超高效合相色譜和超高效液相色譜測定飼料中的5種非法添加染料方法的比較

劉 靜 黃文氫 張明森

(中國石化北京化工研究院，北京 100013)

超高效合相色譜和超高效液相色譜測定飼料中的5種非法添加染料方法的比較

劉 靜 黃文氫 張明森

(中國石化北京化工研究院，北京 100013)

通過應用超高效合相色譜(UPC2)和超高效液相色譜法(UPLC)對飼料中5種非法添加的蘇丹紅類染料測定的參數進行比較，為此類染料分析檢測方法的選擇提供參考。分別應用UPC2和UPLC對染料分析檢測條件進行優化，對這兩種方法的靈敏度、線性相關性、穩定性和加標回收率等參數的測定結果進行比較。UPLC對蘇丹紅Ⅰ、蘇丹紅Ⅱ、蘇丹紅Ⅲ、蘇丹紅Ⅳ和溶劑黃2的最低檢出限為0.04 mg/L，比UPC2測定時有更高的靈敏度；UPLC檢測較UPC2有更好的線性相關性；當染料濃度低于10.0 mg/L時，UPLC對染料進行測定有很好的穩定性；當濃度高于10.0 mg/L時，兩種測定方法的穩定性相當；UPC2方法中5種染料在3 min內實現基線分離，與UPLC相比方法更加高效快速，可用于飼料中該類染料的快速分析檢測。

超高效合相色譜 超高效液相色譜 非法染料 飼料

長期以來，食物的顏色一直是人們感知食物質量的一個重要因素。生產商為了提高產品質量，往往向其中加入額外的合成染色劑。合成染料除了作為食品添加劑，我國農業部頒布的《飼料添加劑目錄》也規定了某些染料可以作為飼料添加劑，主要用于寵物和觀賞魚等的飼料中。然而，由于可用性大，成本低和化學穩定性高，某些禁止的合成染料也常常被非法添加，蘇丹紅類染料即是其中之一。這類染料含偶氮基發色團，具有基因毒性和/或致癌活性，已經被世界癌腫瘤研究機構(IARC)列為第三類可能致癌物質[1]。

目前，針對蘇丹紅類染料的分離和檢測方法主要是高效液相色譜(HPLC)分離與PDA檢測器檢測或更高靈敏度的質譜檢測器檢測[2-7]，但這類方法分離時間在30 min左右，耗時較長，難以實現快速分析的目的。與HPLC相比，超高效液相色譜(UPLC)采用亞2微米顆粒填料，分離效率更高，分離速度更快，一般在10 min內可實現幾種蘇丹紅染料的分離[8-10]。除此之外，超臨界流體色譜(SFC)也是一種可用于非法添加染料的快速分析方法[11]。超高效合相色譜(UPC2)與SFC原理相同，是Waters于2012年推出的新型分離技術[12]，該技術以超臨界二氧化碳和少量助溶劑為流動相，黏度低、傳質性好，分離速度快，可同時分析極性和非極性化合物，適用于多類化合物的分離檢測。但是UPC2技術較新，與UPLC相比，針對非法添加劑檢測的靈敏度及穩定性論著較少。本研究擬通過應用UPLC及UPC2對測定蘇丹紅非法添加劑的參數進行比較，為蘇丹紅檢測方法的選擇提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

超高效合相色譜儀(ACQUITY Ultra-performance Convergence ChromatographyTM，美國Waters公司)；超高效液相色譜儀(Acquity UPLC, 美國Waters公司)；超純水器(Milli-Q，美國Millipore公司)；超聲波清洗器(KQ5200E型，昆山市超聲儀器有限公司)。

染料標準品(純度>99%, 德國 Dr. Ehrenstorfer公司)：蘇丹紅Ⅰ，蘇丹紅Ⅱ，蘇丹紅Ⅲ，蘇丹紅Ⅳ，溶劑黃2。

試劑色譜純：甲醇、乙腈、四氫呋喃(美國Fisher Scientific公司)。

高純二氧化碳(純度99.999%，北京市北溫氣體制造廠)。

1.2 標準溶液配制

單標標準溶液制備：分別準確稱取5種染料樣品20.00 mg，精確至0.01 mg，用四氫呋喃溶解并分別定容于50 mL容量瓶中，制成濃度為400 mg/L的單一標準儲備液。

