超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱法检测饮料中7种甜味剂
作者: 傅雅丽
摘 要:建立一种超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱法,同时检测饮料中的7种合成甜味剂(甜蜜素、糖精钠、安赛蜜、阿斯巴甜、阿力甜、纽甜和三氯蔗糖)的含量。将无蛋白饮料样品进行脱气,用甲醇-水(1∶1,V/V)溶液稀释;高蛋白饮料用甲醇-水(1∶1,V/V)溶液超声提取,用10%亚铁氰化钾和20%乙酸锌除去蛋白质,稀释过滤制成供试品溶液。用C18柱分离,以0.1%甲酸-5 mmol甲酸铵溶液/乙腈系统为流动相,经超高效液相色谱分离,电喷雾串联四极杆质谱进行检测。7种甜味剂在10 min内有效分离,检出限均为0.125 μg·kg-1(三氯蔗糖为0.250 μg·kg-1)。在线性范围(10~50 μg·L-1)内,线性相关系数>0.995,3个添加水平的平均回收率为78.2%~102.5%,相对标准偏差为2.31%~10.70%。本方法简单高效、灵敏度高,可以满足饮料相关甜味剂的检测。
关键词:超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱;甜蜜素;糖精钠;安赛蜜;阿斯巴甜
Rapid Determination of 7 Sweeteners In Beverages by Ultra-high Performance Liquid Chromatography-Triple Quadrupole Tandem Mass Spectrometry
FU Yali
(Huangshi Institutes for Food and Drug Control, Huangshi 435000, China)
Abstract: An ultra-high performance liquid chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry method for simultaneous determination of 7 synthetic sweeteners (cyclamate, sodium saccharin, acesulfame, aspartame, alite, neotame, sucralose) in beverages was developed. The protein free beverage samples were degassed and diluted with methanol water (1∶1, V/V) solution; the high protein beverage was extracted with methanol water (1∶1, V/V) solution by ultrasound. The protein was removed with 10% potassium ferrocyanide and 20% zinc acetate, and diluted and filtered to prepare the test solution. Separated by C18 column, using 0.1% formic acid-5 mmol ammonium formate solution / acetonitrile system as mobile phase, separated by ultra-high performance liquid chromatography, and detected by electrospray spray tandem quadrupole mass spectrometry. The seven sweeteners were separated effectively within 10 min, and the detection limit was 0.125 μg·kg-1 (sucralose 0.250 μg·kg-1). In the linear range (10~50 μg·L-1), the linear correlation coefficient is >0.995, the average recovery of the three additive levels is 78.2%~102.5%, and the relative standard deviation is 2.31%~10.70%. The method is simple, efficient and sensitive, and can meet the detection of beverage related sweeteners.
Keywords: ultra-high performance liquid chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry; cyclamate; sodium saccharin; acesulfame; aspartame
甜味剂是一类赋予食物甜味的食品添加剂,被广泛地用于饮料中。我国批准使用的甜味剂已经增加到20个品种。随着食品工业的快速发展,为了改善各种单体甜味剂的不良口感和后味,饮料中甜味剂也越来越趋向于复配使用。为保证甜味剂的使用安全,《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》(GB 2760—2014)明确规定了其使用的范围及最大使用量。
目前,我国现行的一些甜味剂检测标准大多是针对单一的甜味剂,涉及检测的甜味剂种类也比较局限,无法满足一次多检的需求。为了提高检测效率,本文建立了一种超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱法分析方法同时检测饮料中7种甜味剂(甜蜜素、糖精钠、安赛蜜、阿斯巴甜、阿力甜、纽甜和三氯蔗糖)的含量,简单快速、灵敏度高,希望能提供参考[1]。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
