液相色谱—质谱法测定食用盐中的丙烯酰胺.pdf

收稿日期：2023-08-10作者简介：王小瑀（1995），男，天津人，硕士研究生，主要从事盐及盐化工产品的检测工作。联系方式：18813073360，液相色谱质谱法测定食用盐中的丙烯酰胺王小瑀，赵毅，赵君楠，王滢（中盐工程技术研究院有限公司，天津300450）摘要：应用液相色谱质谱法测定食用盐中的丙烯酰胺残留量。将乙腈作为食用盐中丙烯酰胺的提取溶液，用正己烷除脂，取下层清液旋蒸浓缩至近干，加1 mL水复溶，经0.45 m水系滤膜过滤得到待测液。采用液相色谱质谱的多反应离子监测模式测定，内标法定量。结果显示，丙烯酰胺在5 1 000 ng/mL范围内有良好的线性关系，且方法的精密度和回收率符合相关标准要求。该方法操作过程简单，重现性好，可满足实验室日常测定食用盐中丙烯酰胺的任务要求。关键词：丙烯酰胺；液相色谱质谱法；内标法；食用盐中图分类号：TS312文献标识码：A文章编号：2096-3408（2024）03-0032-03Determination of Acrylamide in Edible Salt by LC-MSWANG Xiaoyu，ZHAO Yi，ZHAO Junnan，WANG Ying（Engineering Technology Institute Co.，Ltd.of CNSIG，Tianjin 300450，China）Abstract：Determination of residual acrylamide in edible salt by LC-MS.Acetonitrile wasused as the extraction solution of acrylamide in edible salt，degreased with hexane，the subnatantwas collected and concentrated to near dryness by rotary evaporation.Water of 1 mL was added tothe residue，and the test solution was obtained by 0.45 m water filtration membrane.Acrylamidewas measured by MRM mode and quantified by internal standard method.The result showed thatacrylamide has a good linear relationship in the range of 5 ng/mL to 1 000 ng/mL，and the precisionand recovery of the method met the requirements of relevant standards.The method is easy to operate and has acceptable reproducibility，which can meet the daily task requirements of the laboratoryfor the determination of acrylamide in edible salt.Key words：Acrylamide；LC-MS；Internal standard method；Edible salt1前言丙烯酰胺（Acrylamide，AA）是一种小分子结构的白色晶体物质，是生产聚丙烯酰胺的主要材料。聚丙稀酰胺一般可作为絮凝剂在工业上使用，在一定情况下也可作为添加剂加入食品中，如甜菜糖汁中，用作控制食品中的有机物和矿物质水垢，以达到澄清的目的1。食品中的丙烯酰胺一般常见于油炸食品中，如薯条、薯片等。目前丙烯酰胺已被证实具有神经、生殖及遗传毒性，并已被国际癌症机构列为“2A类可能致癌物质”2。我国也将食品中丙烯酰胺的检测列为“十五”国家重大科技专项“食品安全关键技术课题”。食用盐是必不可少的调味品，但目前缺乏对食用盐中丙烯酰胺残留和检测方法的研究。现在食品中的丙烯酰胺分析方法主要为气相色谱质谱法（GC-MS 法）和液相色谱质谱法（LC-MS 法）。其中GC-MS法需要将样品溴代衍生化，再进行仪器检测，过程繁琐3。而LC-MS法无需衍生化，操作过程相对简便，因此采用LC-MS法检测食品中的丙烯酰胺成为主流。实验中，用乙腈和正己烷提取并盐科学与化工Journal of Salt Science and Chemical Industry第53卷第3期2024年3月32净化样品，然后收集净化液进行测定。2材料和方法2.1仪器和试剂AB SCIEX TRIPLE QUAD 4500型液相色谱串联质谱仪；色谱柱（Spursil C18-EP 150 mm210 mm，3 m）；分析天平（精度0.000 1 g，梅特勒托多利）；Milli-Q型纯水器；旋转蒸发仪。