混標溶液儲備液制備：分別準確移取2 mL單一標準儲備溶液于10 mL容量瓶中，用四氫呋喃定容，制成濃度為80 mg/L混合標準液。以四氫呋喃為溶劑，采用逐級稀釋法制備系列標準工作溶液，置于40C冰箱中冷藏保存。

1.3 樣品前處理

稱取10.0 g飼料樣品置于具塞錐形瓶中，加入20 mL四氫呋喃后于超聲波清洗器內進行超聲萃取，萃取溫度350C，萃取時間40 min。萃取完成后取上清液過0.22 μm有機濾膜后待測。

1.4 色譜條件

1.4.1 UPC2條件

色譜柱采用ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl (100 mm×3.0 mm，1.7 μm)；柱溫400C；流動相：A相為超臨界二氧化碳，B相為甲醇/乙腈(1/1，v/v)；流速1.5 mL/min；流動相梯度洗脫程序：0～3 min內由2%B線性升至5%B，3～3.10 min內由5%B線性降至2%B，3.10～5 min內保持2%B；系統背壓保持13.79 MPa；樣品進樣量1 μL；PDA檢測波長2D為460 nm，3D為210～520 nm。

1.4.2 UPLC條件

色譜柱采用ACQUITY UPLC BEH Shield RP18 (100 mm×2.1 mm，1.7 μm)；柱溫350C；流動相：A相為甲醇，B相為超純水；流速0.3 mL/min；流動相梯度洗脫程序：0～3 min內保持80%A，3～3.01 min內由80%A線性升至100%A，3.01～6 min內保持100%A，6～6.01 min內由100%A線性升降至80%A，6.01～10 min內保持80%A；樣品進樣量1 μL；PDA檢測波長2D為460 nm，3D為190～490 nm。

2 結果與討論

2.1 5 UPC2和UPLC分離條件的優選結果

2.1.1 UPC2分離條件的優選結果

UPC2系統以非極性的超臨界二氧化碳為流動相，通常加入助溶劑增強對目標物的溶解和洗脫能力，同時分離效果還受系統背壓和溫度的影響。經實驗發現，助溶劑選擇甲醇∶乙腈體積比為1∶1時分離效果最好，流速為1.5 mL/min，柱溫400C，系統背壓保持13.79 MPa，目標物分離結果見圖1A。

2.1.2 UPLC分離條件的優選結果

5種染料的UPLC色譜圖見圖1B，經不同配比的甲醇和水的混合流動相分離目標物的結果比較，得出1.4.2節的梯度洗脫程序，流速0.3 mL/min，柱溫為350C。

圖1 染料的UPC2和UPLC色譜圖

2.2 UPC2和UPLC檢測靈敏度的比較

染料UPC2和UPLC檢測靈敏度結果見圖2。

圖2 UPC2和UPLC的靈敏度比較

兩者進樣量均為1 μL，UPC2最小進樣濃度為2.0 mg/L，UPLC最小進樣濃度為0.1 mg/L。由圖2看出，在進樣量相同的條件下，UPLC的靈敏度要高于UPC2。

2.3 UPC2和UPLC的選擇性比較

UPC2洗脫機理類似于正相色譜，但該技術也允

許使用某些傳統反相色譜柱(如C18)，在分析極強的親脂性化合物時可得到與反相色譜類似的保留特征，具有廣泛選擇性，幾乎所有可溶于有機溶劑的化合物都可以使用UPC2進行分析。由圖1B看出，在反相UPLC色譜中，隨著目標物疏水性增強，保留時間變長。UPC2采用的是氟苯基鍵合的色譜柱，提供了與反相UPLC相同的保留順序。

圖3顯示了5種染料在兩種系統中的保留因子(k)的關系。實驗表明，在1.4節條件下，目標物在UPC2與UPLC系統下的保留因子大致相同。

圖3 UPLC和UPC2中5種染料的保留因子(k)對應關系

2.4 UPC2和UPLC分離的相關性比較

UPC2和UPLC檢測的相關性見表1，在濃度范圍為0.1～40.0 mg/L時，5種染料在UPLC系統峰面積與濃度呈線性相關，線性相關系數均大于0.9998。UPC2系統中溶劑黃2線性范圍在4.0～40.0 mg/L，其他幾種目標物線性范圍在2.0～40.0 mg/L。上述結果說明兩種方法均有良好線性，且UPLC檢測較UPC2有更好的線性相關性。

