高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定白砂糖中的氯酸鹽和高氯酸鹽

摘 要：目的：建立高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定白砂糖中氯酸鹽和高氯酸鹽的方法。方法：樣品經(jīng)乙腈水振蕩超聲提取，離心后過膜。用Acclaim Trinity P1色譜柱對化合物進(jìn)行分離，以乙腈和10 mmol·L-1甲酸銨溶液梯度洗脫，在電噴霧負(fù)離子選擇反應(yīng)監(jiān)測模式下檢測，用同位素內(nèi)標(biāo)法定量。結(jié)果：氯酸鹽在1.0～50.0 ng·mL-1線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0.999 5；高氯酸鹽在0.5～25.0 ng·mL-1線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0.999 9。氯酸鹽的檢出限為0.61 mg·kg-1，回收率為89.0%～110.0%，精密度為0.54%～1.21%。高氯酸鹽的檢出限為0.38 mg·kg-1，回收率為86.0%～96.6%，精密度為0.36%～1.02%。結(jié)論：該方法的前處理簡單快捷，靈敏度高，準(zhǔn)確性可靠，穩(wěn)定性好，可為白砂糖安全檢測提供技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：液相色譜-質(zhì)譜；白砂糖；氯酸鹽；高氯酸鹽

Determination of Chlorate and Perchlorate in White Granulated Sugar by High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

XIONG Biyu， YANG Jinwei， LU Lili， NONG Fuqiao

（Guangxi Zhuang Autonomous Region Product Quality Inspection Institute， Nanning 530200， China）

Abstract： Objective： To establish a high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the determination of chlorate and perchlorate in white granulated sugar. Method： The samples were extracted by ultrasonic oscillation with acetonitrile water， centrifuged and then coated. The compounds were separated by Acclaim Trinity P1 column and eluted with acetonitrile and 10 mmol·L-1 ammonium formate solution. The compounds were detected by electrospray in anion selective reaction monitoring mode and quantified by isotope internal standard method. Result： Chlorate had a good linear relationship between 1.0 ng·mL-1 and 50.0 ng·mL-1 with a correlation coefficient of 0.999 5， and perchlorate had a good linear relationship between 0.5 ng·mL-1 and 25.0 ng·mL-1 with a correlation coefficient of 0.999 9. The detection limit of chlorate was 0.61 mg·kg-1， the recovery was 89.0%～110.0%， and the precision was 0.54%～1.21%. The detection limit of perchlorate was 0.38 mg·kg-1， the recovery was 86.0%～96.6%， and the precision was 0.36%～1.02%. Conclusion： The pretreatment method is simple， rapid， sensitive， reliable and stable， and can provide technical means for the safety detection of white granulated sugar.

Keywords： liquid chromatography-mass spectrometry; white granulated sugar; chlorate; perchlorate

高氯酸鹽是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的強氧化劑，無機高氯酸鹽極易溶于水。環(huán)境中的高氯酸鹽可以通過多種途徑進(jìn)入人體。研究表明，高氯酸鹽與甲狀腺疾病密切相關(guān)，它可以干擾甲狀腺中碘化物的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，影響人體正常的新陳代謝，阻礙人體正常的生長和發(fā)育，對生長發(fā)育期的兒童、孕婦、胎兒和新生兒的影響尤為嚴(yán)重。我國新實施的《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法 第5部分：無機非金屬指標(biāo)》

（GB/T 5750.5—2023）[1]也新增了高氯酸鹽檢測方法，限值為0.07 mg·L-1。氯酸鹽主要來自消毒劑。由于使用了含氯消毒劑導(dǎo)致的季銨類化合物導(dǎo)致氯酸鹽殘留。氯酸鹽還會使血紅細(xì)胞受到破壞，從而影響血液運輸氧氣的功能。

