气流膨化薯片中丙烯酰胺检测方案(气相色谱仪)

使用 Bond Elut C18 样品前处理结合GC/MS分检检测气流膨化薯片中的丙烯酰胺 应用简报 食品检测与农业 作者 摘要 Pat Sasso安捷伦科技公司 自从十多年前发现了丙烯酰胺的形成并了解其形成原理以来，监管机构就对其浓度进行持续监测与报告，以收集其相关数据。本应用简报介绍了使用简单的固相萃取 (SPE)纯化流程结合使用 Agilent J&W VF-WAXms 气相色谱柱的GC/MS系统，对采用加热加压(气流膨化)工艺生产的新上市薯片中低浓度丙烯酰胺进行测定的方法。 Agilent Bond Elut SPE 柱和 VF-WAXms 色谱柱将潜在干扰因素降到最低，使复杂样品基质的分析更为可靠。 Agilent Technologies 前言 瑞典的研究人员首次在油炸土豆中测出了惊人的高浓度丙烯酰胺，但监管机构至今没有对其限量进行规定。究其原因，主要是低摄入量的丙烯酰胺对健康造成的影响，远不及这些食品中所含的饱和脂肪和胆固醇。最近，市面上出现了许多代替油炸烹饪的创新方式。气流膨化就是其中一种技术，这项技术被推崇为土豆等淀粉类食品更健康的生产方式。土豆中的天冬酰胺和淀粉经加热反应后可产生丙烯酰胺。如今，酶法去除天冬酰胺的方法已通过测试并具有良好的效果[1]。使用 HILIC 色谱柱的LC/MS/MS法得到了广泛认可[2]，同样也可以使用GC/MS法测量食物中的丙烯酰胺[3]。本文介绍的技术利用丙酮提取的样品前处理方法，可作为分散固相萃取(dSPE) 的替代工具帮助实验室更灵活地筛选样品，分散固相萃取技术也称为 QuEChERS(快速、简便、经济、高效、耐用和安全)[4]。 LC/MS/MS法分析丙烯酰胺的一个难点是，目标离子质量较低并会出现在溶剂簇区域，这个问题无法通过优化检测得到改善，而需要设法通过电喷雾离子源去除干扰离子。与 Florisil 和聚苯乙烯-二乙烯基苯(PS-DVB)等填料相比，使用 C18 SPE 柱可减少 GC/MS TIC 色谱图上的低质量数离子干扰。由于丙烯酰胺通过电子轰击电离产生的离子质量数较低且容易受到干扰，所以需要选择不会受到样品或其他样品前处理材料影响的两个离子(55，71amu)。本实验的样品前处理方法基于美国食品药品监督管理局方法草案[5]。将 VF-WAXms 固定相色谱柱切割5m后，可对丙烯酰胺等极性分析物实现更好的保留。另外一方面，低极性固定相保留较弱，可能产生共流出干扰。 材料与方法 将 Agilent 7890A 气相色谱仪与配备有惰性 El350 无涂层离子源的 Agilent 5975C 质谱仪联用。将 VF-WAXms 色谱柱切割为两部分，5m的部的安装在同类 GC/FID 上，用于评估运行结束后充分烘烤色谱柱所需的时间。丙烯酰胺购自 Sigma-Aldrich公司(目录号A3553-100G)。 ( 气相色谱 ) 色谱柱： Agilent J&W VF-WAXms， 30 m x0.25 mm， 0.25 pm (切割成25m)(部件号 CP9205) 样品前处理： Agilent Bond Elut C18， 1g，6mL (部件号 14256001) 样品： 1g粗磨气流膨化薯片载气： MSD 氩气， FID氢气用于评估烘烤时间，两种气体均为恒流1 mL/min村温箱升温程序： 100°℃(保持1min)， 然后以5°C/min 升温至200°℃， 再以25°C/min升温至260℃(保持15min)进样： 不分流， 1 min 时开启分流出口(30mL/min)，3 min 时开启载气节省(20mL/min)进样口温度： 150°C检测器： FID，用于评估260°℃下的烘烤时间MSD传输线辅助 260CBond Elut：气相色谱： Agilent 7890A GC进样器： Agilent 7693A 自动液体进样器，进样量 5 pLMS MS： Agilent 5975C 系列GC/MS， 配备惰性 350 El离子源和三轴检测器 溶剂延迟： 7 min MS条件： 300°℃(离子源)，150°℃(四极杆) SIM 模式： 质量数：55.00、71.00，驻留时间均为 100 ms安捷伦备件(除非另外说明) 干燥管： Pyrex离心管，锥底螺旋盖， 15mL， 带刻度 (Sigma-Aldrich 公司，目录号 CLS808215-12EA) 样品瓶： 棕色螺口盖(部件号5182-0716) 瓶盖： 蓝色螺口盖(部件号5282-0723) 样品瓶内插管： 玻璃/聚合物支物，250pL(部件号5181-1270) 进样针： 10pL(部件号5190-1483) 隔垫： 高级绿色不粘连隔垫(部件号5183-4759) 进样口衬管： 直接连连衬管(部件号G1544-80731) 标样 用丙酮配制10-1000 ng/mL丙烯酰胺标准溶液，用于考察线性和检测限。