親水相互作用色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜檢測奶粉中的氟乙酸鈉

趙善貞,　伊雄海,　時(shí)逸吟,　徐牛生,　張凱元,　鄧曉軍

(1. 上海出入境檢驗(yàn)檢疫局, 上海 200135; 2. 賽默飛世爾科技中國有限公司, 上海 201206)

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研究論文

親水相互作用色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜檢測奶粉中的氟乙酸鈉

趙善貞1*,伊雄海1,時(shí)逸吟1,徐牛生2,張凱元1,鄧曉軍1

(1. 上海出入境檢驗(yàn)檢疫局, 上海 200135; 2. 賽默飛世爾科技中國有限公司, 上海 201206)

摘要:基于親水相互作用色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜系統(tǒng),建立了奶粉中氟乙酸鈉的快速篩查和定量檢測方法。奶粉樣品用水溶解后經(jīng)正己烷脫脂,用6 mol/L硫酸調(diào)節(jié)pH值,經(jīng)乙腈提取后用親水相互作用色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜進(jìn)行分析。結(jié)果表明,該方法在1～50 μg/kg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,定量限為1 μg/kg,平均回收率為85.5%～106%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.20%～13.6%。該方法可用于配方奶粉、脫脂奶粉和乳清粉等奶粉產(chǎn)品中氟乙酸鈉的快速篩查和定量分析。

關(guān)鍵詞:親水相互作用色譜;四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜;氟乙酸鈉;奶粉

氟乙酸鈉(C2H2FO2Na)又名“1080”,是一種用于殺滅嚙齒類動(dòng)物的常見鼠藥,對人和動(dòng)物有劇毒作用,受公安部門管制。由于其毒性太強(qiáng)、藥力發(fā)作快,又具有二次毒性,中國已明令禁產(chǎn)和禁用。在新西蘭,氟乙酸鈉被廣泛用于對付破壞種植業(yè)的老鼠、白鼬和負(fù)鼠。2015年3月,新西蘭農(nóng)場主聯(lián)盟和恒天然集團(tuán)曾收到匿名信件稱,如果新西蘭政府在2015年3月底前不停止使用“1080”來對付害蟲,將用“1080”污染嬰幼兒及其他配方奶粉。新西蘭一直是我國乳品進(jìn)口的主要來源國,面對新西蘭嬰幼兒及其他配方奶粉可能被“1080”污染的風(fēng)險(xiǎn),國家質(zhì)檢總局在2015年第16號風(fēng)險(xiǎn)警示通報(bào)和《關(guān)于做好進(jìn)口新西蘭乳粉檢驗(yàn)監(jiān)管工作的通知》(質(zhì)檢食函〔2015〕51號)文件中要求對新西蘭輸華奶粉進(jìn)行“1080”抽檢檢測。

目前大部分文獻(xiàn)[1-4]都集中在公安系統(tǒng)對氟乙酸鈉原藥或者其在生物基質(zhì)中的檢測,檢測方法包括氣相色譜-質(zhì)譜法、液相色譜法、液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法等,前處理采用固相萃取柱凈化或者將氟乙酸鈉衍生化之后再進(jìn)行分析,方法較為復(fù)雜。美國Thermo Fisher公司的Q Exactive質(zhì)譜儀由于其高分辨率和高靈敏度的特點(diǎn)能夠使待測物和共流出物分離,目前已用于多個(gè)領(lǐng)域,如農(nóng)藥[5,6]、獸藥[7]、添加劑[8,9]、保健品[10]、紡織品[11,12]、葡萄酒[13]等的檢測。本方法前處理使用正己烷脫脂后直接用乙腈提取氟乙酸鈉,同時(shí)利用親水相互作用色譜法實(shí)現(xiàn)對氟乙酸鈉的色譜分析,質(zhì)譜檢測采用基于靜電場軌道阱(Orbitrap)技術(shù)的Q Exactive高分辨質(zhì)譜。本方法前處理步驟簡單、快速、靈敏度高,可用于奶粉中氟乙酸鈉的快速篩查,為奶粉中的氟乙酸鈉測定提供了相關(guān)檢測手段。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

Q Exactive四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜儀(美國Thermo Fisher公司),配有H-ESI II離子源,液相色譜系統(tǒng)為Dionex Ultimate 3000高壓液相色譜,帶自動(dòng)進(jìn)樣器;Milli-Q超純水處理系統(tǒng)(美國Millipore公司)。

乙腈、甲醇、正己烷(色譜純,德國CNW公司);氟乙酸鈉和13C2-氟乙酸鈉的純度均大于98%(美國Sigma公司);無水硫酸鎂、氯化鈉和硫酸(國藥集團(tuán));超純水由Milli-Q超純水處理系統(tǒng)制得。

