固相萃取-液质联用法同时测定食品中11种禁用工业染料

冯月超,何亚荟,王建凤,贾 丽,杨志超,刘 艳,范筱京*

(北京市理化分析测试中心,北京市食品安全分析测试工程技术研究中心,北京 100089)

 

:采用固相萃取净化技术、固相萃取-液质联用分离和测定粮食及肉制品中苏丹红G、苏丹蓝2、苏丹红7B、苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ、苏丹红Ⅲ、苏丹红Ⅳ、对位红、分散橙1、分散橙11、分散橙37共11种禁用工业染料。样品经正己烷提取,中性氧化铝固相萃取柱净化,采用C18柱,以10mmol/L乙酸铵-0.2%甲酸溶液(A)和甲醇-乙腈溶液(B)(7:3,V/V)为流动相,采用多反应监测(MRM)模式测定。11种染料的相关系数R2均大于0.99,回收率在70%~102%之间,方法精密度小于14%(RSD,n=6),检出限在0.02~0.8μg/kg。本方法灵敏度高、操作简单高效,适合于粮食及肉制品中11种禁用工业染料的定量及确证分析。

关键词:固相萃取;液质联用法;食品;工业染料

 

Simultaneous Determination of 11 Industrial Dyes in Foods by Solid Phase Extraction-Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

 

Feng Yue-chao,He Ya-hui,Wang Jian-feng,Jia Li,Yang Zhi-chao,Liu Yan,Fan Xiao-jing*

(Beijing Engineering Research Center of Food Safety Analysis, Beijing Center for Physical and Chemical Analysis, Beijing 100089, China)

 

Abstract:An ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS-MS) analysis method was established for the simultaneous determination of 11 industrial dyes such as Sudan red G, Sudan blue 2, Sudan red 7B, Sudan red Ⅰ, Sudan red Ⅱ, Sudan red Ⅲ, Sudan red Ⅳ, Para red, Disperse orange 1, Disperse orange 11, and Disperse orange 37 in foods. Samples were extracted with n-hexane, and cleaned up sequentially by neutral alumina column and solid phase extraction column. The separation was performed on an ACQUITY UPLC BEH C18 column, using a mixture of 0.2% formic acid in water with 10 mmol/L ammonium acetate and methanol-acetonitrile (7:3,V/V) as the mobile phase, and then analyzed in the multiple reaction monitoring (MRM) mode.The correlation coefficients were above 0.99, the average recoveries were 70%–102% with relative standard deviations (RSD, n = 6) lower than 14%. The limits of detection of the method were 0.02–0.8 μg/kg. This UPLC-MS-MS method is simple, effective and sensitive, and can be suitable for the determination and confirmation of residues of 11 bannedindustrial dyes in foods.

Key words:solid phase extraction;ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS-MS);food;industrial dyes

中图分类号:O658 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2013)24-0174-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201324036

向食品中加入色素可以改变食品的观感,增加食品的可接受性,我国允许食品中加入可食用色素,但是有些不法商贩为了降低成本,使用一些成本低廉的非食用工业染料加入到食品中,给人民健康带来了极大的安全隐患,因此迫切需要开发出食品中禁用染料的测定方法。

