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超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定飲料和酒中防腐劑與甜味劑

文檔作者：王震石麗珠文檔來源：徐州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月08日
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第5 卷 第4 期 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報 Vol. 5 No. 4
2014 年4 月 Journal of Food Safety and Quality Apr. , 2014
*通訊作者: 王震, 工程師, 主要研究方向?yàn)槭称窓z測技術(shù)。E-mail: 6933967@qq.com
*Corresponding author: WANG Zhen, Engineer, Xuzhou Center for Products Quality Supervision and Inspection, Shangju Road, Xincheng
district, Xuzhou 221000, China. E-mail: 6933967@qq.com
超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定飲料和酒中防腐
劑與甜味劑
王 震*, 石麗珠
(徐州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心, 徐州 221000)
摘要: 目的建立同時測定飲料和酒類中苯甲酸、糖精鈉、脫氫乙酸、甜蜜素、對羥基苯甲酸乙酯和對羥基
苯丙酯添加劑的超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)檢測方法。方法 樣品經(jīng)超高效C18 色譜柱分離, 以
乙腈:乙酸銨溶液(20 mmol·L-1)為流動相進(jìn)行梯度洗脫, 在質(zhì)譜負(fù)離子模式下進(jìn)行檢測。結(jié)果 經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化,
測得6 種食品添加劑在0.1~100 μg·mL-1 范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的相關(guān)性, 線性回歸系數(shù)均大于0.996, 其中苯甲酸檢
出限0.005 μg·mL-1; 糖精檢出限為0.008 μg·mL-1, 甜蜜素檢出限為0.04 μg·mL-1, 脫氫乙酸檢出限為0.003
μg·mL-1, 對羥基苯甲酸乙酯檢出限為0.08 μg·mL-1, 對羥基苯甲酸丙酯檢出限為0.003 μg·mL-1, 回收率為
98.1~102.1％。結(jié)論 該方法快速、準(zhǔn)確、靈敏度高, 為飲料中防腐劑和甜味劑檢測提供了實(shí)用的技術(shù)手段。
關(guān)鍵詞: 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜; 飲料; 酒; 防腐劑; 甜味劑
Determination of preservative and sweetener in drink and wine by ultra performance
liquid chromatography tandem mass spectrometry
WANG Zhen*, SHI Li-Zhu
(Xuzhou Center for Products Quality Supervision and Inspection, Xuzhou 221000, China)
ABSTRACT: Objective To establish a UPLC-MS/MS method of detecting benzoic acid, saccharin sodium,
dehydrogenation acetic acid, sodium cyclamate, Ethyl p-hydroxybenzoate, Propyl p-hydroxybenzoate simultaneously
in drink and wine. Methods The chromatographic separation was performed on a C18 column with
gradient elution, using acetonitrile and ammonium acetate (20 mmol·L-1) as mobile phase. The analyte was detected
by MS in negative ion mode. Results Under the optimal conditions, the calibration curves of six food
additives were a linear in the range of 0.1~100 μg/mL-1, with correlation coefficient more than 0.996.The limit
of detection was found in the range of 0.005 μg·mL-1 for benzoic acid, saccharin sodium for 0.008 μg·mL-1, sodium
cyclamate for 0.04 μg·mL-1, dehydrogenation acetic acid for 0.003 μg·mL-1, ethyl p-hydroxybenzoate for
0.08 μg·mL-1, propyl p-hydroxybenzoate for 0.003 μg·mL-1. The spiked recoveries were between 98.1~102.1％.
Conclusion The method was rapid, accurate, highly sensitive, providing practical techniques for the preservatives
and sweeteners detection of beverage.
