饮用水和地表水中丙烯酰胺检测方案(液相色谱仪)

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使用液相色谱——三重四极杆质谱法检测饮用水和地表水中的丙烯酰胺 作者 摘要 本应用简报介绍了一种基于液相色谱——三重四极杆质谱联用技术，通过直接进样快速测定饮用水和地表水中丙烯酰胺含量的方法。丙烯酰胺在极性改性 C18色谱柱上保留良好，在0.05-500 pg/L 的浓度范围内具有出色的线性响应。自来水、河水和海水中丙烯酰胺的方法检测限均为 0.015 pg/L， 各基质样品在两种加标浓度下的加标回收率均处于94%-104%之间，六次平行测量的相对标准偏差均低于2%。结果表明，该方法灵敏、准确、方便、可靠，能够满足饮用水和地表水中痕量丙烯酰胺检测的要求。 丙烯酰胺是一种含有不饱和双键的酰胺，经过体内代谢可产生环氧丙酰胺，而环氧丙酰胺对体内的血红蛋白和 DNA 等大分子物质有较强的烷基化作用。因此，国际癌症研究机构 (IARC) 于1994年将丙烯酰胺列为 2A 类“人类可能致癌物质”。在丙烯酰胺及聚丙烯酰胺生产过程中，残余的丙烯希胺单体可能通过工业废水、废渣进入环境水体和饮用水中，从而威胁人类健康。因此，建立高效、快速、准确地分析饮用水和环境水中丙烯酰胺的方法非常重要。 《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)和《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中规定的丙烯酰胺限量标准均为0.5 pg/L。水中丙烯酰胺的检测方法包括GC、GC-MS 和 LC-MS/MS 方法等。其中 GC 和 GC-MS 方法所需的衍生化处理和样品操作复杂，耗时长，且检测灵敏度低，不适用于大批量样品分析；而LC-MS/MS方法具有良好的分离度、特异性和灵敏度，直接进样即可实际检测需求。 本文介绍了一种采用 LC-MS/MS 技术直接进样检测水中丙烯酰胺的方法。该方法的线性范围为 0.5-50 pg/L， 检测限低于0.015ug/L，在饮用水、河水和海水基质样品中的加标回收率均在94%-104%之间。该方法快速、准确、基质干扰较少且回收率高，完全能够满足饮用水和地表水中丙烯酰胺的分析要求。 试剂和样品 实验用甲酸、乙腈为色谱纯，购自美国 Fisher 公司；实验用水为经 Milli-Q系统净化的超纯水(电阻率18.2MQ)。丙烯酰胺标准品及同位素标准品购自德国 Merck公司。实验用自来水、河水和海水样品在取样后放入容器并冷藏于4°C的冰箱中。 仪器和设备 采用Agilent 1290 Infinity 液相色谱/6470三重四极杆液质联用(LC/MS/MS) 系统；涡旋混匀器(德国 IKA公司)、Milli-Q 超纯水装置((美国 Millipore公司)。 ( 色谱柱采用 Agilent Polaris 3 Amide-C18 (3.0x150 mm， 3 pm)和Agilent Zorbax SB-Aq(2.1x150 mm， 1 .8pm)。 ) 自来水、河水和海水样品添加丙烯酰胺同位素内标(1 ug/L)，经0.22 um 水系滤膜过滤。 液相分析条件 色谱柱： Agilent Polaris 3 Amide-C18， 3.0x150mm，3 pm柱温： 40°C进样量： 20pL流动相： A)0.1%甲酸水溶液B)乙腈流速： 0.4mL/min梯度程序： 时间(min) B(%)0 03.5 04 100/ 100后运行时间： 4 min 质谱分析条件 离子模式： ESI， 正离子模式 干燥气温度： 250°C 干燥气流速： 8 L/min 鞘气温度： 370°C 鞘气流速： 11 L/min 雾化器压力： 40 psi 毛细管电压： 2000V 喷嘴电压： 2000V 多反应监测(MRM)采集参数：见表1 表1.