苏丹红类染料已经发现被加入到辣椒粉和辣椒油中,关于食品中苏丹红类禁用染料的检测研究已引起了各国专家的广泛重视。目前,检测此类物质的方法主要包括免疫法[1]、电化学分析法[2]和薄层色谱法[3],但这3种方法存在假阳性误判、灵敏度低、选择性和分析通量不足的问题。而气质联用法[4]适用于高熔点难挥发的染料,液相色谱法[5-12]适用范围广泛,对样品前处理的要求不高,是测定染料较为常用的方法,但这种方法存在定性差的缺点。超高效液相色谱联用质谱法[13-20]克服了以上方法的缺点,具有检测时间短、分离度高、定性定量准确的特点。宁啸骏等[14]采用液质联用法建立了同时测定4种苏丹红类和对位红染料的检测方法,陈焕文等[15]研究了电喷雾解析电离质谱法对食品中4种苏丹红染料的快速检测方法,冯家力[16]、Ma Ming[17]、Calbiani[18]等都采用萃取的前处理方法测定了4种苏丹红染料,赵珊等[19]采用直接萃取法测定了饮料中的27种染料,但是粮食和肉制品中染料测定的研究未见报道。本实验采用中性氧化铝柱对样品进行净化、超高效液相色谱-串联质谱(ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS-MS)法测定,同时测定了粮食和肉制品中苏丹红类染料、分散类染料和对位红共11种脂溶性染料,结果准确可靠,提高了分析效率。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

两种粮食样品小米、玉米粉和两种预包装熟肉制品香肠、猪头肉 市购。

标准品:分散橙1、分散橙11、分散橙37、苏丹红G、苏丹蓝2、苏丹红7B、苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ、苏丹红Ⅲ、苏丹红Ⅳ、对位红品 德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。各标准品用丙酮配制成质量浓度为200mg/L(按纯度标示折算)的单标准储备液。

ACQUITY超高效液相色谱-Xevo TQ-S四极杆串联质谱仪 美国Waters公司;4K15高速冷冻离心机 美国Sigma公司;恒温水浴氮吹仪 美国Organomation公司;KQ-500DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;中性氧化铝柱(1g,3mL) 德国CNW技术公司。

1.2 方法

1.2.1 样品的前处理方法

1.2.1.1 样品的提取

称取粉碎并混合均匀的粮食或者肉制品样品2.5g于离心管中,加入2g无水硫酸钠及10mL正己烷,匀质后,于超声振荡器上振荡20min后离心,吸取正己烷层于旋转蒸发瓶,残渣再用10mL×2正己烷超声萃取两次,合并正己烷层,于旋转蒸发器上蒸发至近干,将浓缩液用正己烷转移定容至10mL容量瓶中。

1.2.1.2 样品的净化

参考张胜邦等[4]的方法并略有改进:首先用6mL正己烷活化氧化铝小柱,取2mL提取液上柱,用2mL正己烷清洗,用5%丙酮-正己烷溶液6mL洗脱,洗脱液氮气吹干后,用乙腈定容于1mL。

1.2.2 液相色谱与质谱条件

1.2.2.1 UPLC条件

色谱柱:ACQUITY UPLC BEH C18(1.7µm,2.1mm×50mm);流动相:A:甲醇-乙腈(7:3,V/V);B:10mmol/L乙酸铵-0.2%甲酸溶液;流速:0.3mL/min。柱温:30℃;样品室温度:15℃;进样量:10µL。洗脱梯度程序:0~1min,10%~30% A;1~3min,30%~55% A;3~7min,55%~70% A;7~10min,70%~90% A。

1.2.2.2 质谱条件

离子源:电喷雾离子源;检测方式:多反应监测模式(multiple reaction monitoring,MRM);毛细管电压:2.5kV;离子源温度:150℃;脱溶剂温度:500℃;脱溶剂气流量:1000L/h;锥孔气流量:50L/h;碰撞气体为氩气,其他参数见表1。扫描方式为正离子扫描。

表 1 11种物质的质谱条件

Table 1 MS parameters for the analysis of 11 industrial dyes

序号

化合物

保留时

间/min

相对分

子质量

CAS号

母离子

(m/z)

子离子

(m/z)

