氣相色譜-串聯質譜法測定食品中的富馬酸二甲酯

張清智，孫忠松*，王境堂，蔡 發

(山東出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，山東 青島 266002)

氣相色譜-串聯質譜法測定食品中的富馬酸二甲酯

張清智，孫忠松*，王境堂，蔡 發

(山東出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，山東 青島 266002)

為解決樣品基體成分復雜、干擾測定的難題，建立一種基于氣相色譜-串聯質譜(GC-MS/MS)檢測食品中富馬酸二甲酯的方法。通過對提取液、固相萃取柱、電離電壓的考察，最終確定食品中富馬酸二甲酯經乙腈提取、C18小柱凈化、CID電壓15V最優條件。本方法在0.045～10.00mg/L質量濃度范圍內呈線性關系，相關系數為0.9998，儀器定量檢出限LOQ為0.045mg/L，外標法定量。在0.05、0.50、1.00mg/kg 3個水平的回收相對標準偏差為2.77%～8.70%，回收率87%～108%。結果表明，相對于GC、GC-MS方法，GC-MS/MS方法分析時間短、無雜質峰干擾、靈敏度高，可以滿足食品中檢測的要求。

氣相色譜-串聯質譜；富馬酸二甲酯；固相萃取

富馬酸二甲酯(dimethylfu marate，DMF)，是美國20世紀80年代開發出來的一種新型防霉劑，對許多霉菌有特殊的抑制效果，并且具有抗真菌的能力。該防霉劑被廣泛應用于食品、飲料、飼料、中藥材、化妝品、魚、肉、蔬菜、水果等的防霉、防腐、防蟲和保鮮。隨著社會的發展，食品安全越來越受到重視，人們對食品的防腐保鮮提出了更高的要求。研究[1]表明DMF可經消化道、呼吸道和皮膚進入人體，引起皮膚過敏，刺激眼睛、黏膜以及上呼吸道。MDF可引起細胞氧化損傷和T細胞凋亡等毒性[2-3]。此外，DMF易水解生成甲醇，長期食用對肝、腎有很大的副作用，對人體，尤其是兒童的成長發育危害很大。我國新頒布的食品衛生標準明令禁止其在食品中使用。但不法經營者仍違法將DMF用于食品的防腐。因此建立食品中DMF的簡單、快速、準確的測定方法非常必要。目前，用于食品中DMF的檢測方法有液相色譜法(HPLC)、氣相色譜法、氣相色譜-質譜(GC-MS)[4-14]，但這些方法一般僅適用于無脂或低脂糕點，高脂糕點由于隨溶劑提出的脂肪較多，不能有效地除去，常會污染進樣口和色譜柱，給儀器帶來損害。而且這些方法在實際分析中易受樣品基質中雜峰或背景干擾，影響檢測結果的準確性。本實驗通過提取方法和質譜條件的改進，擬建立食品中DFM的氣相色譜-串級質譜方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

蛋糕、餅干、面包 市購。

富馬酸二甲酯標準品 Sigma公司；乙睛、丙酮、正己烷、乙酸乙酯(均為分析純)。

標準儲備液：準確稱取一定量富馬酸二甲酯于100mL棕色容量瓶中，乙腈溶解并定容，使其質量濃度為1000μg/mL。

氣質聯用儀(CP-3800氣相色譜儀配有Varian 320 MS/MS質譜檢測器；色譜柱為DB-5(30m×0.25mm，0.25 μm)；高純He為載氣) 美國Varian公司；V-850旋轉蒸發儀 瑞士Buchi公司；SPE固相萃取柱：PSA柱(500mg)、ALB柱(500mg)、C18柱(500mg)、PSA/SAX 柱(500mg)Varian公司；Florisil柱(1000mg/6mL) Agela公司。

1.2 四級桿串聯質譜條件

色譜柱為DB-5MS石英毛細管柱(30m×0.25mm，0.25μm)，程序升溫程序為 60℃(1min)→ 240℃(10min)，進樣口溫度280℃，3min溶劑延遲，電離方式為EI，掃描方式為二級質譜掃描MS/MS，選擇母離子m/z113，Ar作為碰撞氣，碰撞電壓為15V，定量離子m/z113＞85，定性離子m/z113＞85和m/z113＞59。進樣量1μL。

1.3 富馬酸二甲酯含量計算

式中：Cx為富馬酸二甲酯含量/(mg/kg)；Cs為標液中富馬酸二甲酯的質量濃度/(mg/L)；As為標準工作溶液富馬酸二甲酯的峰面積；Ax為樣品中富馬酸二甲酯的峰面積；V為最終的定容體積/mL；m為稱取的樣品質量/g。

