固相萃取-氣相色譜-質譜法測定醬油中3-氯-1,2-丙二醇

摘 要 建立了醬油中3-氯-1，2-丙二醇（3-MCPD）殘留量的固相萃取-氣相色譜-質譜（GC/MS）分析方法。利用SampliQ OPT固相萃取柱凈化樣品，考察了乙醇、丙酮、乙醚、乙醚-正已烷（9∶1， V／V）4種洗脫液對3-MCPD回收效果的影響。洗脫液在室溫下經氮氣吹干后用雙（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺-三甲基氯硅烷（BSTFA-TMS，99∶1， V／V）衍生，采用氣相色譜質譜的選擇離子模式（SIM：m/z 116，147）進行定量測定。本方法的檢出限為0.1 SymbolmA@ g/L，添加濃度在0.025～0.1

SymbolmA@ g/g范圍內，平均回收率為96%～102%，相對標準偏差（RSD）為1.6%。衍生物的峰面積與濃度在5.0～100.0

SymbolmA@ g/L范圍內呈良好的線性關系（r=0.9984）。

關鍵詞 3-氯-1，2-丙二醇; 固相萃取; 雙（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺; 三甲基氯硅烷; 氣相色譜-質譜; 醬油

1 引 言

醬油是日常生活常用的調味料之一，通常以植物蛋白為原料。植物蛋白在水解過程中會產生一種有毒的物質3-氯-1，2-丙二醇（3-MCPD）。歐洲環保局已經將3-MCPD列為潛在的致癌物質，長期大量食用3-MCPD可能引起腎臟及生育等方面的疾病[1，2]。

有關3-MCPD檢測的早期研究多采用氣相色譜 （GC）法[3，4]，但GC 法對食品和調味品中的3-MCPD檢測存在相對誤差大、重復性差等缺點，而且GC 法以保留時間為定性依據，這對于復雜的目標殘留物的鑒定不可靠。當前，國際上普遍采用氣相色譜質譜聯用（GC/MS）法對3-MCPD殘留量進行分析，利用GC/MS特有的選擇離子模式（SIM）進行定量分析，顯著提高了分析靈敏度[5～9]。3-MCPD作為多羥基化合物在直接進行GC/MS分析時，特征離子少、峰形較差、靈敏度低，而且醬油中存在的大量雜質嚴重干擾3-MCPD的定量分析。因此，必需對其進行有效的前處理。目前，普遍采用弗羅里硅土柱或Extrelut硅藻土柱去除醬油中的雜質，再以三氟乙酸或七氟丁酸為衍生化試劑進行乙酰化。這些處理方法比較煩瑣，回收率不穩定[6，10，11]。本實驗利用以聚合物基為填料的SampliQ OPT固相萃取柱對醬油進行凈化，溶劑用量少，時間短，用硅烷化試劑BSTFA+TMS（99∶1， V／V）對3-MCPD進行衍生處理，其在GC/MS定量分析時的靈敏度明顯提高。

2 實驗部分

2．1 儀器與試劑

6890N-5975型氣-質聯用儀和固相萃取裝置（美國Agilent公司）；恒溫水浴鍋（金壇市江南儀器廠）；微型旋渦混合儀（上海滬亞分析儀器廠）；氮吹儀（金壇市嘉靈儀表有限公司）；SampliQ OPT固相萃取柱（60 mg，3 mL）。無水Na2SO4、無水乙醚、無水乙醇、丙酮、正已烷等試劑均為分析純。

標準品3-MCPD（純度為98%）；硅烷化試劑：雙（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺-三甲基氯硅烷（BSTFA-TMS，99∶1， V/V）；三甲基氯硅烷（BSTFA，美國Supelco Park公司）。

2．2 氣相色譜-質譜條件

HP-1MS石英毛細柱（30 m×0.25 mm， 0.25

SymbolmA@ m）；進行口溫度 260 ℃；傳輸線溫度 280 ℃；載氣 高純氦；流量 1 mL/min。柱起始溫度80 ℃（保持3 min），以10 ℃/min程序升溫到200 ℃，再以20 ℃/min升溫到260 ℃（保持5 min）；不分流進樣，0.3 min開閥；進樣量1.0

SymbolmA@ L。

EI電離源，電離電壓70 eV；離子源溫度 230 ℃；四極桿溫度 150 ℃。

2．3 樣品處理

將4個SampliQ OPT固相萃取柱置于固相萃取裝置上，分別用3 mL甲醇活化30 min，利用無油空氣泵抽干小柱。然后加無水Na2SO4（高1 cm）于每個固相萃取小柱上，分別上樣1 g醬油樣品，平衡5 min，控制流量閥以10～20滴/min的速度抽干。加正己烷10 mL淋洗去除醬油中非極性的雜質，淋洗速度為10～20滴/min，抽干。再分別以乙醇、丙酮、乙醚、乙醚-正已烷-（9∶1， V／V）作為淋洗液對3-MCPD進行洗脫。淋洗速度為10～20滴/min，抽干，洗脫液分別移至10 mL錐形試管中。

