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技术支持

液相色谱串联质谱测定面条和米粉中的硫脲
发布时间:2017-06-30   点击次数:1070次
 摘要:硫脲又称硫代尿素,是一种纺织品的化学漂白剂,曾一度作为防腐剂,广泛用于各类需要漂白、保鲜防腐的食品。向食品中加入硫脲可阻止褐变,表观光亮,略带半透明。硫脲被人体摄入后危害健康,抑制甲状腺和造血器官的机能,引起中枢神经麻痹及呼吸和心脏功能降低等,甚至导致死亡。 

  建立了米面制品中硫脲的液相色谱串联质谱(LCMS/MS)测定方法。实验优化了样品提取方法、液相色谱条件和质谱参数。样品用80%乙醇超声波提取,离子交换色谱分离,色谱柱为NUCLEOSIL1005SA阳离子交换柱,流动相为乙腈(1%乙酸 0.2%乙酸铵)水溶液(30∶70),流速0.5mL/min。采用电喷雾质谱正离子模式电离,多反应选择离子检测,检测离子对为m/z77/60和m/z77/43,其中m/z77/60为定量离子对。结果表明:本方法简便快速、准确可靠,相对标准偏差<4.0%;回收率为83%~90%;检出限为0.5mg/kg;定量下限为5mg/kg。 

  【关键词】硫脲,液相色谱,串联质谱,面条,米粉 

  1引言 

  目前,空气、水、土壤和生物等材料中硫脲的检测方法已有报道[1~4],通常采用液相色谱法;Raffaelli等[5]报道了用大气压化学电离质谱法测定废水中的硫脲。但至今未见食品中硫脲检测的相关报道。由于食品基质复杂,采用液相色谱法干扰很大,且灵敏度较低。本研究采用液相色谱串联质谱(LCMS/MS)法检测面条和米粉中的硫脲,考察了样品的提取方法,优化了色谱条件和质谱条件。本方法简便快速、准确可靠,检出限为0.5mg/kg;定量下限为5mg/kg,适用于面条、米粉等米面制品中硫脲的测定。 

  2实验部分 

  2.1仪器与试剂 

  液相色谱/串联四级杆质谱联用仪;超声波发生器,功率250W,频率33kHz。 

  硫脲(纯度≥98.0%);硫脲标准溶液的配制:以水为溶剂配制质量浓度为1000mg/L的标准溶液,经0.22μm滤膜过滤后作为储备液。使用时用水逐级稀释至所需浓度;乙腈和甲醇(HPLC级);乙酸、乙酸胺、乙醇等;实验用水为二次蒸馏水。 

  2.2样品预处理 

  将样品用粉碎机粉碎,取2.0g粉碎后的样品置于具塞三角瓶中,加入20.0mL80%乙醇溶液,盖上盖,超声波振荡提取15min,将超声波提取后的样品混合物全部转移至离心管中,以3500r/min离心15min。移取上清液10.0mL至50mL烧杯中,在68℃水浴上浓缩至约1mL。然后转移至5mL刻度试管中,用水洗涤烧杯多次,洗涤液合并入1.0mL刻度的梨形瓶中,在50℃下吹氮浓缩定容至1.0mL。 

  2.3LCMS/MS测定 

  2.3.1HPLC条件色谱柱:阳离子交换柱(250mm×4.6mm,5μm);流动相:乙腈(1%乙酸 0.2%乙酸铵)水溶液(30∶70,V/V),流速0.5mL/min。进样量5.0μL。 

  2.3.2质谱条件电喷雾(ESI)正离子电离模式。干燥气(N2)温度350℃;雾化气(N2)压力276kPa;干燥气(N2)流量9.00L/min;电喷雾电压4000V;检测离子对为m/z77/60和m/z77/43,其中m/z77/60为定量离子对;采集时间200ms;碎裂电压80V;碰撞能量36V(m/z77/60)和48V(m/z77/43)。 

  2.3.3测定方法取样品溶液和标准溶液各5.0μL注入液相色谱串联四级杆质谱仪进行分析,以其标准溶液峰的保留时间和质谱检测离子对m/z77/60和m/z77/43为依据进行定性分析,以定量离子对m/z77/60的峰面积计算样品中硫脲的含量。 

  3结果与讨论 

  3.1液相色谱条件的优化 

  考察了C18柱、C8柱、NH2键合相柱及阳离子交换柱对硫脲分离的影响。结果表明:采用C18色谱柱时,当流动相为乙腈水体系时[4],硫脲几乎无保留;当乙腈比例降低至10%时,硫脲仅有少许保留,保留时间为2.7min(色谱柱规格为250mm×4.6mm,流速为1.0mL/min,下同);当在流动相中添加庚烷磺酸盐离子对试剂时,硫脲的保留时间并无明显增加。采用C8色谱柱时,当流动相为乙腈庚烷磺酸盐体系时,随着乙腈比例从65%,40%至5%逐渐减少,硫脲的保留时间从2.9min,3.0min至3.3min逐步增加,但保留时间仍太短。采用NH2键合相色谱柱时,当流动相为乙腈水体系时,随着乙腈比例依次从70%,80%,90%增加到100%,硫脲的保留时间也从3.47min,3.55min,3.65min延长到3.79min,但增加幅度不大,保留时间较短,且峰形较宽。采用阳离子交换色谱柱时,当流动相为乙腈磷酸盐缓冲液和乙腈乙酸铵缓冲液体系时,乙腈比例为30%时,硫脲的保留时间为3.4min,峰形较理想;随着乙腈比例的减少,硫脲的保留时间虽逐步增加,但增加幅度不大且色谱峰展宽严重;改变缓冲液的浓度和pH值,硫脲的保留时间并无明显改变。