气流膨化薯片购自当地杂货店。在初步筛选后，使用空白萃取液作为稀释溶剂配制基质匹配标准系列。 3. 向样品中添加 100 ng/g (100 ppb)标样，测定其在土豆基质的回收率 4. 以4000 rpm 的转速离心5分钟 结果与讨论 5. 用4mL丙酮对 Bond Elut C18 SPE 管进行活化，抽真空1分钟除去多余丙酮 如图1所示，用于回收样品中丙烯酰胺的设备未产生任何共流出干扰。设备包括 SPE 装置、管、填料及相关塑料容器。 6.用收集管替换废液管 图1.由经SPE 和过滤处理得到的10 ng/g丙烯酰胺回收率样品的扫描模式色谱图，图中显示痕量丙烯酸盐附近的55 amu 离子，其洗脱时间与丙烯酰胺非常接近，但未造成干扰。硅胶基 SPE 吸附剂产生的低质量数离子干扰大于本实验所用的 C18 7. 上清液用玻璃毛进行过滤，取2mL上样至经过活化的Bond Elut C18柱中，在常压下进行洗脱 8. 再加入2mL洁净的丙酮，在常压下进行洗脱 9. 将洗脱液蒸干至最终体积为1mL 10.转移至样品瓶中待进样 图2显示了气流膨化基质中的共提取化合物，其中含有痕量的防腐剂或添加多种调味料时引入的红花籽油的脂肪酸。与使用丙酮的液体萃取法相比，经过 SPE 处理的样品非常干净。 图3的 SIM模式色谱图显示了加标样品提取物中 ng/g级丙烯酰胺的回收率。这里应该指出，如果初步筛选未检出待测物，则可以进行基质匹配校准。 图2.气流膨化薯片提取物的扫描模式色谱图，显示 Agilent J&W VF-WAXms GC 色谱柱在丙烯酰胺洗脱位置(12.6min)附近存在干扰，需通过烘烤除去少量高沸点溶质 图 3. Agilent J&W VF-WAXms GC 色谱柱在 SIM 模式下分析的加标样品，样品中分离出55和 71 amu 处的共提取碎片离子，故需要烘烤色谱柱 加标样品的回收率极高，说明 Bond Elut C18 SPE 可用于低浓度样品的分离。样品前处理的主要挑战之一是提取物的干燥流程，这一过程可造成保留时间的细微变化。基质中其他组分的含量远大于丙烯酰胺，因此可引起保留时间的细微变化。达到目标定量限所需的进样量为5pL。 图4为丙酮中标样的叠加色谱图，因为样品中的脂肪含量比油炸土豆低得多，因此将提取溶剂换成了美国 FDA公布的方法原稿中所用的丙酮。连续10次进样结果表明，虽然存在轻微的漂移，但进样间重现性良好，这充分证明 VF-WAXms 色谱柱的稳定性足以分析此类具有挑战性的复杂基质。样品基质匹配校准可避免这种漂移，提高分析的可信度。还可以结合使用微板流路控制技术(CFT)装置的反吹系统，缩短烘烤时间。 图4.常规样品10次进样分析所得的叠加色谱图，图中显示出由基质效应引起的保留时间偏移，而更多体现出 Agilent J&W VF-WAXms GC 色谱柱的稳定性以及 Agilent Bond Elut C18 SPE 的高回收率 Agilent J&W VF-WAXms 色谱柱能够分离所有可能影响气流膨化薯片基质中丙烯酰胺定量分析的离子。对致力于创新热处理淀粉类食品前处理替代技术的食品实验室而言，在Agilent Bond Elut C18 固相萃取柱上进行 SPE 净化可实现方法筛选。完成常规样品组分析后，需进行简单的日常维护，例如更换脏了的进样口衬管。将柱头切去几厘米也是一种明智之举，因为那里可能残留高沸点溶质。质谱离子源仍保持洁净，无需进行维护。 ( 参考文献 ) ( 1. “ Review o f methods for the reduction o f dietary contentand toxicity o f acrylamide"， Friedman & Levin WesternRegional Research Center， Agricultural Research Ser v ice，U.S. Department o f Agriculture， Albany， Ca.， Journal of Agricultural and Food Chemistry， 08/2008；56(15)： pp. 6113-40 ) 2. Fadwa Al-Taher. 使用 Agilent Bond Elut QuEChERS AOAC试剂盒及LC/MS/MS分析炸薯条中的丙烯酰胺。应用简报，安捷伦科技公司，出版号 5990-5940CHCN(2012)。