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食品及饲料中有机酸的在线富集离子色谱—质谱分析方法研究

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摘要

缩略词

第1章 绪论

1.1 食品及饲料中的有机酸概述

1.1.1 有机酸的种类及理化性质

1.1.2 有机酸的用途

1.2 有机酸检测方法及研究现状

1.2.1 酸碱滴定法

1.2.2 酶法

1.2.3 分光光度法

1.2.4 毛细管电泳法

1.2.5 色谱法

1.2.6 色谱—质谱联用法

1.3 待测物在线富集法的研究现状

1.4 研究目的和意义

1.5 主要研究内容

第2章 有机酸分离柱与富集柱的制备与评价

2.1 试验材料与仪器设备

2.1.1 试验材料

2.1.2 仪器设备

2.2 试验方法

2.2.1 溶液配制

2.2.2 分离柱与富集柱制备

2.2.3 色谱—质谱条件

2.2.4 分离柱评价方法

2.2.5 富集柱评价方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 色谱柱填料的选择与装填方法

2.3.2 分离柱的性能分析

2.3.3 富集柱的性能分析

2.4 本章小结

第3章 有机酸在线富集IC—MS分析方法的建立

3.1 试验材料与仪器设备

3.1.1 试验材料

3.1.2 仪器设备

3.2 试验方法

3.2.1 标准溶液的配制

3.2.2 IC-APCI-MS的操作方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 离子色谱—质谱条件的优化

3.3.2 线性关系、检出限与定量限

3.3.3 有机酸回收率及精密度

3.4 本章小结

第4章 不同基质样品的前处理方法研究

4.1 试验材料与仪器设备

4.1.1 试验材料

4.1.2 仪器设备

4.2 试验方法

4.2.1 标准曲线的制作

4.2.2 色谱—质谱条件

4.2.3 不同基质样品的前处理

4.3 结果与讨论

4.3.1 两种分析方式下的线性关系、检出限比较

4.3.2 果汁、红酒及香醋等液态样品的前处理方法

4.3.3 乳制品及谷物饮料等蛋白含量较高样品的前处理方法

4.3.4 饲料样品的前处理方法

4.4 本章小结

第5章在线富集IC—MS与HPLC分析有机酸的比较

5.1 试验材料与仪器设备

5.1.1 试验材料

5.1.2 仪器设备

5.2 试验方法

5.2.1 标准溶液配制

5.2.2 高效液相色谱条件

5.2.3 离子色谱—质谱条件

5.2.4 不同基质的样品预处理

5.2.5 HPLC法与在线富集IC—MS法的比较

5.3 结果与讨论

5.3.1 HPLC法与在线富集IC—MS法的比较

5.3.2 实际样品的分析测定

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

有机酸可作为酸度调节剂、抗氧化剂、着色剂和乳化剂等添加到食品及饲料中。但有机酸的滥用可能会对人和动物的健康产生危害。因此,建立食品及饲料中有机酸的简便快速、高灵敏度和高准确度的检测分析方法,有利于现有检测技术水平的提高,并为规范与完善有机酸的检测标准提供参考。
  本文采用在线富集与离子色谱—质谱分析技术相结合,对食品及饲料样品中乳酸、磷酸、柠檬酸、草酸、苹果酸、焦谷氨酸、甲酸、丙酮酸、丁二酸、D-酒石酸、丙二酸、马来酸、富马酸、α-酮戊二酸、D-奎尼酸和反-乌头酸等16种有机酸进行定性、定量分析方法研究。主要研究内容与结果如下:
  1、研发了新型的分离柱和富集柱,并对其性能进行了评价。结果表明,两根柱子的装填紧密而均匀,柱填料对16种有机酸均有吸附性。对于分离柱,当淋洗液流速为1 mL/min时,柱压为2235 psi并保持相对稳定;当流速为0.5mL/min恒流洗脱时,死时间t0为5.73 min;在相同的分析条件下,各有机酸的保留时间均大于死时间。采用浓度为0~80.0 mmol/L的NaOH溶液进行梯度洗脱,各有机酸的塔板数N为3017~26722,马来酸与富马酸的分离度R为1.94,16种有机酸的保留时间相对标准偏差RSD值为0.09%~1.25%,峰面积的RSD值为1.2%~2.8%,表明该分离柱对目标化合物能进行有效分离。富集柱的富集能力可达到100000 ng,可确保对有机酸的有效在线富集。
  2、研究和优化了在线富集离子色谱—质谱同时分析测定16种有机酸的最佳条件:色谱柱为自制富集柱(20 mm×4.6 mm)和分离柱(250 mm×1.0 mm);淋洗液为NaOH溶液,梯度洗脱程序为0-3 min,0-10.0 mmol/L(线性梯度);3-5min,10.0 mmol/L;5-10 min,20.0 mmol/L;10-15 min,30.0 mmol/L;15-18 min,40.0 mmol/L;18-21 min,50.0 mmol/L;21-24 min,60.0 mmol/L;24-26.5 min,80.0 mmol/L;26.5-35 min,0.0 mmol/L,流速为0.45 mL/min;离子源为大气压化学电离源;扫描模式为负离子模式;锥孔电压为D-奎尼酸70 V,反-乌头酸20V,其余14种有机酸均为40 V;在线富集时间为3.0 min;进样体积为200μL。在该条件下,16种有机酸的检出限为0.01~0.22 mg/L;果汁样品中有机酸的平均回收率为80.5~109.8%,相对标准偏差RSD≤8.02%。结果表明,此法有较高的灵敏度、准确度与精密性。
  3、采用传统进样方式,对不同基质样品的前处理方法进行了研究。结果表明,不同基质的样品前处理方法显著不同。果汁、红酒、香醋等样品以超纯水稀释处理后再过0.45μm滤膜即可;乳制品及谷物饮料等样品,需取1 mL置于10mL离心管中,加2mL正己烷饱和的乙腈和1 mL超纯水,涡旋混匀,低温离心20 min(5000 r/min,-15C)后,取清液500μL氮气吹干,超纯水复溶后过0.45μm滤膜即可;对于饲料样品,则需将其粉碎后称取2.5 g于烧杯中,加入150 mL水,水浴加热浸提10 min,冷却后超纯水定容至250 mL,先用滤纸粗滤,再将清液过0.45μm滤膜即可。
  4、比较了在线富集离子色谱—质谱法与传统的高效液相色谱法对马来酸的分离分析效果。结果表明,高效液相色谱法分析马来酸的检出限为1 mg/L,而在线富集离子色谱—质谱法为0.01 mg/L。在线富集离子色谱—质谱法采用200μL大体积进样以富集柱和分离柱对有机酸进行富集与分离,质谱采用大气压化学电离源,在选择离子监控模式下对有机酸进行定性和定量分析,不仅样品前处理相对简单,所用试剂对环境相对友好,而且分析速度快,可靠性强,可应用于大批量的食品及饲料样品中有机酸的检测和监控。

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