色譜柱:Atlantic HILIC柱(150 mm×2.1 mm, 3 μm)購于美國Waters公司; Hypersil Gold C18柱(150 mm×4.6 mm, 3 μm)購于美國Thermo Fisher公司。

1.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別稱取10 mg氟乙酸鈉和10 mg13C2-氟乙酸鈉(精確至0.1 mg)于10 mL容量瓶中,用甲醇定容,分別配制成1 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。用甲醇分別稀釋成10 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)中間液,貯存于-18 ℃;用乙腈分別稀釋成1 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,貯存于-4 ℃。

1.3樣品前處理

準(zhǔn)確稱取1 g(精確至0.01g)奶粉樣品于50 mL離心管中,加5 mL水溶解,混勻,加入適量13C2-氟乙酸鈉內(nèi)標(biāo)溶液和10 mL正己烷,以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心5 min,去上清液。加入6 mol/L硫酸溶液,調(diào)節(jié)pH值至1以下,加入8 mL乙腈,超聲提取5 min。加入1 g NaCl和4 g MgSO4,渦旋混勻,以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心5 min,取上清液,氮吹至0.5 mL,離心后取上清液上機(jī)分析。

1.4LC-MS條件

采用Atlantic HILIC柱,流動(dòng)相為水(A相)和乙腈(B相);流速:0.3 mL/min;進(jìn)樣量:20 μL;柱溫:40 ℃。洗脫梯度:0～3.5 min, 70%B; 3.5～4.0 min, 70%B～50%B; 4.0～5.0 min, 50%B; 5.0～5.5 min, 50%B～70%B; 5.5～8.0 min, 70%B;

質(zhì)譜采用電噴霧離子源負(fù)離子模式分析,數(shù)據(jù)采集采用目標(biāo)物選擇離子監(jiān)控(Target SIM)模式,分辨率為70 000;噴霧電壓為3 kV;毛細(xì)管溫度為325 ℃;加熱器溫度為350 ℃;鞘氣流量為35 Arb;輔助氣流量為2 Arb。

2結(jié)果與討論

2.1前處理?xiàng)l件的選擇

氟乙酸鈉的酸度系數(shù)(pKa)值為2.73,因此本方法采用6 mol/L濃硫酸將體系pH調(diào)整到1以下,氟乙酸鈉由離子態(tài)轉(zhuǎn)變成分子態(tài)。此外,在提取溶液中加入NaCl飽和水相,使乙腈從水相中分離出來,氟乙酸鈉從下層水相轉(zhuǎn)移到上層乙腈中,上層乙腈通過氮吹濃縮。由于乙腈中殘留的水分會(huì)使氮吹濃縮難以進(jìn)行,同時(shí)導(dǎo)致分析時(shí)出峰時(shí)間發(fā)生漂移,因而在提取溶液中加入4 g MgSO4粉末,以除去多余水分。

2.2LC條件的優(yōu)化

嘗試使用常用的反相色譜柱(如Hypersil Gold C18柱)進(jìn)行分析,由于氟乙酸鈉極性較強(qiáng),因此無保留,在死體積時(shí)間出峰。后采用適用于極性化合物分析的Atlantic HILIC柱進(jìn)行分析。

圖 1　　　氟乙酸鈉在不同洗脫條件下的提取離子流色譜圖Fig. 1　　　Extracted ion chromatograms of sodium　　　fluoroacetate under different eluting conditions　Elution conditions: A. water; B. acetonitrile. a. 0-4 min, 95%B; 4.0-6.0 min, 95%B-50%B; 6.0-8.0 min, 50%B; 8.0-8.5 min, 50%B-95%B. b. 0-3.5 min, 70%B; 3.5-4.0 min, 70%B-50%B; 4.0-5.0 min, 50%B; 5.0-5.5 min, 50%B-70%B; 5.5-8.0 min, 70%B.

考察了梯度洗脫條件對洗脫效果的影響。開始設(shè)置梯度洗脫程序?yàn)?0～4 min, 95%B; 4.0～6.0 min, 95%B～50%B; 6.0～8.0 min, 50%B; 8.0～8.5 min; 50%B～95%B。氟乙酸鈉在4.60 min出峰(見圖1a),在高比例水相條件下受其他洗脫雜質(zhì)的干擾,氟乙酸鈉峰形較差。將梯度洗脫程序改為1.4節(jié)所述程序時(shí),氟乙酸鈉在1.62 min出峰(見圖1b),峰形良好。

