啤酒中亚硝胺类化合物检测方案(气质联用仪)

利用SQ8 GCMS和D-Swafer系统实现啤酒中亚硝胺类化合物的分析 徐勇，胡子豪 珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（201203，yong.xu@perkinelmer.com） (徐勇：珀金埃尔默仪器（上海）有限公司，色谱产品技术支持工程师) 摘要：本文利用Perkinelmer公司 的D-Swafer 中心切割技术实现了啤酒中亚硝胺类化合物NDMA和NDEA的分析。此方法不需样品净化处理，而是利用中心切割技术排除基质对目标化合物的干扰，并且利用D-Swafer的反吹功能实现分析时间的大幅缩短。本方法测定啤酒中亚硝胺线性良好，定量限为0.05ppb，相对标准偏差<3%。 Analyze the Nitrosamines in Beer by SQ 8 GCMS and D-Swafer System Abstract：The nitrosodimethylamine (NDMA) and nitrosodiethylamine (NDEA) have been analyzed by the heart-cut technology of D-Swafer and SQ 8 GCMS. The D-Swafer heart-cut technology will reduce the matrix effects by cutting the NDMA and NDEA from the first pre-column into the second analytical column, and this method will not need the complex sample clean-up stage. The back-flush function of D-Swafer can also reduce the analysis time. The linearity of this method is good, the RSD < 3% and the LOD is 0.05ppb. 关键词：亚硝胺，柱切割，反吹 1．前言 亚硝胺类化合物是烘培，烧烤，腌制类食品中存在的强致癌物。麦芽在明火烘培过程中会产生亚硝胺类化合物，并且在利用麦芽生产啤酒时转移到啤酒中。N,N-二甲基亚硝胺（NDMA）和N,N-二乙基亚硝胺（NDEA）是目前食品安全主要关注的化合物。NDMA和NDEA的含量很低，在传统的分析过程中，其样品前处理方法通常包括液液萃取和过柱净化等步骤。并且由于食品样品基质的复杂性，一般会用到TEA或高分辨质谱等高选择性的检测器。 本文介绍的方法，将摒弃传统复杂的样品净化处理步骤，而采用Perkinlmer 的D-Swafer技术实现柱切割，将目标化合物从复杂基质中切割分离出来，再利用Perkinlmer 最新的具有业界最高灵敏度的SQ8 GCMS进行检测分析。 2．实验 2.1仪器：Perkinelmer SQ8T GCMS 和柱切割附件D-Swafer 2.2实验原理： 图一，Perkinelmer D-Swafer 中心切割原理 采用Perkinelmer D-Swafer 的D4中心切割技术，即将在第一根弱极性柱上出峰的NDMA和NDEA，切割到第二根极性柱上实现进一步分离，最后进入质谱进行检测。第一根色谱柱上未切割的化合物通过阻尼管进入FID。 2.3实验条件 色谱柱：Column 1 – Pre-column: Elite-5 30m X 0.25mm X0.25µm Column 2 - Analytical column: Elite wax ETR 30m X 0.25mm X 0.5µm 进样口：PSSI进样口，35度（保持1min）--200度/min—250度（保持18min） 柱温箱： 35度（保持1min）--10度/min—200度（保持2.5min） 进样量：3ul 恒压模式：进样口压力：27psi D-Swafer中间点压力：18psi 质谱条件： 倍增电压：1550V SIR：NAMA：74m/z; NDEA: 102m/z 传输线温度：200度 离子源温度：200度 时间事件： Event Value Time 备注 CAR1 27 -1.5 SPL1 0 -1.0 不分流进样 SPL1 25 3.0 V4 ON 6.6 将第一根色谱柱上在6.6-6.8分钟内出峰的化合物(包括NDMA)切割到第二根色谱柱 V4 OFF 6.8 V4 ON 8.8 将第一根色谱柱上在8.8-9.0分钟内出峰的化合物(包括NDEA)切割到第二根色谱柱 V4 OFF 9.0 CAR1 2 9.3 反吹，即将第一根色谱柱内未流出的化合物从分流口吹出，缩短分析时间。 