當(dāng)前，全球各類食品普遍受氯酸鹽、高氯酸鹽的污染，尤其是加工食品。白砂糖作為甜味劑，常被添加在食品中，如乳制品、飲料、嬰幼兒奶粉等。作為重要的配料之一，為控制所生產(chǎn)產(chǎn)品的安全性，企業(yè)應(yīng)在采購原料時，對各類原料是否含有氯酸鹽、高氯酸鹽尤為關(guān)注。因此，精確檢測白砂糖中的氯酸鹽、高氯酸鹽也顯得尤為重要。目前，針對氯酸鹽、高氯酸鹽的檢測方法主要有離子色譜法、離子色譜-質(zhì)譜法和高效液相色譜-質(zhì)譜法[2]。離子色譜法因只能通過保留時間對目標(biāo)物進(jìn)行定性，易受其他共存離子的干擾[3]。離子色譜-質(zhì)譜法雖然能解決離子色譜法的不足，但因檢測成本過高，操作復(fù)雜，不易被采用[4]。而高效液相色譜-質(zhì)譜法由于抗干擾能力強，檢出限低，靈敏度高，已用于水、乳制品、茶葉和奶粉等的測定[5]。因此，本文采用高效液相色譜-質(zhì)譜法，建立了白砂糖中氯酸鹽、高氯酸鹽的檢測方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器設(shè)備

1.1.1 樣品

白砂糖，共45批次，其中精制糖9批次，優(yōu)級白砂糖11批次，一級白砂糖13批次，二級白砂糖12批次。

1.1.2 試劑與設(shè)備

乙腈（色譜純）；甲醇（色譜純）；甲酸（色譜純）；甲酸銨（液質(zhì)聯(lián)用級）；超純水（電阻率為18.2 MΩ·cm）。注：以上試劑在使用前均應(yīng)做本底測試。

5500QTRAP液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀（配電噴霧離子源），美國AB SCIEX公司；電子天平（0.1 mg），瑞士梅特勒-托利多儀器上海有限公司；氯酸根離子（ClO3-）（濃度為100 μg·mL-1），國家有色金屬及電子材料分析測試中心；高氯酸根離子（ClO4-）（濃度為1 000 μg·mL-1），美國o2si；氯酸根同位素內(nèi)標(biāo)（氯酸根-18O3，濃度為200 μg·mL-1），上海安譜；高氯酸鹽同位素內(nèi)標(biāo)（高氯酸鹽-18O4，濃度為100 μg·mL-1），上海安譜。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)品及標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

混合標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制：準(zhǔn)確移取1 000 μL氯酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液和50 μL高氯酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL容量瓶中，用水定容，得到氯酸根濃度為1 000 ng·mL-1，高氯酸根濃度為500 ng·mL-1。

混合同位素內(nèi)標(biāo)液配制：準(zhǔn)確移取氯酸根-18O3和高氯酸鹽-18O4各10 μL至10 mL容量瓶中，用水定容，得到氯酸根-18O3濃度為200 ng·mL-1，高氯酸鹽-18O4濃度為100 ng·mL-1。

1.3 樣品測定

準(zhǔn)確稱取2 g（精確至0.001 g）試樣于50 mL具塞離心管中，加入100 μL混合同位素內(nèi)標(biāo)液，7.0 mL超純水，渦旋振蕩5 min，再加入13.0 mL乙腈，混勻，振蕩，超聲提取30 min，10 000 r·min-1常溫離心10 min，經(jīng)0.5 μm孔徑有機相濾膜過濾后，待上機測定。

1.4 儀器條件

1.4.1 液相條件

色譜柱：AcclaimTRINITYP1復(fù)合離子交換柱（100 mm×2.1 mm，3 μm）；流動相：A為乙腈，B為10 mmol·L-1甲酸銨溶液；流速：0.3 mL·min-1；柱溫：40 ℃；進(jìn)樣量：2 μL；梯度洗脫程序：0～0.2 min，70%A；0.2～3.0 min，70%→90%A；3.0～7.0 min，90%A；7.0～8.0 min，90%→70%A；8.0～10.0 min，70%A。

1.4.2 質(zhì)譜條件

離子源：電噴霧離子源（ESI源）；檢測方式：多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）；掃描方式：負(fù)離子模式掃描；氣簾氣：25.0 L·min-1；碰撞氣：9 L·min-1；噴霧電壓：-4 500 V；離子化溫度：550 ℃。氯酸鹽和高氯酸鹽質(zhì)譜分析參數(shù)見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜柱的選擇

