本文是采用气相色谱-三重四极杆串联质谱仪测定饮料中17种有机锡化合物的分析方法。样品经甲醇提取、经四乙基硼化钠衍生化、再用正己烷液液萃取净化,采用外标法定量,在0.001mg/L~0.200mg/L的浓度范围测定其线性,有机锡化合物的浓度与其衍生物峰面积呈良好的线性关系,线性相关系数大于0.995。在0.01mg/L和0.05mg/L两个浓度水平进行回收率的三次平行测定,绝大多数有机锡化合物的平均回收率在70.0%~120.0%之间,相对标准偏差小于10.0%。故该方法操作简单、快速、灵敏度高,能够对饮料中痕量多组分有机锡进行准确的定性和定量分析。
有机锡化合物是锡和碳元素直接结合所形成的的金属有机化合物,通式为RnSnX(4-n)(R为烷基或芳香基,X为无机或有机酸根、卤素等,n可以从1到4,简称单、二、三和四有机锡化合物)。有机锡化合物广泛应用于聚合稳定剂、杀虫剂、杀菌剂和农药等方面。因具有脂溶性,易进入生物体,并在生物体内富集,对人体神经系统、胆管、肝脏、皮肤和内分泌系统均有毒害和影响[1-3]。目前在海水、底泥、纺织品和尿样中均发现了有机锡化合物的存在。相比于海水、纺织品,食品中有机锡化合物的研究相对较少,但因环境和食品包装材料可能带来的污染,食品中的有机锡污染问题也开始引起广泛的关注。目前检测有机锡的方法主要是采用LC , LC-ICP/MS , GC 和GC-MS 等,检测的种类往往也只有几种,应用气相色谱-三重四极杆串联质谱仪(GC-MS/MS)检测饮料中十几种有机锡化合物的方法还未见报道。本文采用了GC-MS/MS测定饮料中17种有机锡污染物的分析方法,该方法操作简单、快速、准确、灵敏度高,能够满足对饮料中多种痕量有机锡进行准确定性和定量分析要求。
实验条件
仪器与试剂
7000系列气相色谱-三重四极杆串联质谱仪(美国,Agilent公司);
甲醇、正己烷均为色谱纯(J. T. Baker公司);实验用水为Mili-Q高纯水(美国,Millipore公司);有机锡标准物质:纯度≥95%(购自北京,百灵威公司);衍生化试剂:四乙基硼化钠(取0.2g溶于1.0mL乙醇),现用现配;醋酸盐缓冲液:82g/L醋酸钠水溶液,用醋酸调PH到4.5;样品为市售的饮料。
标准溶液的衍生化方法
17种有机锡化合物中,除了四丙基锡和四丁基锡,其它化合物都必须衍生后才能够用气质联用仪分析。衍生化方法为:取1.0 mL 有机锡甲醇溶液,加入1.0 mL 醋酸缓冲液,再加入50.0µL衍生化试剂,在室温下振摇、放置30min,向上述溶液中依次加入5.0mL水和1.0 mL 正己烷,漩涡震荡混合30s, 静置分层后,取正己烷层待用。
样品前处理
量取10mL饮料于20mL的具塞小瓶中,加入5 mL甲醇,超声提取10分钟,加入2mL缓冲溶液,再加入200µL衍生化试剂,振荡使之充分反应30min。准确加入1mL正己烷,涡旋30s取上层,用微孔滤膜过滤后,待GC-MS/MS测定。
气相色谱-三重四极杆串联质谱条件
气相色谱条件
色谱柱:HP-5MS UI毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升温:初始温度50℃,保持1.5 min ,再以10℃·min-1 升温至300℃,保持1 min;载气:氦气,纯度≥99.999%;恒流模式,流速:1.1mL/min;进样口温度:280℃;进样量:2 μL;进样方式:不分流进样,1.5 min后打开分流阀。
质谱条件
碰撞气流速:氦气2.25 mL/min,氮气1.5 mL/min;离子源:电子轰击源,70 eV;扫描方式:正离子扫描;离子源温度:230 ℃;溶剂延迟:2.0 min;检测方式:多反应监测,多反应监测模式下17种有机锡衍生物的保留时间,定量离子对,定性离子对以及碰撞电压见表1。
结果与讨论
色谱条件的建立
将浓度为5.0mg/L的17种有机锡混合标样先进行衍生化,然后在GC-MS/MS全扫描模式下采集。17种有机锡标样除了最后出峰的三苯基锡和三环己基锡不能分开外,其它所有有机锡都可以很好的分离。由于不能分离的两个有机锡化合物的离子碎片不同,故不影响质谱对其定性和定量。17种有机锡衍生物全扫描色谱图见图1,顺序及保留时间见表1.
表1.多反应监测模式下17种有机锡衍生物的保留时间、监测离子对和碰撞能量。
图1.17种有机锡衍生物全扫描色谱图。
质谱参数的优化
首先通过全扫描方式,得到有机锡化合物全扫描的质谱图,然后通过Agilent软件的优化助手,进行质谱条件的优化。选择质荷比大和响应强的碎片离子为母离子,设置碰撞能量范围(5~40eV,以5eV为单位逐渐增加),仪器可以自动建立起优化参数的采集序列,序列运行结束后,通过软件可以自动排列出子离子和对应碰撞能量的响应强度,方便选择最优的子离子和碰撞能量。在本方法中,一个化合物选择两个离子对,其中响应值最大的离子对为定量离子对,另一对定性离子对,见表1。Agilent 7000 GC-MS/MS在1ms的保留时间下,仍然有很高的灵敏度和精确度,因此,即使同时检测17种有机锡化合物,还是可以得到很好的定性和定量结果。
线性范围和检出限
将17种有机锡混合标样用甲醇逐级稀释,得到0.001、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1和0.2mg/L共7个浓度,将其分别衍生化,使用GC-MS/MS分析并建立标准曲线。因GC-MS/MS有很强的扣除背景干扰能力,所以即使在0.001mg/L浓度水平上,17种有机锡化合物也都有明显的响应。对于一甲基锡和二甲基锡,其在0.200mg/L最高浓度水平时响应值偏高,超出了线性响应范围,所以这两个化合物的线性范围是从0.001~0.100mg/L。每个浓度水平都重复进样两次,取其平均值建立标准曲线。所有有机锡化合物的浓度与其衍生物峰面积呈良好的线性关系,线性相关系数在0.995以上,结果见表2。
表2.17种有机锡的线性范围、相关系数、添加回收率和精密度结果。
方法的回收率和精密度
在空白饮料样品中添加0.01mg/L和0.05mg/L两种浓度的17种有机锡的标样,按照样品前处理步骤,进行回收率实验,三次平行测定,所得到的结果,见表2。绝大部分有机锡化合物的回收率在70.0%-120.0%之间,相对标准偏差小于10.0%,能够满足回收率和精密度的要求。
实际样品的测定
对市售的11种饮料样品采用样品前处理步骤和GC-MS/MS的相结合进行检测,在其中1个样品中检出化合物二甲基锡和一丁基锡,含量分别为0.27µg/L和0.39µg/L。
结论
采用易操作的液液萃取技术与GC-MS/MS相结合的方法,对饮料中17种有机锡化合物进行分析。该方法操作简单、快速、灵敏度高,由于GC-MS/MS具有良好的选择性和抗干扰能力,其分析结果清晰、直观,易于定性定量,能够对饮料中多种痕量组分的有机锡进行准确测定。
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