液相色谱串联质谱法测定饮用水中的丙烯酰胺

本文基于Thermo Scientific TSQ Fortis Plus三重四极杆串联质谱平台，根据新国标《生活饮用水标准检验方法》GB/T 5750中新增加 的丙烯酰胺液相色谱质谱分析法，直接进样测定水质中丙烯酰胺。结果表明丙烯酰胺在Acclaim RSLC 120 C18柱上得到良好的保 留，可以获得优异的峰形和重现性，可有效排除样品基质干扰。该方法前处理简单方法简单、灵敏度高、线性范围宽、回收率好， 直接进样即可满足GB5749-2022法规的限量要求，适用于日常生活饮用水、瓶装水中丙烯酰胺的检测。ThermoFisherSCIENTIFICAN_LSMS_23016 液相色谱串联质谱法测定饮用水中的丙烯酰胺 孙银彭倩崔舒 云 郭藤徐 牛 生 赛默 飞 世 尔科技 (中 国)有限 公司 关键词： TSQ Fortis Plus ， 三重四极杆质谱仪，生活饮用水， GB/T 5750，丙烯酰胺 本文基于赛默 飞T SQ Fortis Pl u s 液相色 谱 串 联 三重 四 极杆质谱 平 台 ，建立了生活饮用水 中 丙烯酰胺含量测定的方法。方 法 选 用 A c c l a i m RSL C 120 C18柱 ， 以甲醇 -水(水相中含 0.1%甲 酸)为流 动 相 进 行等度洗脱，流速0.3 mL/m i n ， 柱 温 35℃。该 方 法采 用 内 标 法 定量，对常见水样进行方法学验证分析，结果 表明 在 0.05~50 ng /mL 浓 度 范 围内，丙烯酰 胺 线性相关系数为 0.9996； 丙烯酰胺在0.5、5.0、20.0 n g/mL 三个不同 浓 度水平 样品加 标 回收率在95.4%-105.9%之间，相对标准偏差在2.0%以 内。该方法前处理简单，检 测 结果稳定 可 靠，灵敏度高，能 够满足生活饮用水 、瓶装水 中 丙 烯酰胺的检测。 引言 丙烯酰胺可以通 过 食品美拉德 反 应而产生，广泛 存 在于油炸、焙烤等高温处理的食品当中。同时 它也是 一 类 重 要 工 业 合成化 工原料 。聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺均聚合而成的线性高分子聚 合 物 ，在水处理以 及 食品行业，聚丙烯酰胺通常 作 为絮凝剂。然而 其 在生 产 、使用的过程 中可 能会缓慢释放 出 丙烯酰胺 单 体。通过饮食进入人体，可能会给人体健康带来潜在的危害，目前研究表明过量的接触 丙 烯酰胺会导致神经毒性、遗传物质 损伤和基因突变，故其被国 际 癌症研 究机 构列为“可 能 对人致 癌物质”，属于2A类致癌物。 世界卫生 组 织 规 定 生活饮用 水 中的丙烯酰胺最 高限 量 不 超 过0.5ug/L 。 《生活饮用 水 卫生标准》(GB 5749-2022) 和《地表水环 境质量标准》(GB 3838-2002) 中 规定的丙烯酰 胺 限量标准也均 为 0.5 pg/L 。目前 ，国内外测定痕量丙烯酰胺 的 方法主要有高 效液 相 色谱法，气 相色谱-质 谱 联用法以及衍 生 化法等。之前 ，国 内 生活饮用 水中 丙 烯 酰胺的检测主要参照GB/T 5750.8-2006《生活饮用 水 标准检验方法 有 机物指标》，首先 对丙烯酰胺进 行 衍生，然后 采 用GC -ECD 法检测，该方法前处理 过 程繁杂， 定 量时容易受到背景组 分 的 干 扰；本 文 采用赛默飞三重四极杆 液质联用仪TSQ For it s Plus， 参考2022年初 发 布的GB/T5750.8《生活饮 用 水 标准检验方法第8部分：有机物指 标 》征 求 意见 稿，通 过 直接进样方法建 立 了 生 活饮用水中丙烯酰胺的检测方 法，该方法无需固 相 萃取富集，特异性强，灵敏度高， 可 供 相 关检测人员参考。 实验部分 1仪 器 配 置 T h ermo Scie n t ificTM Vanqu i sh F l ex二元超高效液相色谱仪； T h e rmo S c i e nt ifi c TM T S Q F o rti s Plus 三重四极杆质谱仪； 2试剂及 标 准品 丙烯酰胺 标 准品、质谱级甲醇、超纯水 、质 谱 级甲酸； 3仪器 分 析 条 件 3.1液 相色谱条件 色 谱柱： Acclaim R SLC 120 C 18， 150×2.1 mm， 2.2p m (P /N ：071399)；流动相：水 相 -0.1%甲 酸 水 ；有机相-甲醇；流速：0.3mL/min；柱温：35℃；等度洗脱：水 相 /有机 相 =98/2；洗脱时 间 ： 5 min； 3.2质谱条件 离 子 源：：可 加 热电喷雾离子源(H -E S I)；监测模式：多反应 监测模式(SR M)；扫描模式：正离子 模 式；质谱条件：喷雾电 压：4500V；蒸发 温 度 ：350℃；离子传输管 温 度 ：300℃；鞘 气：35 Arb；辅助气：： 10 Arb ， Q 1分辨率(FWH M )： 0.7， Q2分辨 率 (FWHM)：1.2；碰撞气压力：2mTorr； 丙 烯酰胺及其 同 位 素 选择反应监测离子对 参 数见表 1。 