2.3質(zhì)譜條件的優(yōu)化

氟乙酸鈉溶于水后,形成帶負(fù)電荷的氟乙酸根,故采用電噴霧離子源負(fù)離子模式進(jìn)行檢測。采用Q Exactive質(zhì)譜儀對氟乙酸鹽的二級質(zhì)譜碰撞能量進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)由于氟乙酸根的質(zhì)荷比較小(m/z77.004 43),結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,即使在高能碰撞池中也難以產(chǎn)生可被觀測到的碎片,因而在Target SIM模式下直接選擇氟乙酸鈉的母離子進(jìn)行定量分析。

2.4方法學(xué)驗(yàn)證

在空白配方奶粉(見圖2)、脫脂奶粉、乳清粉樣品中添加一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液,按1.3節(jié)中方法進(jìn)行前處理,利用親水相互作用色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜進(jìn)行分析,得到樣品中氟乙酸鹽的一級質(zhì)譜圖。以本方法測得的氟乙酸根精確相對分子質(zhì)量和其理論相對分子質(zhì)量偏差較小,在5 ppm (5×10-6)以內(nèi),可以確證該化合物為氟乙酸鈉。

在本方法確定的實(shí)驗(yàn)條件下,分別配制質(zhì)量濃度為1～50 μg/L的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液,其峰面積Y與對應(yīng)的質(zhì)量濃度X(μg/L)在此范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)r2>0.99。定量限(S/N=10)為1 μg/kg,檢出限(S/N=3)為0.5 μg/kg,靈敏度高于文獻(xiàn)[14,15]報(bào)道。

在空白配方奶粉、脫脂奶粉和乳清粉中分別添加1、2、10 μg/kg 3個(gè)水平的氟乙酸鈉,按本方法進(jìn)行樣品處理和測定,每個(gè)添加水平平行試驗(yàn)6次。平均回收率為85.5%～106%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.20%～13.6%(見表1),符合殘留檢測的要求[16]。

表 1　　　奶粉中氟乙酸鈉的回收率和精密度(n=6)

2.5實(shí)際樣品測定

按照本文所述方法對35個(gè)配方奶粉、脫脂奶粉、乳清粉等新西蘭進(jìn)口奶粉樣品進(jìn)行測定,未檢出氟乙酸鈉。

3結(jié)論

本方法采用液液萃取提取樣品中的氟乙酸鈉,使用親水相互作用色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜聯(lián)用快速定性篩查和定量分析氟乙酸鈉。該方法前處理操作簡便,無需衍生,靈敏度高,已用于進(jìn)口奶粉中氟乙酸鈉的日常監(jiān)控。

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Determination of sodium fluoroacetate in milk powder by hydrophilic interaction chromatography-quadrupole/electrostatic field orbitrap high resolution mass spectrometry

ZHAO Shanzhen1*, YI Xionghai1, SHI Yiyin1, XU Niusheng2,ZHANG Kaiyuan1, DENG Xiaojun1

(1. Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Shanghai 200135, China;2. Thermo Fisher Scientific Inc., Shanghai 201206, China)

Abstract:A method for the determination of sodium fluoroacetate in milk powder by hydrophilic interaction chromatography-quadrupole/electrostatic field orbitrap high resolution mass spectrometry was developed. After the sample was dissolved by water, sodium fluoroacetate was degreased by hexane. The pH value of the extractant was adjusted by 6 mol/L H2SO4. After extracted by acetonitrile, the extractant was determined by hydrophilic interaction chromatography-quadrupole/electrostatic field orbitrap high resolution mass spectrometry. The linear range of the sodium fluoroacetate was from 1 to 50 μg/kg, with the correlation coefficients greater than 0.99. By detecting the spiked samples, the limits of quantification were 1 μg/kg, while the recoveries were in the range of 85.5%-106% with the relative standard deviations (RSDs) between 5.20% and 13.6%. This method can be used for the quick determination of sodium fluoroacetate in powder formula, skimmed milk powder and whey powder.

Key words:hydrophilic interaction chromatography; quadrupole/orbitrap high resolution mass spectrometry (HR-MS); sodium fluoroacetate; milk powder

中圖分類號:O658

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1000-8713(2016)04-0397-04

基金項(xiàng)目:上海市技術(shù)性貿(mào)易壁壘專項(xiàng)(15TBT005);上海市科委技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專項(xiàng)(15DZ0503201);安徽省科技專項(xiàng)(1604b0602028).

*收稿日期:2015-11-23

DOI:10.3724/SP.J.1123.2015.11040

*通訊聯(lián)系人.Tel:(021)28620524,E-mail:zhaosz@shciq.gov.cn.

Foundation item: Shanghai Technical Barriers to Trade Item (No. 15TBT005); Technical Standard Item of Shanghai Science and Technology Commission (No. 15DZ0503201); Science and Technology Project in Anhui Province (No. 1604b0602028).