KEY WORDS: ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry; drink; wine; preservative;
sweetener
1180 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報 第5 卷
1 引 言
中國作為第二大飲料生產(chǎn)國, 飲料市場已成為
中國食品行業(yè)發(fā)展最快的市場之一[1], 食品添加劑在
推動飲料市場發(fā)展中作出重要貢獻(xiàn)[2]。根據(jù)食品安全
國家標(biāo)準(zhǔn)《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定能用于飲料和
酒中的食品添加劑有:苯甲酸、山梨酸、脫氫乙酸、
甜蜜素、對羥基苯甲酸酯類等添加劑, 并規(guī)定了具體
適用范圍和限量要求[3]。鑒于目前食品添加劑濫用現(xiàn)
象嚴(yán)重, 本研究建立了同時分析6 種添加劑的方法。
防腐劑和甜味劑目前常用方法有氣相色譜法
[4-6], 液相色譜法[7-10]和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)[11], 洪愛萍
等[12]建立了超高效液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)同時測定飲料中
苯甲酸的測定方法, 羅志剛等[13]建立了高效液相
色譜技術(shù)同時測定飲料中合成色素、甜味劑和防腐
劑的檢測方法, 這些方法在測定食品添加劑有獨(dú)
到之處, 但由于方法本身的局限性, 每次僅能檢測
一種物質(zhì), 或者物質(zhì)定性方面存在缺陷, 為了更準(zhǔn)
確、簡便地測定飲料中的食品添加劑, 應(yīng)用質(zhì)譜分
析方法可以解決由于單純的色譜法通過保留時間
進(jìn)行定性,專屬性和特異性較差,易產(chǎn)生假陽性或假
陰性結(jié)果的現(xiàn)象[14]。本研究應(yīng)用超高效液相色譜-
質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù), 建立了能夠同時測定飲料和酒中
常用的6 種甜味劑和防腐劑的方法, 對監(jiān)管飲料和
酒中添加劑提供技術(shù)支持。
2 材料與方法
2.1 儀器與設(shè)備
TSQ Quantum Access MAX 型三重四極桿液質(zhì)
聯(lián)用儀, 配Accela 高速液相色譜系統(tǒng)(美國賽默飛世
爾公司); AB265-S 型電子分析天平(美國梅特勒托利
多); BS210S 型電子天平(美國賽多利斯); AS-3120 型
超聲清洗儀(浙江石浦海天電子儀器廠); 純水儀(美
國MILIPORE Milli-Q)。
2.2 試劑和標(biāo)準(zhǔn)品
甲醇(色譜純), 德國Merck 公司; 氨水(分析純),
天津科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心; 乙酸銨(優(yōu)級純), 美
國Tedia 公司; 甲酸(色譜純), 天津市光復(fù)精細(xì)化工
研究所; 超純水, 實(shí)驗(yàn)室自制。
標(biāo)準(zhǔn)品: 甜蜜素、脫氫乙酸、對羥基苯甲酸乙酯、
對羥基苯甲酸丙酯、苯甲酸、糖精鈉 (均購于中國國
家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供)。標(biāo)準(zhǔn)溶液配制:精密稱取
0.05000 g 的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì), 用乙醇溶解, 配制成1000
mg·L-1 的單標(biāo)儲備液, -18 ℃避光保存, 實(shí)驗(yàn)時根據(jù)
儀器響應(yīng)值大小配制成不同濃度單一標(biāo)準(zhǔn)溶液和混
合標(biāo)準(zhǔn)溶液。
2.3 方 法
分別量取20.0~40.0 mL 不同飲料, 含乳飲料, 放
入50 mL 離心管中, 加入5 ml 乙腈溶液, 以7000
r/min 的轉(zhuǎn)速離心10 min, 取上清液過0.45 μm 微孔
濾膜, 收集濾液上機(jī)測定; 含二氧化碳或酒精樣品放
入100 mL 燒杯中, 加小碎瓷片數(shù)片, 加熱驅(qū)除二氧
化碳或乙醇, 待其冷卻后用流動相定容至100 mL,
過0.45 μm 濾膜直接上機(jī)測定, 進(jìn)樣體積20 μL, 外
標(biāo)法定量, 同時做空白實(shí)驗(yàn)。
2.4 色譜條件
色譜柱:超高效Cl8 柱(10×0.21 cm, 1.9 μm); 流動
相:A-乙腈, B-20 mmol·L-1 乙酸銨溶液(pH=4)(梯度洗
脫程序見表1); 柱溫: 30 ℃; 流量: 0.2 mL/min; 樣體
積:10 μL。各色譜峰與相鄰色譜峰之間分離度均大于
1.5, 拖尾因子均介于0.95~1.05 之間, 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液
色譜圖和樣品色譜圖分別見圖1 和圖2。
表1 梯度洗脫條件