  以上实验表明,硫脲由于相对分子质量很小,极性较强,在各类型的色谱柱上保留时间均较小,用液相色谱紫外检测法测定实际样品时受到的干扰较严重。因此采用液相色谱串联质谱法测定。考虑到质谱法测定不能使用离子对试剂、磷酸盐缓冲液作流动相,并综合考虑保留时间和色谱峰形,故选择阳离子交换色谱柱和乙腈乙酸铵缓冲液体系。经实验本方法zui终选择的色谱柱为阳离子交换柱(250mm×4.6mm,5μm),流动相为乙腈(1%乙酸 0.2%乙酸铵)水溶液(30∶70,V/V),流速0.5mL/min。此条件下硫脲的保留时间为6.7min,峰形较好。 

  3.2质谱参数的优化 

  用0.5mg/L硫脲标准溶液,采用ESI正离子模式进行一级质谱扫描,得到硫脲准分子离子峰m/z77,即[M H] 。以m/z77为母离子作二级质谱,得到硫脲碎片离子峰m/z60和43,即[M H-NH3] 和[M H-H2S] 。选择m/z77/60和m/z77/43离子对进行MRM模式检测,并对各质谱参数进行优化。优化后的质谱条件见2.3.2节。硫脲的( )ESI二级质谱图见图1。优化后的硫脲标准溶液的HPLCMS/MS色谱图见图2。 

  3.3样品前处理条件的优化 

  3.3.1不同提取剂对硫脲提取效果的影响比较了用氯仿、甲醇、乙醇、乙腈和水作提取剂的提取效果。在2.0g粉碎后的面条样品中加入11.6mg/L硫脲标准溶液1.0mL,待溶液完全被样品吸收后,再分别用氯仿、甲醇、乙醇、乙腈和水进行超声波振荡提取。按前述LCMS/MS方法测定硫脲的提取效率。结果表明,氯仿几乎无法提取出硫脲,甲醇、乙醇、乙腈和水的提取效率分别为86.5%,70.0%,67.1%和88.3%,可见以水作提取剂的效率zui高。但用水提取时,样品中的淀粉及其它添加剂也会被提取出来,导致提取液混浊且粘稠,后续处理很麻烦;而用甲醇和乙醇提取虽然效率略低,但提取液较干净,处理过程简便快捷。因此结合二者的优点,考虑用甲醇或乙醇和水的混合溶剂进行提取。分别考察了甲醇比例为20%~80%时的提取效果和乙醇比例为20%~80%时的提取效果,结果见表1。由表1可见,80%乙醇水混合溶剂的提取效果zui佳。表1不同比例的醇和水对硫脲的提取效果 

  3.3.2提取时间对硫脲提取效果的影响考察了超声波提取10,15,20,25和30min时的提取效果,其回收率分别为87.3%,88.1%,86.3%,85.6%和85.8%。可见超声波提取时间对硫脲的提取效果影响不明显,超声10min后提取率已基本稳定。本实验选择超声波提取时间为15min,可满足分析要求。 

  综合以上结果,确定样品的zui佳前处理条件为2.2节所述。由于采用MRM方式测定,避免了样品基体杂质的干扰,故样品提取后无需净化即可直接上机分析,简便快速,回收率较高。 

  3.4线性范围、线性方程与检出限 

  取硫脲标准储备液逐级稀释成0.501,1.002,2.004,5.01,10.02和20.04mg/L的系列标准溶液,进行LCMS/MS分析。以峰面积(A)和质量浓度(ρ,mg/L)作定量工作曲线,线性方程为A=1209ρ-30.91,相关系数为0.9999,在0.5~20mg/L浓度范围内线性关系良好。当样品中的硫脲超过此线性范围时,可适当加大样品的稀释倍数。以信噪比S/N=3确定样品的检出限为0.5mg/kg,采用标准添加法进行实测确定硫脲的定量下限为5.0mg/kg,可满足米面制品中对硫脲的检测要求。 

  3.5回收率和精密度 

  取不含硫脲的面条和米粉样品各3组,分别加入5.01,10.02和50.10mg/kg硫脲标准溶液,待完全被样品吸收后,按实验方法测定硫脲的回收率,每组样品平行测定6次,结果见表2。由表2可见,面条样品中硫脲在添加水平5~50mg/kg,其回收率为83%~89%,相对标准偏差为0.8%~4.0%;米粉样品中硫脲在添加水平5~50mg/kg,其回收率为88%~90%,相对标准偏差为1.7%~3.3%。面条空白及加标样品的HPLCMS/MS总离子流色谱图见图3a和b。本方法回收率较难达到90%以上,可能是基质表2标准加入样品中硫脲的回收率和相对标准偏差。 

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