锥孔

电压/V

碰撞能

量/V

1

苏丹红Ⅰ

8.88

248.3

842-07-9

249.1

92.20*

24

26

156.0

24

14

2

苏丹红Ⅱ

10.43

276.3

3118-97-6

277.2

120.9*

22

22

156.0

22

14

3

苏丹红Ⅲ

11.26

352.4

85-86-9

353.2

76.90*

34

24

91.80

34

30

4

苏丹红Ⅳ

12.95

380.4

85-83-6

381.3

91.0*

38

22

224.4

38

24

5

苏丹红G

8.88

278.3

1229-55-6

279.3

108.0

24

34

123.0*

24

20

6

苏丹红7B

12.40

379.5

6368-72-5

380.4

115.0

28

44

183.1*

28

16

7

苏丹蓝2

10.63

350.5

17354-14-2

351.5

249.3

46

20

251.2*

46

28

8

对位红

8.14

293.3

6410-10-2

294.2

127.9

20

28

156.0*

20

20

9

分散橙1

9.13

318.3

2581-69-3

319.3

122.0*

38

22

169.1

38

22

10

分散橙11

5.33

237.3

82-28-0

238.1

167.4*

50

30

223.0

50

26

11

分散橙37

8.34

392.2

13301-61-6

392.2

133.1

38

36

351.2*

38

20

 

注:*.定量子离子。

2 结果与分析

2.1 UPLC条件的优化

本实验采用ACQUITY UPLC BEH C18柱,11种染料均获得了理想的分离效果。流动相A液采用乙腈和甲醇的混合液,增加了洗脱能力,B液采用乙酸铵和甲酸的溶液使正离子更容易电离。11种染料的标准溶液质谱图见图1。

485428.jpg 

485452.jpg 

485470.jpg 

485486.jpg 

485501.jpg 

485516.jpg 

485533.jpg 

485554.jpg 

485574.jpg 

485592.jpg 

485610.jpg 

图 1 11种染料标准溶液的选择离子流图

Fig.1 MRM chromatograms of 11 industrial dyes

2.2 质谱条件的优化

本实验将11种染料单标储备液分别稀释成500ng/mL的工作液,分别以流动注射的方式在正离子模式下进行母离子全扫描,确定分子离子峰,再分别以待测物的分子离子峰为母离子对其子离子进行全扫描,选择两个特征离子,以信噪比高、峰形好、干扰小的离子作为定量离子对,优化碰撞能量和锥孔电压使离子对的响应达到最大值,得到的母离子均为[M+H]+。

2.3 前处理条件的优化

本方法在GB/T 19681—2005《食品中苏丹红染料的检测方法》前处理方法基础上加以改进。实验发现,正己烷提取的次数越多,回收率越大,本实验最终选择采用30mL正己烷分3次提取,既节约试剂又能得到较高的回收率。提取液浓缩定容于10mL后,取2mL浓缩液上机(相当于0.5g样品),当上样量超过3mL时,可见色带已经进入氧化铝柱的底端,为了防止被测物的损失,选择上样量2mL,淋洗液体积2mL。

2.4 方法检出限及线性方程

配制11种染料的系列标准混合溶液,以染料质量浓度(x,ng/mL)和峰面积(y)做标准曲线,计算得到线性方程和相关系数(R2),见表2。根据标准工作曲线最低质量浓度点的响应值进行计算,以信噪比RSN=3时对应的目标化合物含量为方法的检出限(LOD),LOD范围在0.02~0.8μg/kg。

表 2 11种染料的线性方程、相关系数(R2)和检出限(LOD)

Table 2 Linear equations, linear ranges and LOD for 11 industrial dyes

序号

化合物

线性范围/(ng/mL)

线性方程

相关系数(R2)

LOD/(μg/kg)

1

苏丹红I

1~100

y=3167.27x+889.315

0.9993

0.2

2

苏丹红Ⅱ

1~100

y=19081.10x-3580.16

0.9984

0.3

3

苏丹红Ⅲ

1~100

y=6923.58x-2292.98

0.9991

0.4

4

苏丹红Ⅳ

1~100

y=284.14x+332.31

0.9998

0.4

5

苏丹红G

1~100

y=25514.20x+4449.47

0.9998

0.3

6

苏丹红7B

0.1~10

y=16717.20x-215.56

0.9988

0.04

7

苏丹蓝2

0.1~10

y=30204.60x+1819.55

0.9980

0.02

8

对位红

0.5~10

y=424.49x-61.538

0.9986

0.2

9

分散橙1

2~200

y=6362.05x-1881.60

0.9982

0.3

10

分散橙11

2~200

y=1022.6x-332.99

0.9997

0.8

11

分散橙37

0.1~10

y=10649.70x+7.05

0.9981

0.04

 