2．4 衍生化

室溫下用氮氣吹干錐形試管中洗脫液，加入100

SymbolmA@ L硅烷化試劑，然后在旋渦混合器上振蕩1 min，調節水浴溫度進行硅烷化衍生，待冷卻后用正已烷定容至10 mL，進行GC/MS分析。

2．5 標準工作液的配制

稱取100.0 mg 3-氯-1，2-丙二醇標準品，用無水乙醚定容至10 mL。取100

SymbolmA@ L上述試劑于10 mL錐形試管中，在室溫下用氮氣吹干，加入100

SymbolmA@ L硅烷化試劑進行硅烷化處理。衍生后冷卻，用正已烷定容至10 mL。以正已烷稀釋，分別配制不同濃度系列標準工作液，備用。

分 析 化 學第39卷

第1期劉寶峰等： 固相萃取-氣相色譜-質譜法測定醬油中3-氯-1，2-丙二醇

3 結果與討論

3.1 譜柱及質譜定量條件的選擇

3-MCPD分子中含有兩個羥基，是強極性化合物，在GC/MS分析中需要衍生化才能提高其測試靈敏度。圖1為3-MCPD衍生物分子的結構圖和電子轟擊質譜圖。結構圖顯示3-MCPD衍生化后羥基上的氫被三甲基硅基團取代，形成極性相對較弱的衍生化產物。這種衍生物沸點低，揮發性強，易于在色譜柱中流出。考慮到醬油中隨洗脫溶劑一起流出雜質對目標物定量分析時的干擾，本實驗在選擇非極性的30 m DB-1MS石英毛細柱，這種毛細柱高溫下流失很低，非常適于對低濃度非極性目標物的分析。 圖1 3-MCPD衍生物質譜圖

Fig.1 Mass spectrum of 3-mono-choropropane-1，2-diol （3-MCPD） derivation

由圖1可見，3-MCPD的分子離子峰m/z 254很弱，幾乎無法檢測，不能作為定量離子。在質譜碎片峰中， m/z 147是基峰， m/z 116相對豐度為70%，它與分子離子失Cl、甲基CH3、三甲基硅氧烷（Si（CH3）3O）相對應，是3-MCPD衍生物比較特征的碎片峰。選擇m/z 147和m/z 116作為定量離子，即保證了定性分析的準確性，又可以提高定量分析的靈敏度。

3.2 凈化提取條件的選擇

3.2.1 萃取柱和洗脫液的選擇 實驗中選用SampliQ OPT作為固相萃取柱，它是利用聚酰胺化學技術制成的，具有與水和大多數有機溶劑，及pH 0～14的酸性和堿性溶劑都兼容的特性，對極性和非極性化合物都可以保留。同其它固相萃取柱相比，SampliQ OPT具有回收率高、重現性好、耐受溶劑種類多的特點。由于Sampel OPT萃取柱對極性和非極性物質都有較好的吸附作用，因此洗脫劑的正確選擇對提高萃取率有很重要的作用。3-MCPD是極性較強化合物，依據相似相溶原理，它通常溶于極性比較強的溶劑。依據極性的強弱，本研究分別選擇了乙醇、丙酮、無水乙醚和無水乙醚-正已烷（9∶1， V／V）作為洗脫液。分別取上述4種洗脫液各5 mL對樣品進行洗脫處理，從洗脫衍生化后測試結果可見，無水乙醚和無水乙醚-正已烷（9∶1， V／V）的洗脫效果優于乙醇和丙酮，并且無水乙醚的洗脫效果與無水乙醚-正已烷（9∶1， V／V）的差別不大。由于乙醚和正已烷的沸點都較低，所以無水乙醚和無水乙醚-正已烷（9∶1， V／V）作為洗脫液可以縮短氮吹時間，提高分析效率。乙醇和丙酮作洗脫溶劑時，醬油中強極性物質流出，這些物質與硅烷化試劑反應，降低3-MCPD了衍生效率，干擾3-MCPD衍生物的色譜分析。圖2為以乙醚洗脫溶劑衍生測試后的質譜SIM定量離子流圖。從圖2可見，保留時間6.656 min對應3-MCPD衍生物色譜峰位置基本無雜峰干擾，保證了定量分析的準確性。 圖2 3-MCPD衍生物SIM圖

Fig.2 3-MCPD derivatization SIM chromatogram

3.2.2 洗脫液的用量 本實驗分別選擇2， 4， 6， 8和10 mL洗脫溶劑對醬油樣品進行洗脫，衍生化后進行GC/MS分析。實驗結果表明，洗脫液用量為2和4 mL時，衍生物在GC/MS分析中產生的色譜峰面積，分別為洗脫液用量為6 mL時的52%和81%; 而洗脫液用量為6，8和10 mL時，3-MCPD衍生物色譜峰面積的變化非常小。因此，本實驗洗脫液用量選擇6 mL。