2 結果與分析

2.1 電離電壓的確定

富馬酸二甲酯在EI電離條件下，選定豐度值最大的m/z113碎片離子作為母離子，并對CID電壓進行優化。本實驗分別設定CID電壓為10、12、15、20V，結果見圖1。當電壓在CID電壓20V時基峰為m/z59的碎片離子，母離子幾乎完全解離，而CID電壓為10、12、15V時，子離子m/z85的碎片離子強度最大，而母離子的相對豐度分別為85%、35%和23%左右，另一子離子m/z59的碎片離子在15V時相對豐度45%，因此最終選定CID電壓15V，m/z113＞85作為富馬酸二甲酯定量離子，m/z113＞85和m/z113＞59為定性離子。

圖1 不同CID電壓下母離子的解離圖Fig.1 Effect of CID voltage on the dissociation of parent ions

2.2 提取液的確定

為了選擇合適的固相萃取小柱作進一步的凈化處理，確定提取物組分是非常必要的。富馬酸二甲酯作為防霉劑主要用于富含脂肪的焙烤食品如蛋糕、餅干和面包等樣品。所以本研究主要選取蛋糕、餅干和面包作為研究對象。通過丙酮、乙腈、乙酸乙酯三種溶劑對樣品進行提取后的質譜分析，確定其主要組分。結果表明，3種溶劑提取的成分組成基本相同，主要含有脂肪酸、脂肪酸甘油酯、食品添加劑(如防腐劑山梨醇)和香精等成分。其中，脂肪酸、脂肪酸甘油酯占有較大比重。因此去除脂肪酸、脂肪酸甘油酯為凈化的研究重點。圖2為不同溶劑提取蛋糕樣品的質譜總離子流圖，可以看出，乙腈提取出的脂肪大大低于其他溶劑，由此選定乙睛為DMF的提取溶劑。

圖2 不同提取液的總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatograms of food sample extracted with different solvents

2.3 固相萃取柱的確定

圖3是乙腈洗脫體系下的凈化效果質譜圖。比較5種SPE固相萃取小柱的凈化圖，PSA、PSA/SAX和Florisil沒有起到凈化的目的，ALB也可去除大部分的脂肪酸和脂肪酸甘油酯，但最終比較，C18固相萃取小柱的凈化效果最好。

圖3 不同固相萃取柱凈化效果Fig.3 Comparison of purification effect among different solid-phaseextraction columns

通過上述3種溶劑、5種SPE固相萃取小柱的凈化對比實驗結果可以看出，乙睛作為提取溶劑，可減少脂肪等雜質的溶出；C18固相萃取小柱作為過濾柱，對脂肪酸和脂肪酸甘油酯等雜質保留強，凈化效果最好。因此本研究選用乙腈作為提取液，C18固相萃取小柱凈化。

表1 富馬酸二甲酯加標回收率實驗Table 1 Spike recovery test of dimethyl fumarate

2.4 方法的線性范圍、檢測限、回收率和精密度

2.4.1 方法的線性范圍

用乙腈配制富馬酸二甲酯質量濃度范圍0.05～10.00mg/L標準工作液，分別在四級桿串級氣質聯用儀上進行測定，以峰面積y對相應的質量濃度x(mg/L)進行線性回歸，得到線性方程y=4.6×104x+8.4×104，其相關系數R2=0.9998，呈現很好的線性關系。

2.4.2 方法的檢出限

根據NATA(澳大利亞National Association of Testing Authorities)給出的化學測試方法驗證準則：選定0.05、0.50、1.00mg/kg 3個水平進行添加回收實驗，每個水平做6個平行樣，以回收率的標準偏差為縱坐標、相應的添加水平為橫坐標作圖，求出其方向延長線在y軸的截距為S0，則方法檢出限(LOD)=3S0，方法定量限(LOQ)=3LOD(置信度95%)。本實驗方法的檢出限為0.015 mg/L，定量限為0.045mg/L。

2.4.3 回收率和精密度

選取蛋糕、餅干、面包3種樣品，在0.05、0.50、1.00mg/kg 3個水平進行添加回收實驗(表1)。方法的回收率在87%～108%之間，相對標準偏差(RSD)在2.77%～8.70%之間。

3 結 論

本研究通過選擇脂溶性低的乙腈為提取溶劑，C18固相萃取小柱進行凈化處理，較好地去除了富含脂肪類基體中主要干擾成分。優化了三重四級桿碰撞電壓，建立了專一性強、靈敏度高的食品中富馬酸二甲酯三重四級桿(GC-MS-MS)檢測方法。方法定量檢出限0.045mg/L，在0.05～10.0mg/L范圍內峰面積與對應的質量濃度呈線性關系，相關系數為0.9998，回收率為87%～108%。

[1] 吳暉, 劉磊, 李曉風, 等. 防霉劑富馬酸二甲酯的研究現狀及應用[J].中國糧油學報, 2007, 22(6): 161-163.

