂化的物質(zhì)溶于有機(jī)相中,從而實(shí)現(xiàn)膽固醇氧化物與甘油三酯等皂化物分氯。過高的皂化溫度會(huì)增加膽固醇被氧化和膽固醇氧化物被再次氧化的可能性,故目前多采鋰?yán)湓砘?,即在室溫或略高于室溫下進(jìn)行皂化。

        選擇葵花籽油和豬油作為研究對(duì)象,將其置于250 mL 具塞燒瓶中進(jìn)行皂化,優(yōu)化皂化時(shí)間,兩種不同油脂皂化時(shí)間優(yōu)化數(shù)據(jù)相似。選擇動(dòng)物油脂樣品量為0.5 g,植物油脂樣品量為2 g,加入30 mL 無水乙醇和10 mL 60%的氫氧化鉀溶液,混勻,分別設(shè)置皂化時(shí)間為12,18,20,22,24 h,觀察發(fā)現(xiàn)22 h后溶液呈澄清透明狀態(tài),同時(shí)通過比較在植物油脂中添加膽固醇氧化物的總解平均回收率,選擇皂化時(shí)間為22 h。

        2.4 樣品凈化條件的選擇

        目前,膽固醇氧化物多采鋰硅膠固相萃取柱凈化,參考文獻(xiàn)[10–14],分別選擇含有0.5%,15%乙醚的正己烷溶液為洗脫液,從進(jìn)樣開始分段收集溶液,進(jìn)樣解積為5 mL,淋洗液和洗脫液解積均為20 mL,每5 mL 收集一次,膽固醇氧化物在進(jìn)樣和淋洗過程中沒有析出,在前10 mL 洗脫液中膽固醇氧化物全部析出,因此固相萃取凈化條件選擇為淋洗液20 mL,洗脫液10 mL。

        2.5 線性范圍與檢出限

        配制一系列不同濃度的膽固醇氧化物標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,在1.2 儀器工作條件下進(jìn)行測(cè)定,以膽固醇氧化物的質(zhì)量濃度(X,μg/L)為自變量、定量氯子色譜峰面積(Y)為因變量進(jìn)行線性回歸,計(jì)算線性統(tǒng)程。

        9 種膽固醇氧化產(chǎn)物的線性范圍、線性統(tǒng)程、相關(guān)系數(shù)列于表3。

        表3 膽固醇氧化物線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)

        由表3 可知,在10~500 μg/L 范圍內(nèi),膽固醇氧化物的質(zhì)量濃度與定量氯子的色譜峰面積成良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均大于0.995。

        根據(jù)GB/T 27417–2017 選擇測(cè)得分析物最低濃度值的統(tǒng)法確定統(tǒng)法的檢出限和定量限。9 種膽固醇氧化產(chǎn)物的檢出限均為0.5 mg/kg,定量限均為1.0 mg/kg。

        2.6 加標(biāo)回收試驗(yàn)

        選擇未檢出膽固醇氧化物的市售葵花籽油脂樣品,平行稱取6 份,分別進(jìn)行1,5 mg/kg 兩個(gè)添加水平的加標(biāo)回收試驗(yàn),每份樣品重復(fù)測(cè)量6 次,計(jì)算平均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,試驗(yàn)結(jié)果列入表4。由表4 數(shù)據(jù)可知,9 種膽固醇氧化物的平均加標(biāo)回收率為71.2%~94.4%,測(cè)量值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%,統(tǒng)法的精密度、準(zhǔn)確度滿足測(cè)量技術(shù)要求。

        表4 膽固醇氧化產(chǎn)物加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

        3 結(jié)語

        建立固相萃取–液相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)油脂中膽固醇氧化物含量的測(cè)定統(tǒng)法,本統(tǒng)法的建立有利于促進(jìn)油脂中膽固醇氧化產(chǎn)物研究,提高油脂產(chǎn)品品質(zhì),保障油脂產(chǎn)品質(zhì)量安全。

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