水体中丙烯酰胺检测方案(液相色谱仪)

2012-APP-RLC-021-分析方法开发报告 采用液质联用法分析水体中的丙烯酰胺 检测项目 丙烯酰胺 样品基体 饮用水、地表水 仪器型号及配置 Ultimate 3000 UHPLC 液相色谱仪 DGP-3600RS P/N： 5040.0031 WPS 3000TSL(含100mL样溶液环) P/N： 5822.0010TCC-3000RS P/N： 5730.0010 MS TSQ Vantage S/N： TQU03571 方法开发人 金燕刘绿叶 审核人 金燕 简介 丙烯酰胺是一种白色晶体化学物质，是生产聚丙烯酰胺的原料。聚丙烯酰胺主要用于水的净化处理、纸浆的加工及管道的内涂层等，也用于聚丙烯酰胺凝胶电泳。淀粉类食品在高温(>120℃)烹调下容易产生丙烯酰胺。研究表明，人体可通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等多种途径接触丙烯酰胺，饮水是其中的一条重要接触途径。2002年4狂瑞典国家食品管理局和斯德哥尔摩大学研究人员率先报道，在一些油炸和烧烤的淀粉类食品，如炸薯条、炸土豆片等中检出丙烯酰胺，含量超过饮水中允许最大限量的500多倍。之后挪威、英国、瑞士和美国等国家也相继报道了类似结果。我国也出台了相关标准，如 GB5009.204，食品接触材料中的丙烯酰胺的测定，因此，对地表水中和饮用水中的丙烯酰胺进行监测是一项重要的任务。 在已报道的相关分析方法中，有ICUV法，如美国Thermo公司采用DionexICE-AS1分析柱，采用离子排斥机理， UV 202nm检测，LOD达到2ng/ml，同样色谱条件下，如果采用ICMS的分析方法， LOD约为5ng/ml；英国环保局推荐了APCI源， SIM模式，监测特征离子-72，采用了Luna C18(2) 2.0x250xmmx5m，0.1%甲酸水：乙腈(97：3)等度洗脱体系，进样体积100uL，进行了分析， LOD达到0.1ng/ml； 美国EPA8032A使用湿法萃取，溴代衍生，采用GC-ECD检测水中的丙烯酰胺， MDL为0.03ng/ml，同样，如果采用GCMS法，在柱前进行溴代衍生，然后分离，检测采用MS定量定性， LOD约为0.1ng/ml左右，但相比GCECD能更准确的进行判断，排除假旧性；大部分文献报道均采用液相色谱分离，串联四极杆进行检测分析，一是由于采用串联四极杆多级反应监测，可以提高检出限，降低干扰；二是采用液相色谱分离，质谱检测，能进行准确定性和定量，相比GCMS的方法，减少了柱前衍生的步骤，因此，LCMSMS是一种常用的分析丙烯酰胺的方法。但鉴于在LCMSMS分析过程中，有作者提到采用APCI源与ESI源分析时，检测限有差异，通常该类极性较强的化合物都采用ESI源，但本文对此进行了比较，同时，对采用SIM模式与SRM模式也进行了灵敏度与响应值的比较，同时，由于丙烯酰胺极性强，分子量小，在0DS柱上保留弱，很快就出峰，造成色谱峰干扰大，因此有作 者，采用了QTOF进行准确的定性分析，考虑到该因素，本方法利用了thermo TSQvantage的优秀的分辨率功能，把FWHM从0.7升高到0.2进行了比较，虽然灵敏度降低，但可以提高分析定量的准确性，同时优化了质谱的相关参数，如DCV值-去簇电压等，提高了响应值，降低了检出限。 二、 标准品与样品前处理方法、色谱质谱条件 标准溶液的配置： CH2CHCONH2(分析纯>=99.0%)，精密称取0.1g， 去离子水定容至1000ppm，分别稀释至10ppm， 再依次稀释分别配制得到标准工作溶液0.1、1.0、5.0、10、50、100ng/ml。 样品前处理：样品取自实验室自来水、Milipore 超纯水、某品牌矿泉水、某品牌纯净水和张江河流中的地表水，过滤后进样。 