三氯蔗糖标准溶液(A-CHEMTEK公司);食品甜味剂糖精钠溶液标准物质(中国计量科学研究院);阿斯巴甜标准溶液、纽甜标准溶液(均来自安谱实验科技股份有限公司);水中阿力甜、水中甜蜜素、水中安赛蜜(均来自北京坛墨质检科技有限公司)。
乙腈(质谱纯,默克公司);甲酸(色谱纯,安谱科技);甲醇(分析纯,国药集团)。
实验室用水来自Milli-Q超纯水系统。
1.2 仪器与设备
Waters Xevo TQD三重四极杆液质联用仪(沃特斯公司);超声仪(鼎泰恒胜);离心机(Backman coulter)。
1.3 标准溶液的配制
分别精密量取甜蜜素、糖精钠、安赛蜜、阿斯巴甜、阿力甜、纽甜和三氯蔗糖标准溶液适量,用甲醇-水(1∶1)溶液稀释成1 μg·mL-1的甜味剂混合标准中间液。分别精密量取上述甜味剂混合标准中间液0.100 mL、0.150 mL、0.200 mL、0.250 mL、0.375 mL和0.500 mL至10 mL容量瓶中,用空白饮料基质配制成系列标准工作溶液浓度为10 ng·mL-1、15 ng·mL-1、 20 ng·mL-1、25 ng·mL-1、37.5 ng·mL-1和50 ng·mL-1,现配现用。
1.4 仪器条件
1.4.1 色谱条件
色谱柱:Waters Acquity UPLC BEH C18(50 mm×2.1 mm,1.7 μm);进样量:5 μL;柱温:40 ℃;流动相:A:0.1%甲酸-5 mmol甲酸铵溶液;B:乙腈;梯度洗脱:0~3 min,90%A;3~3.1 min,90%A→60%A;3.1~7.5 min,60%A;7.5~8 min,60%A→90%A;8~10 min,90%A;流速:0.2 mL·min-1。
1.4.2 质谱条件
离子源:ESI;扫描方式:负离子扫描;毛细管电压:2.5 kV;源温度:150 ℃;脱溶剂温度:450 ℃;锥孔气体流量:50 L·Hr-1;脱溶剂气体流量:1 000 L·Hr-1;检测方式:多反应监测扫描模式(MRM)。具体质谱参数见表1。
1.5 样品处理
1.5.1 碳酸饮料、果汁饮料、茶类饮料
取100 mL样品,超声脱气20 min。称取2 g(精确至0.01 g)试样于50 mL容量瓶中,用甲醇-水(1∶1)溶液稀释并定容至刻度,过0.22 μm有机滤膜﹐供上机测定。
1.5.2 含乳饮料、植物蛋白饮料、咖啡类饮料
称取2 g(精确至0.01 g)试样于50 mL离心管中,加入20 mL甲醇-水(1∶1)溶液,超声提取20 min,加入2 mL的10%亚铁氰化钾溶液和2 mL20%乙酸锌溶液,于5 000 r·min-1速率下离心5 min,取上清液于50 mL容量瓶中,加入甲醇-水(1∶1)溶液稀释并定容至刻度,过0.22 μm有机滤膜﹐供液相色谱-质谱仪测定。
2 结果与结论
2.1 流动相的选择
分别用纯水、0.1%甲酸溶液和0.1%甲酸
-5 mmol·L-1甲酸铵溶液作流动相水相,以甲醇和乙腈作为有机相进行试验。优化目标化合物质谱参数条件时,发现甜蜜素、安赛蜜在负离子模式下的特征碎片离子响应值比正离子模式更优。负离子条件下,0.1%甲酸-5 mmol·L-1甲酸铵溶液偏碱性,可以促使解离,响应值高于纯水、0.1%甲酸溶液,较适合作为流动相。甲醇和乙腈均能很好地分离7种化合物,乙腈出峰时间更快,故最终确定流动相为0.1%甲酸
-5 mmol·L-1甲酸铵溶液和乙腈。
2.2 各物质线性范围及检出限
各目标物质在10~50 μg·L-1线性相关良好,相关系数均大于0.995,满足日常检测浓度的需求。以信噪比(S/N)为3计检出限,结果见表2。此方法的检出限低于GB 5009.97-2016中甜蜜素的检出限0.03 mg·kg-1[2],低于GB/T 5009.140—2003 饮料中乙酰磺氨酸钾的测定检出限4 μg·g-1[3],低于GB 22255—2014 中三氯蔗糖的测定检出限0.002 5 g·kg-1[4],低于 SN/T 3538-2013 中甜蜜素、安赛蜜、糖精钠、阿斯巴甜、阿力甜和纽甜六种甜味剂的测定低限0.01 mg·kg-1[5]。
2.3 方法回收率及精密度
取阴性果汁样品100 mL,超声脱气20 min。分别称取2 g(精确至0.01 g)试样于50 mL容量瓶中,准确吸取1 000 ng·mL-1的甜味剂混合标准中间液0.750 mL、1.250 mL、2.500 mL做水平加标实验(加标量分别为750 ng、1 250 ng、2 500 ng)用甲醇-水(1∶1)稀释并定容至刻度,过0.22 μm有机滤膜﹐供液相色谱-质谱/质谱仪测定。每份样品分别测定6次,回收率在78.2%~102.5%,相对标准偏差(RSD)在2.31%~10.70%,详见表3。
2.4 实际样品验证
按本方法操作检验30批次饮料样品,检出的甜味剂含量均符合《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》(GB 2760—2014)要求。
3 结论
本文建立了同时检测饮料中7种合成甜味剂含量的超高效液相色谱-串联质谱方法,快速、高效、准确,检出限和检测范围均满足《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》(GB 2760—2014)对以上添加剂规定使用量的要求,可满足日常检测,为监管部门提供强有力的技术支撑。
参考文献
[1]刘晓霞,丁利,刘锦霞,等.高效液相色谱-串联质谱法测定食品中6种人工合成甜味剂[J].色谱,2010,28(11):1020-1025.
[2]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准食品中环己基氨基磺酸钠的测定:GB 5009.97—2016[S].北京:中国标准出版社,2016.
[3]中华人民共和国卫生部,中国国家标准化管理委员会.饮料中乙酰磺胺酸钾的测定:GB/T 5009.140—2003[S].北京:中国标准出版社,2003.
[4]国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品中三氯蔗糖(蔗糖素)的测定:GB 22255—2014[S].北京:中国标准出版社,2014.
[5] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.出口食品中六种合成甜味剂的检测方法 液相色谱-质谱/质谱法:SN/T 3538—2013[S].北京:中国质检出版社,2013.