賽默飛LCMS和GCMS法測(cè)定烘焙食物中的丙烯酰胺
陳冰、秦玉榮
文末有彩蛋哦
事件回顧：距離3月31日某知名品牌致癌刷屏事件已經(jīng)過(guò)去一個(gè)大半個(gè)月了，朋友圈消停了，網(wǎng)友們也似乎忘記這件事了。然而賽默飛對(duì)待食品安全問(wèn)題向來(lái)嚴(yán)謹(jǐn)。追本溯源，事件的起因是一種叫做丙烯酰胺的物質(zhì)。
那么，丙烯酰胺到底是什么？
丙烯酰胺是食物發(fā)生“美拉德反應(yīng)”時(shí)的一個(gè)副產(chǎn)物。
咖啡里的丙烯酰胺是在烘焙的過(guò)程中產(chǎn)生的。美國(guó)癌癥學(xué)會(huì)（ACS）指出，只要一個(gè)食物里有淀粉，有氨基酸，經(jīng)過(guò)了高溫烹飪，那就會(huì)產(chǎn)生微量丙烯酰胺，在油炸和烘焙的食品里尤其容易產(chǎn)生。
國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）把丙烯酰胺列在了致癌名單里，但沒(méi)有把那些含丙烯酰胺的食物也一起列上。美國(guó)癌癥學(xué)會(huì)的原話(huà)是：“目前沒(méi)有任何一種癌癥類(lèi)型的風(fēng)險(xiǎn)增加，是明確和攝入丙烯酰胺相關(guān)的。”所以說(shuō)，拋開(kāi)劑量談毒性就是 不(shua) 靠(liu) 譜(mang)。
可是，由于丙烯酰胺分子量較低，極性較高，且缺乏明顯的發(fā)色團(tuán)（共軛雙鍵、三鍵、苯環(huán)）等性質(zhì)，使得定量分析丙烯酰胺很困難。傳統(tǒng)上用于測(cè)定丙烯酰胺含量的方法有酶聯(lián)免疫法、溴化法、紫外分光光度法、氣相色譜法等。但這些方法檢測(cè)線(xiàn)高而且操作復(fù)雜。那么，有沒(méi)有一種方法既簡(jiǎn)單高效又有很高的靈敏度及準(zhǔn)確性？且看賽默飛的液質(zhì)+氣質(zhì)完美解決方案：
LCMSMS篇：
TSQ Altis/Quantis 賽默飛最新一代三重四極桿液質(zhì)系統(tǒng)
1.檢測(cè)條件：
色譜柱：Syncronis C18 (100x2.1mm，3μm );
流動(dòng)相：水 甲醇；梯度洗脫
流速：300 µL/min；進(jìn)樣量：20 µL
質(zhì)譜條件（ESI+）：
表1.離子源設(shè)置的參數(shù)
噴霧電壓/V | 4000 |
氣化溫度/℃ | 350 |
鞘氣/arb | 30 |
輔助氣/arb | 5 |
反吹氣/arb | 0 |
離子傳輸管溫度/℃ | 350 |
碰撞氣體(Ar)/mTorr | 1.5 |
掃描模式 | SRM |
|
|
表2. SRM模式中的離子對(duì)信息
化合物 | 母離子(Parent) | 子離子(Product ) | 碰撞能量(CE) | S-Lens 電壓 |
丙烯酰胺 | 72.2 | 55.3* | 11 | 75 |
44.5 | 54 | |||
27.4 | 55 |
*標(biāo)記為定量離子
2檢測(cè)結(jié)果
在所建立方法下，丙烯酰胺儀器檢出限為0.05ppb，線(xiàn)性范圍為：0.1ppb-1000ppb。分別如圖1、圖2所示：
圖1：0.05ppb丙烯酰胺提取離子質(zhì)譜圖
圖2：0.1-1000ppb濃度范圍內(nèi)丙烯酰胺線(xiàn)性關(guān)系圖
圖3：低濃度0.1-5ppb范圍放大圖（丙烯酰胺線(xiàn)性關(guān)系圖）
選擇高于5倍檢出限和20倍檢出限，即0.25ppb和1ppb重復(fù)進(jìn)樣6針計(jì)算RSD值，分別為3.5%和1.9%，重復(fù)性很好，結(jié)果如圖4和圖5所示。
圖4：丙烯酰胺0.25ppb進(jìn)樣6針重復(fù)性（3.5%）
圖5：丙烯酰胺1ppb進(jìn)樣6針重復(fù)性（1.9%）
接下來(lái)請(qǐng)看
GCMS篇：
Thermo Scientific ISQ 7000單四極桿GC-MS系統(tǒng)
- 依據(jù)《GB 5009.204-2014》標(biāo)準(zhǔn)，前處理衍生化方法，GCMS采用EI SIM監(jiān)測(cè)模式，監(jiān)測(cè)離子見(jiàn)下表：
衍生后化合物 | EI SIM監(jiān)測(cè)模式 |
2-bromo-propenamide | 106，133， 150，152 |
2-bromo-13C3-propenamide | 108，136， 153，155 |
色譜圖如下：