Table 1 Gradient elution conditions
時間 (min) A % B %
0 20 80
2 20 80
10 85 15
12 85 15
15 20 80
18 20 80
2.5 質(zhì)譜條件
質(zhì)譜條件:電噴霧電離(ESI), 負(fù)離子模式, 碰撞
能量20~50 V, 選擇反應(yīng)監(jiān)測(SRM), 分辨率
Q1=0.7M, Q3=0.7M, 噴霧電壓(Spray volt-age)3000 V,
鞘氣(Sheath gas, N2)壓力39 psi, 毛細(xì)管加熱溫度
(capillary temperature)270 ℃, 輔助氣(Aux gas pressure,
Ar)壓力10 psi。載氣:氮?dú)? 總離子流圖掃描范
圍:10~400 u; 選擇監(jiān)測離子見表2。
第4 期 王 震, 等: 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定飲料和酒中防腐劑與甜味劑 1181
圖1 6 種食品添加劑標(biāo)樣液相色譜圖
Fig. 1 LC-chromatogram of standard mixture of six food activities
注: ①糖精鈉 saccharin sodium; ②甜蜜素 sodium cyclamate; ③苯甲酸benzoic acid; ④脫氫乙酸dehydrogenation acetic acid;
⑤對羥基苯甲酸乙酯; Ethyl p-hydroxybenzoate; ⑥對羥基苯甲酸丙酯Propyl p-hydroxybenzoate
圖2 樣品液相色譜圖
Fig. 2 Sample LC-chromatograms
1182 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報 第5 卷
表2 6 種食品添加劑定性和定量離子
Table 2 Parent and daughter ions of six food additives
項(xiàng)目 母離子(m/z) 子離子(m/z)
脫氫乙酸 167 83,123
對羥基苯甲酸乙酯 165 92,137
對羥基苯甲酸丙酯 179 92,136
甜蜜素 178 80,96
苯甲酸 121 59,77
糖精鈉 182 42,106
3 結(jié)果與討論
3.1 色譜、質(zhì)譜條件的選擇和優(yōu)化
比較了乙腈-乙酸銨緩沖液、乙腈-甲酸溶液兩種流
動相體系對6 種化合物色譜分離的影響, 結(jié)果表明采用
乙腈-乙酸銨緩沖液作為流動相時的分離效果較好, 且
基質(zhì)干擾較少, 質(zhì)譜響應(yīng)信號較強(qiáng)。進(jìn)一步優(yōu)化了乙酸
銨緩沖液的濃度, 以20 mmol·L-1 乙酸銨緩沖液(用乙
酸調(diào)節(jié)pH=4.0) 和乙腈作為流動相, 流速為0.2
mL/min 時, 目標(biāo)分析物的分離效果較好, 色譜峰對稱。
通過6 通閥的轉(zhuǎn)換, 設(shè)置樣品進(jìn)入質(zhì)譜的時間,
可以減少內(nèi)源性雜質(zhì)進(jìn)入質(zhì)譜影響分析, 同時空白
樣品按照待測樣品的方法處理后, 利用待測樣品的
同樣的梯度洗脫條件, 通過HPLC 進(jìn)行色譜洗脫, 同
時用針泵將混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以恒定的速度注入, 兩種
溶液一并通過T 型閥進(jìn)入質(zhì)譜儀, 進(jìn)行待測物離子
信號強(qiáng)度測定, 根據(jù)相應(yīng)信號的變化, 進(jìn)行色譜條件
的優(yōu)化, 大大降低基質(zhì)和背景的干擾。
采用流動注射泵連續(xù)直接質(zhì)譜進(jìn)樣, 對6 種目標(biāo)
分析物標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜條件進(jìn)行優(yōu)化, 通過對質(zhì)譜ESI
離子源正離子和負(fù)離子模式進(jìn)行Q1 全掃, 結(jié)果表明,
各色素的負(fù)離子模式響應(yīng)值均高于正離子模式相應(yīng)
值, 因此選擇負(fù)離子檢測模式, 同時在負(fù)離子模式下
進(jìn)行全掃描以選擇適當(dāng)?shù)碾婋x方式, 根據(jù)不同化合
物的響應(yīng)和保留時間的差異, 對不同化合物的碰撞
能量進(jìn)行了優(yōu)化。上述色譜-質(zhì)譜條件下6 種防腐劑
和甜味劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.00 mg·L-1) 的MRM 譜圖
見圖1。以上述準(zhǔn)分子離子峰做相應(yīng)目標(biāo)物的選擇性
離子, 通過對峰面積積分, 外標(biāo)法進(jìn)行含量測定, 方
法靈敏高。以保留時間及準(zhǔn)分子離子峰而進(jìn)定性, 減
少假陽性現(xiàn)象[14]。6 種物質(zhì)均采用負(fù)離子模式, 多反
應(yīng)監(jiān)測(MRM), 對其進(jìn)行掃描, 其全掃描質(zhì)譜圖及
主要子離子和母離子見表2。
3.2 方法的線性、精密度和回收率