表1 UPC2和UPLC檢測方法線性結果

2.5 UPC2和UPLC檢測的穩定性比較

實驗考察了兩種方法在0.5 mg/L、2.0 mg/L、10.0 mg/L和20.0 mg/L 4個濃度下的穩定性，表2顯示了重復測定5次時不同濃度目標物峰面積的相對標準偏差RSD(%)。實驗發現，在較低濃度<2.0 mg/L時，UPC2系統穩定性明顯低于UPLC，在濃度較高時(>10.0 mg/L)兩者穩定性大致相當，但UPLC系統仍略好。

表2 UPC2和UPLC檢測方法穩定性結果 %

2.6 UPC2和UPLC檢測中的添加回收實驗結果比較

色素在UPC2及UPLC檢測中的添加回收實驗結果見表3，添加回收操作見1.3節。由于采用相同的加標回收方法，兩種方法所得的加標回收率結果相差不大，在3個濃度下均滿足加標回收要求，說明兩者都適合于飼料中染料的回收測定。

表3 UPC2和UPLC檢測檢測中的添加回收實驗結果 %

3 結論

通過對5種染料的UPC2和UPLC方法比較，發現UPLC檢測比UPC2檢測具有更高的靈敏度，同時UPLC的穩定性也優于UPC2。但是，UPC2在3 min內可完成檢測，檢測時間要遠少于UPLC，同時UPC2流動相為超臨界二氧化碳，可以節約成本且更綠色環保。綜上所述，UPC2是一種較新的檢測方法，在一定程度上彌補了UPLC的不足，在滿足靈敏度和穩定性要求的前提下，為飼料中蘇丹紅類染料檢測提供了一種較為簡便快捷的方法。

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信息簡訊

核磁共振成像儀(MRI)用超導線材批量制備技術取得突破

近日，由西北有色金屬研究院等單位承擔的863課題“高性能MRI用超導線材批量化制備技術(2014AA032701)”通過技術驗收。

超導MRI具有磁場強度高、無放射危害、圖像分辨率高等優勢，是目前全球醫療影像領域的主流高端裝備，也是超導材料最主要的應用領域之一。NbTi超導線材性能不斷提升促進了商用液氦浸泡冷卻MRI系統成本不斷降低，MgB2超導線材的快速發展使無冷卻介質的移動式、開放式制冷機制冷MRI成為國際技術發展前沿。但是在2016年之前，MRI用超導線材長期被LUVATA、OXFORD等跨國公司壟斷，導致我國超導MRI用線材長期處于完全依賴進口的狀態，嚴重制約我國自主超導MRI裝備產業的發展。

該課題突破了高均勻合金熔煉、導體結構設計、粉末裝管法線材塑性變形控制、高尺寸精度線材加工、磁通釘扎控制和線材絕緣等MRI用超導線材制造核心技術，獲得具有完全獨立知識產權的超導MRI用NbTi和MgB2超導線材批量化制備技術并實現量產。量產單根萬米級NbTi線材臨界電流密度超過3410 A/mm2 (4 T，4.2 K)，單根千米級MgB2線材臨界電流密度超過21400 A/cm2 (3T，20 K)，均達到國際先進水平。建成我國首條年產能400噸的MRI用超導線材生產線，相關產品已為美國通用電氣(GE)、德國西門子等全球主要醫療影像儀供應商實現供貨，并在中科院電工所、寧波健信等國內超導MRI系統研發中獲得應用。

(科技部)

Determination of five illegal dyes in feed by UPC2and UPLC.

Liu Jing, Huang Wenqing, Zhang Mingsen

(SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry, Beijing 100013, China)

UPLC had higher sensitivity and better linearity than UPC2. When the concentrations of 5 illegal dyes were lower than 10.0 mg/L, UPLC had better stability than UPC2, but the similar stabilities were observed when the concentrations were higher than 10.0 mg/L. In UPC2method, 5 illegal dyes colud be separated in 3 minutes by UPC2, and full baseline separation was achieved. UPC2was simple and time-saving, and could be used for the rapid determination of the illegal dyes in feed.

UPC2; UPLC; illegal dyes; feed

基金項目：農業部公益性行業科研專項經費資助項目資助。

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.020

2017-02-10

劉靜，女，1984年出生，博士，研究方向：色譜分析，E-mail: liuj.bjhy@sinopec.com。