[2] 畢莉, 鄭偉, 李偉征. 新型防腐防霉劑富馬酸二甲酯的合成及應用效果[J]. 云南化工, 1999, 1(2): 58-60.

[3] 田慶偉, 李襲麗, 商瑞明, 等. 富馬酸二甲酯慢性毒性與致癌性的研究[J]. 癌變·畸變·突變, 1996, 8(6): 394-353.

[4] 闞周密, 林建陽, 王戲丹. 氣相色譜-質譜聯用法測定食品中富馬酸二甲酯的含量[J]. 食品科學, 2007, 28(1): 247-249.

[5] NELSON K C, CARLSON J L, NEWMAN M L. Effect of dietary inducer dimethylfumarate on glutathione in cultured human retinal pigment epithelial cells[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1999, 40(9): 1927-1935.

[6] TREUMER F, ZHU K, GLASER R. Dimethylfumarate is a potent inducer of apoptosis in human T cells[J]. J Invest Dermatol, 2003, 121(6): 1383-1388.

[7] 邵昭明. 毛細管柱氣相色譜法測定月餅中富馬酸二甲酯殘留量[J]. 中國衛生檢驗雜志, 2001, 11(4): 460.

[8] 謝麗琦, 鄭衛平, 岳振峰, 等. 焙烤食品中糖精鈉、富馬酸二甲酯、苯甲酸和山梨酸的高效液相色譜法測定[J]. 分析測試學報, 2003, 22(3): 94-96.

[9] 曹華娟, 馮家力, 潘振球, 等. 食品中富馬酸二甲酯殘留量的GC-MS法測定[J]. 實用預防醫學, 2005, 12(1): 173-174.

[10] 林建陽, 王戲丹. 氣相色譜-質譜聯用法測定食品中富馬酸二甲酯含量[J]. 食品科學, 2007, 28(1): 247-249.

[11] 劉萬山, 李青, 楊大鵬, 等. 富馬酸二甲酯食品中殘留檢測方法的研究進展[J]. 中國衛生工程學, 2007, 6(4): 250-251.

[12] 金良正, 胡浩軍. 高脂糕點中富馬酸二甲酯的氣相色譜測定[J]. 中國衛生檢驗雜志, 2006, 16(10): 1209-1210.

[13] 陳明, 梁春穗, 黃偉雄. 廣式月餅中富馬酸二甲醋殘留量測定方法[J] . 中國衛生檢驗雜志, 2001, 11(1): 48.

[14] 施介華, 朱文明. 氣相色譜法測定防霉劑富馬酸二甲酣[J]. 浙江工業大學學報, 1999, 27(2): 242-245.

Gas Chromatography Couple to Tandem Mass Spectrometric Determination of Dimethyl Fumarate in Foods

ZHANG Qing-zhi，SUN Zhong-song*，WANG Jing-tang，CAI Fa
(Technical Center of Shandong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Qingdao 266002, China)

To solve the problems of complexity of sample matrix and interference, gas chromatography couple with tandem mass spectrometry (GC-MS/MS) was utilized to set up a method for the determination of dimethyl fumarate in foods. Sample pretreatment prior to the injection into the instrument was achieved through extraction with acetonitrile extraction and subsequent cleanup on C18 column. The collision induced dissociation (CID) voltage selected was 15 V. The method showed good linearity over the range of 0.05 to 10.00 mg/L (R2= 0.9998), with a limit of detection (LOQ) of 0.045 mg/L. The external standard method was used for quantification. The spike recoveries of dimethyl fumarate at spike levels of 0.05, 0.50 and 1.00 mg/kg was between 87% and 108%, with a relative standard deviation ranging from 2.77% to 8.70%. Compared with GC and GC-MS methods, the proposed GC-MS/MS method has the benefits of less time consumption and interference and higher sensitivity, and is more suitable for the analysis of foods samples in batches.

GC-MS/MS；dimethyl fumarate；solid-phase extraction

TS207.3

A

1002-6630(2010)20-0314-04

2009-11-11

張清智(1980—)，男，碩士研究生，主要從事痕量物質殘留檢測研究。E-mail：zhangqingzhi2000@163.com

*通信作者：孫忠松(1963—)，男，高級工程師，學士，主要從事痕量物質檢測技術和色譜分析研究。E-mail：sun_zs2000@yahoo.com.cn