用標(biāo)準(zhǔn)儲備液, 配制如下濃度的標(biāo)準(zhǔn)使用液:苯
甲酸10 μg/mL, 糖精鈉10 μg/mL, 甜蜜素3 μg/mL,
脫氫乙酸 10 μg/mL, 對羥基苯甲酸乙酯10 μg/mL,
對羥基苯甲酸丙酯10 μg/mL, 置冰箱中保存, 進(jìn)行
色譜分析。將得到的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液按照2.4 的色譜條
件進(jìn)行分析, 以豐度和質(zhì)量濃度分別為縱橫坐標(biāo)做
圖, 得到線性回歸分析, 信噪比S/N=3 計算檢出限,
結(jié)果見表3。從表3 可以看出, 本方法的檢出限明顯
優(yōu)于目前現(xiàn)行有效的國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法, 滿足國家
對該類產(chǎn)品中6 種添加劑的檢測要求。
對同一樣品進(jìn)行6 次平行測定, 計算含量和精密
度, 向樣品中加入一定量的6 種標(biāo)準(zhǔn)溶液, 按實(shí)驗(yàn)方
法處理測定, 計算回收率(見表4)。精密度和回收率
均滿足定量要求。
3.3 樣品測定
對市場上銷售的40 種葡萄酒及飲料類進(jìn)行檢測,
3 份樣品檢出了糖精鈉和甜蜜素, 其含量均在國家食
品添加劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的含量范圍內(nèi)。具體樣品測
定結(jié)果見表5。
表3 方法的線性回歸方程、線性范圍及檢出限 (S/N=3)
Table 3 Regression equations, linear range and detection limit (S/N=3)
色素名稱 回歸方程 濃度范圍(μg·mL-1) 相關(guān)系數(shù)r
檢出限(μg·mL-1)
本研究 國標(biāo)
苯甲酸 y = 58558x + 5072.4 0.1~100 0.9969 0.005 1.8[15]
糖精鈉 y = 75511x - 73817 0.1~100 0.9996 0.008 1.2[16]
甜蜜素 y = 6350617 x - 3999494 0.1~100 0.9977 0.04 4[17]
脫氫乙酸 y = 381313x + 456362 0.1~100 0.9981 0.003 5[18]
對羥基苯甲酸乙酯 y = 4457511 x - 1138426 0.1~100 0.9984 0.08 1[19]
對羥基苯甲酸丙酯 y = 4E+06x - 8E+06 0.1~100 0.9972 0.003 1[19]
第4 期 王 震, 等: 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定飲料和酒中防腐劑與甜味劑 1183
表4 方法的精密度和回收率
Table 4 The precision and recoveries of method
項(xiàng)目 樣品本底 (mg) RSD (%, n=6) 添加量 (mg) 測定值 (mg) 回收率 (%)
苯甲酸 5.41 0.8 10.0 15.22 98.1
糖精鈉 4.37 1.1 10.0 14.43 100.6
甜蜜素 4.78 0.9 10.0 14.68 99.0
脫氫乙酸 0.00 0.4 10.0 9.81 98.1
對羥基苯甲酸乙酯 0.00 1.1 10.0 10.21 102.1
對羥基苯甲酸丙酯 0.00 0.5 10.0 9.88 98.8
表5 樣品測定結(jié)果 單位：g/L
Table 5 Concentrations of food additives in different samples unit: g/L
樣品 苯甲酸 糖精鈉 脫氫乙酸 對羥基苯甲酸乙酯 對羥基苯甲酸丙酯 甜蜜素
葡萄酒A ND ND ND ND ND ND
葡萄酒B ND ND ND ND ND ND
葡萄酒C ND ND ND ND ND ND
飲料A ND ND ND ND ND 0.42
飲料B ND 0.42 ND ND ND ND
飲料C ND 0.35 ND ND ND 0.53
注: ND 未檢出
4 結(jié) 論
建立了一種以超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)同
時檢測飲料中國內(nèi)外允許使用的6 種防腐劑和甜味
劑的方法, 與國標(biāo)相比, 減少了前處理的步驟, 縮短
了實(shí)驗(yàn)時間, 提高了回收率, 通過對定量離子和定性
離子比例來定性, 提高物質(zhì)定性的準(zhǔn)確度, 減少了假
陽性和假陰性的現(xiàn)象。本方法快速、準(zhǔn)確、靈敏度高,
為飲料中防腐劑和甜味劑檢測提供了實(shí)用的技術(shù)手
段, 對監(jiān)測食品中添加劑使用情況具有重要的意義。
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(責(zé)任編輯:鄧偉)
作者簡介
王震, 工程師, 主要研究方向?yàn)槭称?
檢測技術(shù)。
E-mail: 6933967@qq.com

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