- 拓展標(biāo)準(zhǔn)，前處理依然采用衍生化方法，由于食品樣品基質(zhì)復(fù)雜，干擾嚴(yán)重，采用CI源能消除干擾，提高靈敏度，因此GCMS采用PCI SIM監(jiān)測(cè)模式，監(jiān)測(cè)離子見(jiàn)下表，5ppb標(biāo)準(zhǔn)品提取色譜圖見(jiàn)下圖：
衍生后化合物 | PCI SIM監(jiān)測(cè)模式 |
2-bromo-propenamide | 167，169 |
2-bromo-13C3-propenamide | 170，172 |
已經(jīng)頒布的食品中丙烯酰胺的檢測(cè)范圍為10-50ppb, 而在PCI SIM模式下，方法檢出限為2ppb,線(xiàn)性范圍為5-1000ppb,如figure 6：
- 拓展標(biāo)準(zhǔn)，由于前處理采用衍生化方法，步驟繁瑣，引入誤差大，嘗試非衍生的前處理方法，GCMS采用EI SIM監(jiān)測(cè)模式，監(jiān)測(cè)離子見(jiàn)下表：
化合物 | EI SIM監(jiān)測(cè)模式 |
Acrylamide | 71，55， 44 |
3C3-acrylamide | 74，58 |
方法檢出限為5ppb,線(xiàn)性范圍為5-500ppb,如figure 3：
- 拓展標(biāo)準(zhǔn)，由于前處理采用衍生化方法，步驟繁瑣，引入誤差大，嘗試非衍生的前處理方法，GCMS采用NCI SIM監(jiān)測(cè)模式，監(jiān)測(cè)離子見(jiàn)下表：
化合物 | NCI SIM監(jiān)測(cè)模式 |
Acrylamide | 70 |
3C3-acrylamide | 73 |
方法檢出限為2ppb,線(xiàn)性范圍為2-500ppb,如figure 4：
另外，由于CI源具有高度選擇性，可以降低基質(zhì)干擾提高靈敏度，下圖為未衍生化的薯?xiàng)l樣品EI SIM和NCI SIM的譜圖比對(duì)，圖中可見(jiàn)，NCI模式下，基線(xiàn)噪音很低，化合物的響應(yīng)很高，大大提高了靈敏度。
針對(duì)食品中丙烯酰胺分析，Thermo Scientific ISQ 7000單四極桿GC-MS系統(tǒng)提供各完美解決方案。
Thermo Scientific ISQ 7000 優(yōu)勢(shì)：
- 具有NeverVent技術(shù)，真空鎖（VPI）和V-Lock技術(shù)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)不泄真空換離子源（以及EI/CI的切換）和不泄真空換色譜柱功能，業(yè)界技術(shù)
- 專(zhuān)利的PPINICI技術(shù)，單次進(jìn)樣實(shí)現(xiàn)不同保留時(shí)間和不同掃描時(shí)間內(nèi)正負(fù)離子切換，業(yè)界技術(shù)
- 電子流量同時(shí)控制 兩種 CI 反應(yīng)氣，分析過(guò)程中反應(yīng)氣流速可調(diào) ，業(yè)界技術(shù)
- “S”型離子通道設(shè)計(jì)，有效消除中性噪音，提高信噪比和靈敏度，業(yè)界技術(shù)
- 獨(dú)一無(wú)二的雙燈絲設(shè)計(jì)，燈絲朝向相同的方向以提高性能并受到電子透鏡的保護(hù)
- ExtractaBrite 離子源和高性能AEI源具備高效的分析物電離能力和高聚焦的離子束，降低了儀器檢出限，并確保更高的穩(wěn)定性以防止可能的污染。
彩蛋彩蛋?。?/span>
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那么，丙烯酰胺到底是什么？
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可是，由于丙烯酰胺分子量較低，極性較高，且缺乏明顯的發(fā)色團(tuán)（共軛雙鍵、三鍵、苯環(huán)）等性質(zhì)，使得定量分析丙烯酰胺很困難。傳統(tǒng)上用于測(cè)定丙烯酰胺含量的方法有酶聯(lián)免疫法、溴化法、紫外分光光度法、氣相色譜法等。但這些方法檢測(cè)線(xiàn)高而且操作復(fù)雜。那么，有沒(méi)有一種方法既簡(jiǎn)單高效又有很高的靈敏度及準(zhǔn)確性？且看賽默飛的液質(zhì)+氣質(zhì)完美解決方案：
LCMSMS篇：
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1.檢測(cè)條件：
色譜柱：Syncronis C18 (100x2.1mm，3μm );