 

2.5 方法的回收率和精密度

选择不含工业染料的两种粮食样品小米、玉米粉,两种预包装熟肉制品香肠、猪头肉,采用以上方法分别测定样品的添加回收率,结果见表3。各个染料的回收率范围在70%~102%之间,相对标准偏差(RSD)范围在0.7%~13.3%之间。

表 3 方法的回收率和精密度结果(n=6)

Table 3 Recovery and RSD for 11 industrial dyes in spiked foods (n = 6)

序号

化合物

添加量/

(μg/kg)

回收率/%

 

RSD/%

小米

(S1)

玉米粉

(S2)

香肠

(S3)

猪头肉

(S4)

 

小米

(S1)

玉米粉

(S2)

香肠

(S3)

猪头肉

(S4)

1

苏丹红I

200

89.7

92.3

76.7

98.7

 

10.0

9.3

5.9

3.3

2

苏丹红Ⅱ

200

73.7

76.7

74.0

75.3

 

4.1

2.0

3.6

5.4

3

苏丹红Ⅲ

200

73.7

85.0

74.3

71.7

 

2.1

4.2

2.1

1.6

4

苏丹红Ⅳ

200

97.0

75.0

73.7

75.0

 

2.1

1.3

5.1

4.0

5

苏丹红G

200

86.3

73.3

95.3

75.0

 

3.5

3.1

9.7

2.3

6

苏丹红7B

20

84.7

95.7

70.7

77.7

 

7.9

8.7

2.2

0.7

7

苏丹蓝2

20

86.3

84.0

74.0

74.3

 

2.7

2.1

3.6

0.8

8

对位红

20

78.0

83.7

75.3

84.7

 

2.2

1.4

2.0

3.9

9

分散橙1

400

77.7

71.3

71.3

84.3

 

7.1

2.1

0.8

0.7

10

分散橙11

400

101.3

84.7

82.7

96.3

 

9.7

13.3

9.4

1.6

11

分散橙37

20

70.7

73.0

76.7

79.3

 

1.6

1.4

9.4

3.9

 

 

2.6 样品的测定

采用本方法分别测定了香肠、腊肉、酱卤肉等肉制品和紫米、绿豆、面条等粮食制品中的11种禁用染料,结果均未检出。

3 结 论

本研究采用正己烷为提取液、中性氧化铝柱净化、超高效液相色谱串联质谱法测定,可以同时分析样品中11种脂溶性工业染料。该方法检出限范围0.02~0.8μg/kg,与采用液质联用法测定染料的参考文献[12-18]相比更低,能够满足检测的要求,本方法适用于粮食制品及肉制品中11种脂溶性禁用染料的测定。

参考文献:

[1] 唐勇, 琚春梅, 魏钟杰, 等. 苏丹红Ⅰ、Ⅲ和对位红竞争性ELISA检测方法的初步建立[J]. 食品科学, 2008, 29(8): 523-524.

[2] 张文德. 食品中苏丹红Ⅰ号的单扫示波极谱测定法[J]. 中国食品卫生杂志, 2006, 18(4): 317-319.

[3] 张杨. 薄层层析法测定苏丹红的方法探讨[J]. 中国卫生检验杂志, 2006, 16(5): 559-560.

[4] 张胜邦, 韩超, 刘继东, 等. 食品中苏丹红Ⅰ~Ⅳ及对位红的GC-MS/SIM法研究[J]. 中国食品学报, 2009, 9(2): 187-193.