丙烯酰胺（CH2CHCONH2）标准品，13C3-丙烯酰胺（13CH213CH13CONH2）标准品。甲酸、甲醇、乙腈、正己烷均为色谱纯。2.2标准溶液的配置丙烯酰胺标准储备溶液（100 mg/L）、13C3-丙烯酰胺标准储备溶液（100 mg/L）：分别准确称取1.000 0 g丙烯酰胺标准品和13C3-丙烯酰胺标准品，分别用甲醇溶解并定容至100 mL容量瓶，置-20 冰箱中保存。丙烯酰胺工作液（10 mg/L），13C3-丙烯酰胺工作液（1 mg/L）：吸取1 mL储备液，用0.1%甲酸溶液稀释至10 mL。临用时配制。2.3样品制备称取2 g样品（精确至0.001 g）于50 mL离心管中，加入20 L13C3-丙烯酰胺工作液，加入40 mL乙腈。混匀，振荡10 min，6 000 r/min离心2 min。取上清液20 mL，加入10 mL正己烷，涡旋2 min，6 000 r/min离心2 min。弃去上层正己烷，将下层清液转移至旋蒸瓶中，在40 水浴下旋蒸浓缩至近干，加入1 mL水复溶，经0.45 m水系滤膜过滤，进行测定。2.4仪器工作条件（1）色谱条件。流动相甲醇0.1%甲酸（10 90），等度洗脱；流速0.2 mL/min；进样体积25 L；柱温26。（2）质谱条件。阳离子电喷雾电离源（ESI）；多反应离子监测（MRM）模式；喷雾电压5 000 V；离子源温度500；驻留时间100 ms。丙烯酰胺和13C3-丙烯酰胺的质谱参数见表1，其中“*”代表定量离子。目标物的提取离子流色谱图见图1。3结果与讨论3.1质谱条件的优化采用针泵直接进样的方式，将质量浓度为100 ng/mL的丙烯酰胺和13C3-丙烯酰胺标准溶液注入质谱仪，对目标物的质谱条件参数进行优化。在正离子ESI模式下筛选目标化合物的母离子 M+H+，确定丙烯酰胺和13C3-丙烯酰胺的母离子Q1分别为m/z 71.9（CH2CHCONH+3）和 m/z 74.9（13CH213CH13CONH+3）。在 确 定 丙 烯 酰 胺 的 母 离子 后，采 用 子 离 子 扫 描 方 式 进 行 二 级 质 谱 扫描分析，可以得到 m/z 55.0（CH2CHCO+）和m/z 44.1（NH2CO+）的 子 离 子。其 中 子 离 子m/z 55.0 是由母离子脱氨得到，具有更高的丰度，因此选择m/z 55.0作为目标物的定量离子 4。同理得到13C3-丙烯酰胺的子离子m/z58.1（13CH213CH13CO+）和m/z 45.1（NH213CO+）。3.2提取方法的优化丙烯酰胺是极性物质，易溶于水，但待测物质食用盐主体为氯化钠同样易溶于水，因此若用水提取食用盐中的丙烯酰胺，会将氯化钠带入仪器中，干扰电离过程。此外在某些研究中，发现待测食品中的缬氨酸会对目标物造成检测干扰，这是由于缬氨酸 m/z 118.0 在电离过程中会裂解为m/z 72.0 和 m/z 55.0，导致丙烯酰胺的假阳性或结果偏高5。国家标准 GB 5009.2042014 中用水提取丙烯酰胺，然后再用正己烷除脂，最后通过HLB 和 Bond Elut-Accucat 固相萃取柱净化，该方法适用于大多数基质复杂的食品检测，但过程繁琐，成本高，并不适合大批量的检测工作6。因此研究中，在食用盐主体为氯化钠且有机杂质极少的前提下，选择用乙腈作为丙烯酰胺的提取剂，再用正己烷除脂，可大大缩短样品的前处理过程时间。表1丙烯酰胺和13C3-丙烯酰胺的质谱参数Tab.1MS Parameters of acrylamide and13C3-acrylamide目标物丙烯酰胺13C3-丙烯酰胺保留时间/min2.692.69母离子m/z71.974.9子离子m/z55.0*，44.158.1*，45.1去簇电压/V3735碰撞能量/eV16，2216，24图1丙烯酰胺和13C3-丙烯酰胺的提取离子流色谱图Fig.1Extracted ion chromatogram of acrylamide and13C3-acrylamide强度/cps6.01045.51045.01044.51044.01043.51045.01042.51042.01041.51041.01040.50.00.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.52.68王小瑀，等：液相色谱质谱法测定食用盐中的丙烯酰胺33盐科学与化工第53卷第3期2024年3月3.3检测方法验证将相同量的内标物加入丙烯酰胺标准系列溶液，其中内标物浓度均为100 ng/mL，丙烯酰胺标准溶液浓度为分别为5、10、50、100、500、1 000 ng/mL，按照仪器工作条件进行分析。以各标准系列工作液的丙烯酰胺进样浓度（ng/mL）为横坐标，以丙烯酰胺（m/z 55.0）和13C3-丙烯酰胺内标（m/z 58.1）的峰面积比为纵坐标，绘制标准曲线，回归方程为Y=0.814 72X+0.046 24，相关系数r=0.999 6。