肉及肉制品中有害成分N-亚硝基二正丙胺检测方案(气质联用仪)

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气相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(Q Exactive-GC) 鉴定肉及肉制品中的有害成分 彭兴；王申1 1赛默飞世尔科技(中国)有限公司 气相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(QExactive-GC)作为市售唯一款气相色谱高分辨质谱(分辨率60，000 ( FWHM200 m/z 及以上)D，凭借其超高的分辨率(可达120，000FWHM)，高质量精度(质量准确度可可1 ppm内)，为化合物的鉴定提供了可靠、高效的保证；同时，在痕量分析方面又具备可媲美高端三重四极杆的定量能力。本实验结合QExactive-GC 在定性、定量方面的能力，针对肉及肉制品中有害成分的测定建立了相关的鉴定流程，同时完成了相关应用的开发工作。 Q Exactive-GC；肉及肉制品；有害成分 1.引言 肉及肉制品作为人类获得蛋白质、维生素和矿物质等营养成分的重要来源，肉制品的好坏关系到人类的健康、生活质量和安全。当今社会，人们对肉品的品质和安全性提出了更高的要求。 肉及肉制品中的有害成分包括内源性有害成分和外源性有害成分，这主要是由于在动物饲养、屠宰到加工、贮藏过程中，由于饲养管理不当或因不良条件会引发自身成分发生转化等，导致肉及肉制品变质，营养价值降低，甚至含有外来的或者自身合成的有毒有害物质质。 对于有害成分的鉴定，一直是肉品检测中的重要环节和研究内容，其种类繁多而且来源广泛。肉品热加工过程中油脂等有机 物高温裂解或燃料不完全燃烧所产生的多环芳烃(PAHs)4、苯并(a)芘；为延长保存期，防止腐烂变质，防止油脂氧化发生酸败产生有毒物质，常加入防腐剂和抗氧化剂等添加剂；为缓和激动，减轻或消除动物狂躁不安所使用的镇静剂类药物和治疗动物疾病所使用的兽药；在饲养过程中由环境和饲料引入的农药；肉品在加工中伴随产生和由外界引入的 N-亚硝胺化合物等，是肉及肉制品有害成分检测的主要内容。 质谱检测技术作为一种常见的技术，在有害成分鉴定中得到广泛应用。气气相色谱及其联用技术由于其具有技术成熟、物质分离效果好、选择性高、方便快速等特点，常用于肉及肉制品有害成分的鉴定。 Q Exactive-GC具有的高分辨率、高质量精度和高灵敏度三大特性对于肉及肉制品这类基质复杂、有害成分种类多且含量较低的样品具有显著的优势。高分辨率可更好地分离目标化合物和干扰杂质；高质量精度可提供可靠、准确的数据；高灵敏度则保证了低浓度化合物的有效检出。结合高分辨精确质量数据库和商业化数据库， Q Exactive-GC 还可进行完全未知的化合物鉴定，同时对于目标化合物进行定量研研。 本研究利用QExactive-GC 建立了肉及肉制品中有害成分鉴定流程，同时进行了实际应用开发并且获得了良好的效果。 2.实验条件 2.1质谱条件 仪器型号：QExactive-GC 质谱仪 离子化类型：El 离子源温度：：2250℃ 电子能量： 70eV 采集模式： 高分辨全扫描(FullScan) 质量分辨率：60，000 FWHM ( 200 m/z)；扫描速度：8Hz扫描范围：40-650 m/z 2.2气相色谱条件 色谱柱选择： TG-5SILMS (30 m， 0.25 mm， 0.25 um) 程序升温梯度：40℃(维持2 min) ， 5℃/min 到 150℃ (维持1 min)，20℃/min 到320℃(维持1 min) 进样口：分流/不分流进样口-SSL 进样口温度：280℃ 进样模式：不分流 载气流速：1.0mL/min(恒流模式) 传输线温度：280℃ 2.3样品信息 熏肉样品和牛肉样品各1种。 3.实验流程 QExactive-GC采用全扫描(FullScan)采集模式，在高通量数据采集的同时实现了数据的可追溯性，使样品信息得到了充分保留。肉及肉制品中有害成分鉴定流程如下： 4.1解卷积 原始(GC-MS的数据包含了来自仪器噪音、色谱柱流失物以及样品基质等各方面的干扰。同时，样品中保留时间接近的成分，在色谱图中也会出现相应的峰重叠现象，为了保证质谱图定性准确性，需要在分析之前从中提取“干净”的质谱图。而“干净”的质谱图就需要软件的解卷积功能。利用TraceFinder 内置的解卷积程序可实现对数据的快速解卷积处理，如下所示。 图2解卷积 4.2数据库(Database)检索 利用 TraceFinder 的解卷积程序，可对采集的数据进行快速处理，去除相应的干扰，获得“干净”的质谱图。同时，通过使用商业数据库(NIST 库、Wiley库等)和高分辨数据库，对解卷积后的结果自动分析和匹配，完成未知化合物的定性结果。图3为肉制品样品的数据经 TraceFinder 解卷积处理后通过谱 库检索所得到的结果。 图3谱库检索 TraceFinder 软件可实现全流程处理，包括方法编辑、数据采集、数据处理、数据库建立、谱库检索等功能。在完成定性的同时，对于所已知的目标化合物，可进行准确的定量分析。 本实验选取了两种样品(熏肉和牛肉)，对其中的有害物质熏进行了分析鉴定。熏肉样品中定性检测到的化合物N-Nitrosodi-n-propylamine(N-亚硝基二正丙胺)，作为一种肉及肉制品中常见的亚硝胺类物质，是食品加工过程中形成仲胺与防腐剂亚硝酸钠反应生成的。 