表1丙烯酰胺及同位素质谱参数 化合物 母离子 子离子 碰撞能 Tube Lens Source Fragmentation (m/z) (m/z) (V) (V) (V) 54.9* 11 63 21.2 丙烯酰胺 72.0 43.9 20 63 21.2 27.1 20 63 21.2 C13-丙烯酰胺 75.0 57.9* 11 64 21.2 带*为定量离子 3.3标 准 溶 液的配 置 3.3.1标 准品 丙烯酰胺和 丙 烯酰胺-D3同位素内标标准溶液，浓度均 为 100 p g /m L (购于阿尔塔科技)。 3.3.2储备液 精确吸取上述适量的丙烯酰胺以及丙烯酰胺-D 3同 位 素内标标准品溶液，用 水 稀释配置成1.0 pg/m L 的储备液 。 3.3.3标准曲线溶液 用 实验室去离子水 为 溶剂，通过逐级稀释的方式 分 别制备浓度0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0和50.0 ng/m L 的 标 准工作曲 线 ，且每个工作曲线溶液中 内 标的浓度 为 5.0 n g /mL。 3.4样 品 前处理 取 适 量水样样品过亲水PTFE滤膜过滤，取 中 段过滤后 的 水样 1.0m L，置 于 棕色样品瓶中，加 入 内 标(1.0 mg /L 加 5.0 pL)，混匀后 直接上机检 测 。 4结果与讨 论 4.1标准品及内标 物 的色 谱图 按3.3.3制备浓度为5.0 ng/m L 的 丙烯酰胺标准工作溶液，含有5.0 ng/mL的丙烯酰胺内标物。TSQ F or t i s Plu s 采集 的 化合物 的 离子流 图 ，如图1所 示。 counts 2.302； Acrylamide min 4.0e4- 3.0e4-2.0e4-1.0e4- 0.0e0- -5.0e3- counts 2.302； Acrylamide-C13 min 图1丙烯酰胺SRM色谱图 (5.0 ng/mL， 左图)和丙烯酰胺-D3色谱图(5ng/mL ， 右图) 4.2线 性范 围及 检 测 限 丙烯酰胺线性评 估 采用内标法 ，以 丙 烯酰胺和 丙 烯酰胺-D 3内标浓度的 比 值为横坐标，丙 烯 酰胺 峰面积和 丙 烯酰胺-D 3内 标的峰面 积 比 值为纵坐标绘制标 准 曲线。线性范围0.05-50.0 ng /mL， 所 得丙烯酰胺 标 曲线性相关 系 数R=0.9996，表明 线 性关 系 良 好，丙烯 酰胺线性关系图，见 图2。 图2.丙烯酰胺校准曲线线性范围 0.05-50.0 ng/mL 图 3为 各个 低浓度级别丙烯酰胺的谱图展示 ，在 低 至 0.2 ng/m L 的 条 件下，该方法仍然 可 以获得非常好的响 应 ，以 低 浓度样品的3倍 信噪比计算 丙 烯酰胺的方法检出限 (LOD)为0.002 n g/m L ， 采用直接进样的方式即可满足生活饮用水卫生标准的 限 值 以 及检测方法检 测 限 的要求。 图3溶剂空白和不同浓度的丙烯酰胺的色谱图 4.3方法准确度 和 精密度 实验取实验 室 自来水，以及品牌矿泉水作为验证基质，分 别添加低、中 、高 三 个 浓度 水 平 (分 别为0.5、5.0和20.0 ng /mL)， 每个 加标水平 重 复测定6次，来评价方法的准确度和精密度，方法学验证结果如表2所示。从 表中可以看出各基质 样 品中丙烯酰胺的回 收 率在 95.4%-105.9%之 间 ，相对标准偏差均小于2%，表明该方法具有良好的 准 确度和精密度，检测结果稳定可靠。 表2自来水和矿泉水方法学验证结果 基质样品 添加浓度(ng/mL) 加标回收率(%) RSD (%， n=6) 自来水 0.5 95.4 1.64 5.0 99.8 0.96 20.0 98.9 0.42 矿泉水 0.5 96.1 1.06 5.0 105.9 0.57 20.0 99.6 0.28 结论 本 文 基于 T her mo Scie n t i f i c T S Q F o r t is Plu s 三重 四 极 杆 串 联质谱平 台 ，根据新国标《生活饮用 水 标准检验方法》GB/T 5750中 新增加 的丙烯酰胺液相色谱质谱分析法，直 接进 样 测 定 水质 中 丙烯酰胺。结 果 表明丙烯酰胺在Ac c l ai m RSLC 120 C 18柱上得到良好 的 保 留，可 以 获得优异的 峰 形和 重 现性，可 有 效排除 样 品 基 质干扰。该 方法前处理简单方法简单、灵敏度高 、线性范 围 宽、回收率好，直 接 进 样 即可满足GB5749-2022法 规 的限量要求，适用于日常生活饮用水、瓶装水中 丙 烯酰 胺 的检测。 GB/T 5750.5《生活饮用 水 标准检验方法第5部分：无 机非金属指标》编制说明。 G B 5749-2022《生 活饮 用 水卫 生 标准》。