以十倍信噪比（S/N=10）来确定方法定量限为5 g/kg。向样品中加入1倍和2倍定量限的标准溶液，平行测定6次，做回收率和精密度测定。相对标准偏差分别为5.5%和4.0%，回收率分别为94.6%和116.7%，满足 化学分析方法确认和验证指南 中的要求。3.4实际样品测定研究中，在处理盐样品时将内标物加至试样中，这是由于内标物和目标分析物的同时洗脱可共同确定目标物的保留时间，从而提高测量的准确度。按照研究建立的方法，随机抽取一批食盐样品进行检测。结果表明，在该批样品的色谱结果图中，2.69 min附近均能找到同位素标记的13C3-丙烯酰胺色谱峰，同时丙烯酰胺色谱峰均不存在，因此可以判断该批样品并未检测出丙烯酰胺。4结论研究针对食用盐这一特殊基体的样品，将乙腈作为丙烯酰胺的提取溶液，再用正己烷除去有机杂质。采用LC-MS法测定食用盐中的丙烯酰胺，该方法省去了繁琐的固相萃取过程，操作简便，可满足测定食用盐中丙烯酰胺的需求。参考文献1YANG JW，ZHANG XY，LU QM，et al.Preparation，flocculationand application in sugar refining of eco-friendly dextran-polylysinecomplex flocculantJ.Separation and Purification Technology，2023，306（A）：122 673.2DELATOUR T，DESMACHELIER A，STADLER R.Challenges inthe measurement of acrylamide in food by confirmatory methods J.Current Opinion in Food Science，2022，48：100 951.3 汪雯静，郎雯君，徐潇颖，等.高温加工的食品中丙烯酰胺的研究 J.粮食加工，2022，47（6）：45-49.4 柏文良，林广沅，李芸，等.同位素稀释-液液萃取-LC-MS/MS快速测定焙烤食品中丙烯酰胺 J.广东化工，2019，47（21）：121-123.5KOCADAGLI T，GOKMEN V.Formation of acrylamide in coffeeJ.Current Opinion in Food Science，2022，45：100 842.6国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品中丙烯酰胺的测定GB 5009.2042014 S.北京：中国标准出版社，2015.7李小景，高卫星，杜潇，等.卤水净化工艺中助沉剂的选用及工艺优化 J.盐科学与化工，2020，49（5）：52-54.（编辑：丁捷）浓度边界层，料液浓度的升高会导致边界层的浓差极化现象加剧，进而导致传质效果变差，膜通量降低。同时，料液的黏度会随着含盐量浓度的增加而增加，黏度增加又会导致浓度边界层和温度边界层变厚，使得蒸气压降低，传质推动力减小，膜通量降低。总的来说，料液浓度增加会导致膜通量降低。3结论针对工业生产中常见的含氯化钠（NaCl）高盐废水，以疏水性PTFE中空纤维膜组件为载体，采用真空膜蒸馏的方式进行浓缩处理实验研究，研究各项操作条件对膜通量和截盐率的影响。实验结果表明，膜下游侧压力增加，膜通量会逐渐降低；废水料液流量和料液温度的增加均有助于提高膜通量；废水料液浓度的增加，会抑制传质过程，降低膜通量。各项实验操作条件对膜截盐率的影响很小，膜截盐率一直保持在99.8%以上，说明疏水性 PTFE 中空纤维膜蒸馏用于高盐废水浓缩具备可行性。参考文献1刘晓晶，李俊，孙伟强，等.高盐废水中盐的处理方法的研究现状 J.应用化工，2020，49（11）：2 833-2 836.2陈明玉，唐娜，袁建军.膜蒸馏海水及苦咸水淡化研究进展 J.盐业与化工，2006，35（6）：18-21.3贾志谦.膜科学与技术基础 M.北京：化学工业出版社，2012.4王婷，唐娜，王学魁.真空膜蒸馏方法处理高盐印染中间体废水研究 J.盐业与化工，2011，40（2）：9-12.5陈利，沈江南，阮慧敏，等.真空膜蒸馏浓缩反渗透浓盐水的工艺研究 J.过滤与分离，2009，19（3）：4-7.6 田亮，张研，崔伟超，等.高盐废水净化处理的研究 J.盐科学与化工，2022，51（2）：12-14.（编辑：丁捷）膜通量/（L/m2h）543210料液浓度/（s/cm）100.099.899.699.499.299.0截盐率/%膜通量截盐率35 256 44 334 55 514 65 374 77 099图5 料液浓度对膜通量及截盐率的影响Fig.5Effect of feed liquid concentration on membrane flux and saltinterception rate（上接第31页）34