2.4样品处理 取10ml超声去除气泡的啤酒样品，加入3g氯化钠和1ml 1M NaOH溶液，混匀。再加入1ml 二氯甲烷，混匀萃取，静置，离心，取二氯甲烷萃取液，上机分析。 3．结果： 3.1灵敏度和精密度 图二，NDMA和NDEA 检出限 0.5ppb标准样品信噪比 >10，为本方法的定量限。由于样品浓缩了10倍，因此对于啤酒样品中的定量限为0.05ppb。 10ppb的样品加标重复进样10针，NDMA的 RSD为2.82%， NDEA的 RSD为1.79%。 3.2线性 标准曲线浓度为 0.5ppb – 10ppb。 图三，NDMA和NDEA的线性曲线 3.3样品分析 有柱切割和没有柱切割的比较。没有切割时，所有化合物依次通过第一，二根色谱柱进入到质谱。可以看到，没有柱切割时，NDMA被基质所干扰，通过两根色谱柱而未能分离。通过切割，干扰NDMA的基质被排除。 ( NDMA ) 图四，柱切割和未切割的质谱结果比较 不同切割时间对分析的影响。啤酒样品加标1ppb，在6.5-7.0的切割时间，基质干扰较大。但当切割时间缩短到0.2分钟时，NDMA的检出明显，没有基质干扰。对于该基质，切割时间对NDEA的影响不大。 图五，不同切割时间比较 在非切割时间，并在反吹进行之前，所有的化合物经过第一根色谱柱进入到FID。通过在FID上的出峰时间，可以帮助判断对应化合物的切割时间。在NDMA和NDEA两个化合物的切割时间内切割出的化合物进入到第二根色谱柱进行分离，最后进入质谱进行检测。 ( FID 结果 ) ( MS 结果 ) ( MS 结果 ) 图六，柱切割在两个检测器上的效果 反吹的效果，通过反吹可以大大缩短为了排除非目标化和物而设置的色谱时间。下图是实际啤酒样品在FID上的切割和反吹效果。 图七，柱切割和反吹效果 3.4 样品测试结果： 利用本方法对市场上的六种啤酒进行了检测，NDMA的含量皆< 0.1ppb，NDEA均未检出。 表一，啤酒样品检测结果 样品 NDMA (ppb) NDEA(ppb) S1 0.087 < 0.05 S2 0.061 < 0.05 S3 0.059 < 0.05 S4 0.095 < 0.05 S5 0.067 < 0.05 S6 0.063 < 0.05 4. 结论 本方法利用Perkinelmer的D-Swafer技术分析复杂基质啤酒中的亚硝胺类化合物，排除了基质对目标化和物的干扰，减少了净化等样品前处理的时间，并且具有良好的灵敏度和实用性。通过反吹的应用也大大缩短了分析时间，提高了工作效率。本方法还可以扩展到其它亚硝胺类化合物和食品基质的分析。 参考文献： GB/T 5009.26-2003，食品中N-亚硝胺类的测定 魏法山等，如皋火腿中挥发性N-亚硝胺种类和含量分析，食品科学， 2008，Vol.29，No.05 Andy Tipler, The Determination of Low Levels of Nitrosamines in Beer Using the Clarus 680 GC/MS and a D-Swafer System. Application notes, Perkinelmer. 2.3实验条件色谱柱：Column 1 – Pre-column:  Elite-5  30m X 0.25mm X0.25µm          Column 2 - Analytical column: Elite wax ETR 30m X 0.25mm X 0.5µm进样口：PSSI进样口，35度（保持1min）--200度/min—250度（保持18min） 柱温箱： 35度（保持1min）--10度/min—200度（保持2.5min） 进样量：3ul  恒压模式：进样口压力：27psi         D-Swafer中间点压力：18psi质谱条件：倍增电压：1550V SIR：NAMA：74m/z; NDEA: 102m/z        传输线温度：200度             离子源温度：200度