表1色谱质谱条件 三、 质谱参数优化 3.1 APCI 源与 ESI源灵敏度比较 采用 full scan， 在其他相同质谱条件下，色谱条件分别见上表，分别对1ppm的标准品进行了 APCI 源和 ESI 源的响应进行了比较。 图1ESI源与 APCI 源响应比较 从上图可以看出， ESI时，响应为1.54E6， 而 APCI 源，响应为3.45E6，因此，APCI 源响应更高，因此，本方法在 TSQ Vantage 上采用了 APCI 源分析。原因分析： APCI优于ESI 是因为本实验水相较多，达97%，有机相较少为3%，，有机相多对 ESI 源中有好处，会提高雾化效率，而APCI 对有机相的依耐性相对来说不及ESI， 所以 APCI响应信号值比ESI 高。 3.2 SIM模式与 SRM模式比较 采用 APCI源， SIM 模式(M+H=72.0) 和 SRM模式(M+H72.0-55.0)，其他条件相同，发现采用 SRM 模式，信噪比更高，谱图如下所示。因此，最终 SRM (M+H72.0-55.0)进行定量分析。 图2 SIM模式 NL： 图3 SRM模式 3.2 APCI 源正离子模式 SRM方法优化过程 根据 TSQ vantage 特点，比较了去簇电压以及 FWHM参数对灵敏度的影响。 3.2.1 FWHM选择0.7与0.2比较 图4 FWHM 选择0.2与0.7比较 从以上图可以看出，选择分辨率为0.2时，响应值为2.30E5， 比0.7时响应值3.45E5，降低了30%。但考虑到分辨率，虽然响应值降低，但还是选用了更高的分辨率值-0.2。 3.2.2 DCV 去簇电压选择比较 比较了 DCV 去簇电压的影响，如果当 DCV 为零与 DCV 为8时的响应值(DCV=8，为仪器自动优化值)。结果如下图所示， 当 DCV 为8时，响应值为9.0E5，而当DCV 为0时，响应值为2.3E5，因此，响应值提高了4倍。在 TSQ Vantage 上，对丙烯酰胺进行全扫描时，出现143峰，即71+71+1，丙烯酰胺的二聚体，通过调节 DCV 值发现，增加 DCV 值，143减小，而71增加，即丙烯酰胺二聚体向丙烯酰胺专化，这是由于电压增加，能量增加，导致其二聚体碎裂。 图5 DCV 电压不同比较 因此，最终选择了 DCV 为 8. 四、标准曲线及谱图 标准曲线如图所示，以峰面积定量，回归方程为 Y=9.5E5+2.9E6X，相关系数0.9999。 图6标准品谱图(以10ng/ml为例)及标准曲线图 五、样品谱图及分析结果 5.1样品分析 图7 Milipore 超纯水分析谱图 图8某品牌纯静水分析谱图 图9自来水分析谱图 图10某品牌矿泉水分析谱图 图11地表水分析谱图 以上样品分析结果表明，丙烯酰胺均未达到检出限。 5.2加标回收率实验 图12地表水加标回收率图(以加标 2ng/ml为例) 表2加标回收率结果 样品基质 实际浓度 加入浓度 测量值 回收率% (ng/ml) (ng/ml) 地表水 未检出 1 0.795 79.5 地表水 未检出 1 0.720 72.0 地表水 未检出 1 0.804 80.4 地表水 未检出 2 1.826 91.3 地表水 未检出 2 1.723 86.2 地表水 未检出 2 1.687 84.4 地表水 未检出 50 40.433 80.9 地表水 未检出 50 41.212 82.4 地表水 未检出 50 43.621 87.2 从以上数据可以看，回收率在80%以上。 5.3检出限 分析了最低浓度点0.1ng/ml，其信噪比达到3。因此，该方法的检出限(LOD)为0.1ng/ml. 图13 0.1ng/ml 谱图 六总结 通过对 TSQ vantage 质谱参数的优化，最终可以达到0.1ng/ml 的检出限，适合用于对地表水及饮用水的分析。 通过对 TSQ vantage 质谱参数的优化，最终可以达到 0.1ng/ml 的检出限，适合用于对地表水及饮用水的分析。