丙烯酰胺 MRM 采集参数 化合物 母离子 (m/z) 子离子 (m/z) 碰撞能量 (V) 碎裂电压(V) 丙烯酰胺 72 55 11 85 丙烯酰胺 72 44 30 85 D-丙烯酰胺 75 58 11 85 结果与讨论 质谱与色谱条件的优化 首先在正离子模式下进行质谱扫描以得到目标化合物的[M+H]*母离子，然后分别优化毛细管碎裂电压和碰撞电压，以最大程度提高碎片离子强度。最终选择离子强度最高和次高的碎片离子，分别用于化合物的定量和定性确认。优化后的各种参数见表1。 确定质谱参数条件后，由于丙烯酰胺极性较强，因此考察了耐受纯水流动相的 Agilent SB-Aq 色谱柱和 Agilent Polaris 3Amide-C18 极性改性 C18色谱柱的性能。由实验结果可知(见图1)，在纯水相流动相条件下，丙烯酰胺在 Polaris 色谱柱上的保留性更强，保留时间为2.9 min 左右，减小了基质样品中极性干扰物的影响，从而得到了较高的回收率。因此选择 Polaris 色谱柱作为分析柱。 图1.丙烯酰胺(5 ug/L)的 MRM 提取色谱图 校准曲线与方法检测限 采用同位素稀释法进行定量分析，丙烯酰胺在 0.05-50 ug/L的浓度范围内的线性关系良好，线性系数高于0.995(图2)。在空白自来水、河水和海水样品中添加0.05 pg/L 丙烯酰胺，由所得色谱图外推至信噪比为3时对应的浓度，得到各基质样品中丙烯酰胺的检测限均为 0.015 pg/L。各样品直接进样即可满足饮用水和地表水中0.5 pg/L 的限量标准，无需经过富集操作。 x106 浓度(ng/ml) 图2.丙烯酰胺校准曲线 方法准确度和精密度 分别取空白自来水、河水和海水作为基质来评价方法的准确度和精密度。选择两种加标浓度，即0.5 ug/L 和5 ug/L， 并对每种加标浓度的样品重复测定6次，结果如表2所示。从表中可以看出，各基质样品中丙烯酰胺的回收率在94%-104%之间，相对标准偏差均小于2%，表明该方法具有良好的准确度和精密度。 表2.自来水、河水和海水中两个加标浓度的方法验证结果 基质 加标浓度(pg/L) 平均回收率(%) RSD (%，n=6) 自来水 0.5 94.5 1.56 5 103.8 0.74 河水 0.5 98.7 1.17 5 101.5 0.93 海水 0.5 99.1 1.43 5 102.6 0.72 实际样品分析 利用本方法对实际自来水和地表水样品进行分析。取样后，添加内标后过滤，然后进样分析。结果在所有样品中均未检出出烯酰胺。 本研究采用液相色谱——串联四极杆质谱联用系统结合同位素稀释法测定饮用水与地表水中的丙烯酰胺。丙烯酰胺在 AgilentPolaris 极性改性 C18色谱柱上保留良好，可有效消除极性基质干扰。该方法简单、灵敏度高、线性范围宽、回收率好，直接进样即可满足法规限量要求，适用于检测饮用水和地表水中的丙烯酰胺 ( 参考文献 ) ( 1. 安 娟，吴翠玲，黄悯嘉。使用 Captiva EMR-Lipid 与 LC-MS/ MS 相结合对食品中的丙烯酰胺残留量进行测定，安捷伦科技公司应用简报，出版 号 5994-1119ZHCN，2019 ) www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本文中的信息、说明和技术指标如有变更，恕不另行通知。 本应用简报介绍了一种基于液相色谱⸺三重四极杆质谱联用技术，通过直接进样快速测定饮用水和地表水中丙烯酰胺含量的方法。丙烯酰胺在极性改性  C18 色谱柱上保留良好，在 0.05–500 µg/L 的浓度范围内具有出色的线性响应。自来水、河水和海水中丙烯酰胺的方法检测限均为 0.015  µg/L，各基质样品在两种加标浓度下的加标回收率均处于94%–104% 之间，六次平行测量的相对标准偏差均低于  2%。结果表明，该方法灵敏、准确、方便、可靠，能够满足饮用水和地表水中痕量丙烯酰胺检测的要求