[5] 吴银良, 李存, 刘勇军, 等. 高效液相色谱法快速测定鸭肉和鸭蛋中苏丹红染料[J]. 分析化学, 2008, 36(6): 843-845.

[6] 吴敏, 林建忠, 邹伟, 等. 高效液相色谱法同时测定食品中对位红和苏丹色素等8种脂溶性染料[J]. 分析测试学报, 2006, 25(3): 74-76.

[7] 刘珺, 弓振斌. 高效液相色谱-柱后在线光化学衍生荧光检测法测定辣椒油中4种苏丹红染料[J]. 色谱, 2012, 30(6): 624-629.

[8] 王菡, 储晓刚, 曹远银. 肉制品中非法添加色素的高效液相色谱快速检测方法[J]. 现代科学仪器, 2011(1): 90-95.

[9] 梁玉英, 冯家望. 高效萃取体系RP-HPLC测定食品中的对位红和苏丹红[J]. 现代食品科技, 2011, 27(6): 715-718.

[10] 刘敏, 李小林, 别玮, 等. 固相萃取-高效液相色谱法同时测定调味品中15种工业合成染料[J]. 色谱, 2011, 29(2): 162-167.

[11] 吴银良, 杨挺, 赵健, 等. 固相萃取高效液相色谱法测定辣椒油中苏丹红和对位红染料[J]. 食品科学, 2009, 30(16): 243-246.

[12] 侯晓林, 孙英健, 吴国娟, 等. 基质固相分散术-UPLC 法检测禽蛋中对位红和苏丹红[J]. 食品科学, 2010, 31(24): 285-288.

[13] 宁啸骏, 王丁林, 虞成华, 等. UPLC-MS/MS同位素内标法测定食品中对位红、苏丹红Ⅰ~Ⅳ的研究[J]. 质谱学报, 2009, 30(1): 41-46.

[14] 宁啸骏, 葛宇, 王丁林, 等. 超高效液相色谱-电喷雾串联质谱测定食品中对位红的检测方法研究[J]. 食品科技, 2007, 32(11): 189-193.

[15] 陈焕文, 张燮, 罗明标. 电喷雾解析电离质谱法对食品中苏丹红染料的快速检测[J]. 分析化学, 2006, 34(4): 464-468.

[16] 冯家力, 王一红, 丁力, 等. 食品中苏丹红系列染料的液相色谱-质谱/质谱检测方法研究[J]. 实用预防医学, 2005, 12(6): 1454-1458.

[17] Ma Ming, Luo Xubiao, Chen Bo, et al. Simultaneous determination of water-soluble and fat-soluble synthetic colorants in foodstuff by high-performance liquid chromatography-diode array detection-electrospray mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography A, 2006, 1103(1): 170-176.

[18] Calbiani F, Careri M, Elviri L, et al. Development and in-house validation of a liquid chromatography-electrospray-tandem mass spectrometry method for the simultaneous determination of Sudan Ⅰ, SudanⅡ, SudanⅢ and SudanⅣ in hot chilli products[J]. Journal of Chromatography A, 2004, 1042: 123-130.

[19] 赵珊, 张晶, 杨奕, 等. 超高效液相色谱-电喷雾串联四极杆质谱法检测果汁和葡萄酒中的27种工业染料[J]. 色谱, 2010, 28(4): 356-362.

[20] 喻凌寒, 宋之光, 牟德海, 等. 液相色谱-离子阱质谱联用分析食品中的对位红[J]. 分析测试学报, 2006, 25(5): 86-88.

 

收稿日期:2013-03-24

基金项目:北京市科技专项(Z111106055311093)

作者简介:冯月超(1978—),女,助理研究员,硕士,研究方向为分析化学。E-mail:fengyuechao@126.com

*通信作者:范筱京(1958—),女,副研究员,本科,研究方向为分析化学。E-mail:fanxiaojing2003@163.com