牛肉样品中所测得的化合物 PCB-167，是一种高毒性的有机污染物，主要是由饲料引入。 本实验对2种化合物进行了相关定量研究。配置一系列的标准曲线如图5所示。两种化合物均可获得良好线性，同时在低浓度(<1 pg/kg)下也可检出。由此可见， Q Exactive-GC 能够保证化合物的定性和定量。 图5目标化合物定量分析 4.4非有害物质鉴定 Q Exactive-GC 采用全扫描模式采集数据，无损失且具有可追溯性和回顾性。这就实现了在对目标化合物检测的同时对其他非目标化合物监控。数据分析发现，熏肉样品中，保留时间为 17.13min 处出现一个响应较高的峰。通过化合物数据库检索对该化合物进行初步定性，结果为 Benzothiazole(苯并噻唑)，见图。 图6检索结果 为提供检索可信度， QExactive-GC 创造性的提出 HRF(高分辨过滤分值)值，使精确质量得到了真正的应用。 软件会根据获得的高质量精度的数据自动计算出高分辨过滤分值，对于一些化合物，经谱库检索之后后般会获得多种结果，可根据软件自带的高分辨过滤分值功能进一步排除。实验发现，化合物苯并噻唑其高分辨过滤分值(HRF Score) 99.29，高得分可进一步确证该化合物的可能性。 4.5化合物确证 为进一步确证该化合物，本实验在 120，000 FWHM ( 200m/z)分辨率下进行数据采集，获得了化合物碎片离子的丰度极低的同位素峰，便于根据同位素峰信息进一步推导确证。质谱图如图7所示。 图77化合物质谱图 根据同位素峰丰度及精确质量数综合判断，化合物苯并噻唑所含元素为 C、H、N、S。通过软件可模拟生成可能的分子式，如下图所示。 进一步根据同位素峰丰度、精确质量数和精细同位素的对比，可以区分不同结果之间的细微差别，利于进一步进行化学式的确证。对于碎片离子 135.01358 m/z， 其同位素峰分布如图9所示。 图9同位素峰 化学式 C，HNS 的的理论同位素峰与实测值进行比较。实验发现，理论值与实测值高度吻合，可确定该化合物为苯并噻唑。 图10)对对比图 苯并噻唑是肉品中的代表性化合物，是美拉德反应的常见产物，是由硫胺的热降解中产生的。美拉德反应是氨基酸、蛋白质、肽和还原糖之间发生的反应。长时间的发酵和加热可以促进该反应的发生。美拉德反应对肉品风味的产生起主要作用，同时会对其抗氧化性、色泽、芳香物质产生很大的影响。 赛默飞世尔科技(中国)有限公司 www.thermofisher.com 全国服务热线： 8800 810 5118 Q Exactive-GC作为唯―一款气相色谱超高分辨质谱，集超高分辨率、高质量精度测定、高灵敏度于一体。在食品中有害物质鉴定、未知物结构鉴定、化合物痕量分析等方面有表现出了强大能力。 Q Exactive-GC 具有超高的勺辨率(120，000 FWHM m/z 200)，可通过精确质量数将不同的化合物进行有效分析，同时可排除复杂样品的干扰。高分辨率结合宽的定量动态范围，加之稳定的质量准确度(1 ppm以内)和极佳的灵敏度，大大提高了复杂基质中化合物鉴定结果的可靠度。 TraceFinder 软件提供了全流程的分析解决方案，， 可以实现化合物定性、定量，目标化合物鉴定和非目标化合物筛查。 ( [1]. Comprehensive comparison of l i quid c h romatographyselectivity as provided by two types ofliquid chromatographydetectors (high resolution mass spectrometry and tandemmass spectrometry)： "Where is the crossover point?"[].A.Kaufmann et al. / Analytica Chimica Acta 673 ( 2 010) 6 0 -72 ) ( [2].肉类食用品质评价方法研究进展[J].周光宏 ， 李春保，徐 幸莲.中国科技论文.2007.2：75-82. ) ( [3].气相色谱及其联用技术在肉品检测中的应用进展[].叶永丽，赫欣睿，陈士恩等.食品与机械.2015.6：242-245. ) ( [4]. 气相色谱/质谱法测定烧烤肉制品中15种欧盟优控多环芳 烃[]. 毛 婷，路 勇 ，姜洁 等 .分析化学.2010.10： 1439- 1444. ) ( [5].国家食品安全风险评估中心. GB 2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准[S].北京：中国标准出版社，中国 质检出版社.2014. ) ( 6] 气相色谱-质谱法同时测定腊肠中7 种镇静剂类药物残留[J].谭贵良，赵天珍，王文林等.现代食品科技.2014， 30(2)：274-278. ) ( [7].气相色谱法测定熟肉制品中挥发性N-亚硝胺类胺合物[J]. 王瑞，马俪珍，方长 发 等.中国食品学报.2007，7(2)：124- 127. ) ( [8]，美拉德反应在肉味香精中的研究进展[J].蔡培钿，白卫东， 钱敏.中国酿造.2009，5：7-10. ) ThermoS CIENTIFIC 支持手机用户)A Thermo Fisher Scientific BrandAN_C_GCMSMS__