流動(dòng)相：水 甲醇；梯度洗脫
流速：300 µL/min；進(jìn)樣量：20 µL
質(zhì)譜條件（ESI+）：
表1.離子源設(shè)置的參數(shù)
噴霧電壓/V | 4000 |
氣化溫度/℃ | 350 |
鞘氣/arb | 30 |
輔助氣/arb | 5 |
反吹氣/arb | 0 |
離子傳輸管溫度/℃ | 350 |
碰撞氣體(Ar)/mTorr | 1.5 |
掃描模式 | SRM |
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表2. SRM模式中的離子對(duì)信息
化合物 | 母離子(Parent) | 子離子(Product ) | 碰撞能量(CE) | S-Lens 電壓 |
丙烯酰胺 | 72.2 | 55.3* | 11 | 75 |
44.5 | 54 | |||
27.4 | 55 |
*標(biāo)記為定量離子
2檢測(cè)結(jié)果
在所建立方法下，丙烯酰胺儀器檢出限為0.05ppb，線(xiàn)性范圍為：0.1ppb-1000ppb。分別如圖1、圖2所示：
圖1：0.05ppb丙烯酰胺提取離子質(zhì)譜圖
圖2：0.1-1000ppb濃度范圍內(nèi)丙烯酰胺線(xiàn)性關(guān)系圖
圖3：低濃度0.1-5ppb范圍放大圖（丙烯酰胺線(xiàn)性關(guān)系圖）
選擇高于5倍檢出限和20倍檢出限，即0.25ppb和1ppb重復(fù)進(jìn)樣6針計(jì)算RSD值，分別為3.5%和1.9%，重復(fù)性很好，結(jié)果如圖4和圖5所示。
圖4：丙烯酰胺0.25ppb進(jìn)樣6針重復(fù)性（3.5%）
圖5：丙烯酰胺1ppb進(jìn)樣6針重復(fù)性（1.9%）
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GCMS篇：
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- 依據(jù)《GB 5009.204-2014》標(biāo)準(zhǔn)，前處理衍生化方法，GCMS采用EI SIM監(jiān)測(cè)模式，監(jiān)測(cè)離子見(jiàn)下表：
衍生后化合物 | EI SIM監(jiān)測(cè)模式 |
2-bromo-propenamide | 106，133， 150，152 |
2-bromo-13C3-propenamide | 108，136， 153，155 |
色譜圖如下：
- 拓展標(biāo)準(zhǔn)，前處理依然采用衍生化方法，由于食品樣品基質(zhì)復(fù)雜，干擾嚴(yán)重，采用CI源能消除干擾，提高靈敏度，因此GCMS采用PCI SIM監(jiān)測(cè)模式，監(jiān)測(cè)離子見(jiàn)下表，5ppb標(biāo)準(zhǔn)品提取色譜圖見(jiàn)下圖：
衍生后化合物 | PCI SIM監(jiān)測(cè)模式 |
2-bromo-propenamide | 167，169 |
2-bromo-13C3-propenamide | 170，172 |
已經(jīng)頒布的食品中丙烯酰胺的檢測(cè)范圍為10-50ppb, 而在PCI SIM模式下，方法檢出限為2ppb,線(xiàn)性范圍為5-1000ppb,如figure 6：
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化合物 | EI SIM監(jiān)測(cè)模式 |
Acrylamide | 71，55， 44 |
3C3-acrylamide | 74，58 |
方法檢出限為5ppb,線(xiàn)性范圍為5-500ppb,如figure 3：
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化合物 | NCI SIM監(jiān)測(cè)模式 |
Acrylamide | 70 |
3C3-acrylamide | 73 |
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另外，由于CI源具有高度選擇性，可以降低基質(zhì)干擾提高靈敏度，下圖為未衍生化的薯?xiàng)l樣品EI SIM和NCI SIM的譜圖比對(duì)，圖中可見(jiàn)，NCI模式下，基線(xiàn)噪音很低，化合物的響應(yīng)很高，大大提高了靈敏度。
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