http：//cn.agilent.com/cs/library/applications/5990-5940CHCN.pdf ( 3. B. Rothweiler， E. Kuhn， H. Prest.食品中丙烯酰胺的 GC/MS分析方法。应用简报，安捷伦科技公司， 出版号 5989-0602CHCN (2004)。 http：//cn.agilent.com/cs/library/applications/5989- 0602-72dpi.pdf ) ( 4. K. Mastovska， S.J. Lehotay. Agric. F ood Chem. 54， 7001 (2006) ) ( 5. U.S. FDA. Detection and Q uantitation o f Acrylamide in Foods.U.S. F ood and Drug Administration， Silver Spring， MD， USA (2003).http：//www.fda.gov/Food/FoodbornelllnessContamina nts/ChemicalContaminants/ucm053537.htm ) 更多信息 这些数据仅代表典型的结果。有关我们的产品与服务的详细信息，请访问我们的网站 www.agilent.com。 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线： 800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本资料中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 @安捷伦科技(中国)有限公司， 2013 2013年5月28日，中国出版 5991-2515CHCN Agilent Technologies 摘要自从十多年前发现了丙烯酰胺的形成并了解其形成原理以来，监管机构就对其浓度进行持续监测与报告，以收集其相关数据。本应用简报介绍了使用简单的固相萃取(SPE) 纯化流程结合使用Agilent J&W VF-WAXms 气相色谱柱的 GC/MS 系统，对采用加热加压（气流膨化）工艺生产的新上市薯片中低浓度丙烯酰胺进行测定的方法。Agilent Bond Elut SPE 柱和VF-WAXms 色谱柱将潜在干扰因素降到最低，使复杂样品基质的分析更为可靠。前言瑞典的研究人员首次在油炸土豆中测出了惊人的高浓度丙烯酰胺，但监管机构至今没有对其限量进行规定。究其原因，主要是低摄入量的丙烯酰胺对健康造成的影响，远不及这些食品中所含的饱和脂肪和胆固醇。最近，市面上出现了许多代替油炸烹饪的创新方式。气流膨化就是其中一种技术，这项技术被推崇为土豆等淀粉类食品更健康的生产方式。土豆中的天冬酰胺和淀粉经加热反应后可产生丙烯酰胺。如今，酶法去除天冬酰胺的方法已通过测试并具有良好的效果。使用HILIC 色谱柱的 LC/MS/MS 法得到了广泛认可， 同样也可以使用 GC/MS 法测量食物中的丙烯酰胺。本文介绍的技术利用丙酮提取的样品前处理方法，可作为分散固相萃取(dSPE) 的替代工具帮助实验室更灵活地筛选样品，分散固相萃取技术也称为QuEChERS（快速、简便、经济、高效、耐用和安全）。LC/MS/MS 法分析丙烯酰胺的一个难点是，目标离子质量较低并会出现在溶剂簇区域，这个问题无法通过优化检测得到改善，而需要设法通过电喷雾离子源去除干扰离子。与Florisil 和聚苯乙烯-二乙烯基苯(PS-DVB) 等填料相比，使用C18 SPE 柱可减少GC/MS TIC 色谱图上的低质量数离子干扰。由于丙烯酰胺通过电子轰击电离产生的离子质量数较低且容易受到干扰，所以需要选择不会受到样品或其他样品前处理材料影响的两个离子(55, 71 amu)。本实验的样品前处理方法基于美国食品药品监督管理局方法草案。将VF-WAXms 固定相色谱柱切割 5 m 后，可对丙烯酰胺等极性分析物实现更好的保留。另外一方面，低极性固定相保留较弱，可能产生共流出干扰。结论Agilent J&W VF-WAXms 色谱柱能够分离所有可能影响气流膨化薯片基质中丙烯酰胺定量分析的离子。对致力于创新热处理淀粉类食品前处理替代技术的食品实验室而言，在Agilent Bond Elut C18 固相萃取柱上进行SPE 净化可实现方法筛选。完成常规样品组分析后，需进行简单的日常维护，例如更换脏了的进样口衬管。将柱头切去几厘米也是一种明智之举，因为那里可能残留高沸点溶质。质谱离子源仍保持洁净，无需进行维护。