3.3 衍生化條件的選擇

實驗中分別選用兩種硅烷化試劑BSTFA和BSTFA-TMS（99∶1，V／V）對3-MCPD進行衍生化處理，此衍生過程中不需要添加任何催化劑，簡化了實驗步驟。本研究考查了衍生化溫度（30，40，50，60，70和80 ℃），衍生時間（10，20，30，40，50和60 min）3-MCPD的衍生效果的影響。結果表明，衍生溫度過低，降低了硅烷化試劑的反應速度；衍生溫度過高，導致硅烷化試劑的揮發，從而降低了回收率。衍生時間過短，硅烷化不完全；衍生時間過長，會降低工作效率。圖3a為30 min內，兩種衍生化試劑在不同溫度下衍生產物所對應的色譜峰面積; 圖3b為在50 ℃水浴中，不同衍生時間下兩種衍生化試劑的衍生產物所對應的色譜峰面積。以峰面積代表衍生化效率，從圖3可見，在同等條件下，硅烷化試劑BSTFA-TMS（99∶1，V／V）的硅烷化效率明顯優于BSTFA，在硅烷化試劑BSTFA-TMS（99∶1，V／V）的作用下，衍生溫度50 ℃，反應時間30 min色譜峰面積達到最大，衍生化效率最高。

3.4 線性實驗、檢出限和精密度

取100

SymbolmA@ L 3-MCPD乙醚溶液于錐形試管中，于室溫下用氮氣吹干，加入100

SymbolmA@ L硅烷化試劑，在旋轉振蕩器上振蕩1 min，于50 ℃水浴中硅烷化30 min，用正已烷定容至10 mL。用正已烷分別稀釋至100， 50， 25， 10和5

SymbolmA@ g/L，在上述優化后的色譜條件下進樣分析，3-MCPD硅烷化衍生物濃度在5～100

SymbolmA@ g/L范圍內，峰面積與濃度呈良好線性關系，工作曲線為y=16421.1x－16267， 相關線數為0.9984。檢出限（S/N=3）為0.1

SymbolmA@ g/kg。按照提取凈化和檢測步驟，對50

SymbolmA@ g/L的樣品進樣6次，其相對標準偏差（RSD）為1.6%

3.5 方法的回收率

在未檢出3-MCPD的醬油中，添加0.1， 0.075， 0.05和0.025

SymbolmA@ g/g的3-MCPD進行回收率分析，其回收率分別為96.5%， 96.0%， 103.0%和102%。

3.6 實際樣品分析

利用本方法測定了市場上常見的4種醬油中3-MCPD 的含量， 檢出量分別為 7.5， 15.1， 4.1和6.2

SymbolmA@ g/kg。圖4為某一實際樣品的SIM圖。

圖3 衍生化溫度（a）和時間（b）對衍生產物峰面積的影響

Fig.3 Effect of temperature （a） and time （b） on derivatization peak area

1. Bis（trimethylsilyl）trifluoroacetamide-trimethy chlorosilane（BSTFA-TMS）; 2. BSTFA.

圖4 實際樣品的色譜圖

Fig.4 Chromatogram of real samples

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Determination of 3-Mono-chloropropane-1，2-diol in

Soy Sauce by Solid Phase Extraction with

Gas Chromatography-Mass Spectrometry

LIU Bao-Feng， LIU Ping-Ping， XIE Wen-Bing*

（National Analytical Research Center of Electrochemistry Spectroscopy，

Changchun Institute of Applied Chemistry， Chinese Academy of Sciences， Changchun 130022）

Abstract A novel method was developed for the determination of trace 3-mono-chloropropane-1，2-diol （3-MCPD） in soy sauce by solid phase extraction with gas chromatography-mass spectrometry. The sample was clarified by SampliQ OPT solid extraction column. Four kinds of eluent solvent （ethanol， acetone， ether， ether-hexane） affecting on recoveries of 3-MCPD were examined. The eluent was derivated with trimethyl chlorosilane and bis（trimethylsilyl）trifluoroacetamide（BSTFA-TMS， 99∶1， V／V） after it was dried by nitrogen in room temperature. The selected ion mode（SIM） detection method （ions elected: m/z 116 and 147） was used for the detection of the 3-MCPD derivative. The detection limit was 0.1

SymbolmA@ g/L for 3-MCPD. The sample average recoveries were 96%－102% in 0.025－0.1

SymbolmA@ g/g and the relative standard deviation was 1.6%. There was a good linear correlation（r=09984） between the peak areas and concentration of derivative in the range of 5.0－100

SymbolmA@ g/L.

Keywords 3-Mono-chloropropane-1，2-diol; Solid phase extraction; Trimethyl chlorosilane;Bis（trimethylsilyl）trifluoroacetamide; Gas chromatography-mass spectrometry; Soy sauces

（Received 30 June 2010; accepted 10 August 2010）