氯酸鹽和高氯酸鹽均為無機強陰離子鹽，在Chrom Core C18反相色譜柱上無法保留，故不采用。試驗對ACQUITY UPLC HSS T3柱、Proshell"120 HILIC柱以及Acclaim Trinity P1柱進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，ACQUITY UPLC HSS T3柱有倒峰，不好保留，無法有效分離目標(biāo)物，即使調(diào)整流動相組成和比例，也無法得到改善。氯酸鹽和高氯酸鹽都是極性很大的物質(zhì)，在Proshell 120 HILIC柱上吸附較弱，于1 min內(nèi)出峰，出峰時間過早，無法與蔗糖雜質(zhì)峰分開，即使調(diào)高水相比例，調(diào)整流動相的pH值，或添加離子對試劑，也無法保留。而Acclaim Trinity P1是能分析強極性化合物的色譜柱，抗干擾能力強，結(jié)果表明，待測化合物能在此柱上保留，分離度＞1.5，能較好地分離雜質(zhì)，且峰型尖銳，靈敏度高。故采用Acclaim Trinity P1色譜柱對化合物進(jìn)行分離。

2.2 流動相的優(yōu)化

本文對不同流動相（甲醇和乙腈）進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，乙腈的分離效果優(yōu)于甲醇，峰型更好，響應(yīng)更高，保留時間較短。因此，考慮以乙腈作為流動相。但無論甲醇和乙腈，都會出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，且當(dāng)樣品量較大時或者基質(zhì)較為復(fù)雜時，保留時間易發(fā)生漂移，通過添加乙酸銨能改善拖尾和保留時間漂移的問題。研究乙酸銨的最佳濃度時發(fā)現(xiàn)，乙酸銨濃度為10 mmol·L-1時，目標(biāo)物響應(yīng)最高，峰型最好，保留時間穩(wěn)定。乙酸銨濃度低于10 mmol·L-1時，保留時間拖尾的問題無法明顯改善，峰型較差，當(dāng)乙酸銨濃度大于10 mmol·L-1時，保留時間往前漂移?？紤]過高的乙酸銨濃度會影響色譜柱的壽命以及鹽析出導(dǎo)致管路堵塞，因此本文采用乙腈-10 mmol·L-1乙酸銨作為流動相對目標(biāo)物進(jìn)行分離。

2.3 前處理的選擇

氯酸鹽和高氯酸鹽易溶于水，故用水作為提取溶液最常見。但白砂糖中蔗糖含量≥99%，且蔗糖易溶于水，因此用水作為提取溶劑必然會產(chǎn)生較大的基質(zhì)干擾。試驗研究了常用的提取溶劑甲醇和乙腈的提取效果，通過回收率對比，甲醇和乙腈都能滿足提取需要。由于蔗糖在乙腈中的溶解度小于甲醇，且乙腈亦作為流動相之一，能更好地減少基質(zhì)效應(yīng)的影響，故本方法選用乙腈作為提取劑。

因白砂糖是含量較為單一，基質(zhì)較為簡單的食品，故不再采用其他的凈化方式，而是直接提取后上機測定。雖然測定時仍有一定的基質(zhì)抑制效應(yīng)，但通過內(nèi)標(biāo)法，可消除基質(zhì)抑制效應(yīng)和樣品前處理過程的影響。

2.4 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

試驗用乙腈稀釋單標(biāo)工作液經(jīng)注射泵直接進(jìn)樣分析，經(jīng)電噴霧電離，在負(fù)離子電離模式下全掃描并選擇分子離子峰，采用MRM模式進(jìn)行檢測，得到氯酸鹽母離子（m/z）83.0，85.0；高氯酸根母離子（m/z）98.9，101.0。然后利用離子掃描模式，逐漸增加碰撞能量，使母離子破碎，得到次級碎片離子。然后對碰撞能量和聚類電壓進(jìn)行優(yōu)化，以獲得所選特征離子的最佳豐度比，結(jié)果見表1。

2.5 線性范圍、線性方程與檢出限

依次準(zhǔn)確移取0 μL、10 μL、20 μL、50 μL、100 μL、200 μL和500 μL混合標(biāo)準(zhǔn)工作液于10 mL容量瓶中，加入內(nèi)標(biāo)混合液100 μL，用流動相定容。在選定好的條件下，將配制好的工作曲線進(jìn)行測定，氯酸鹽的濃度分別為0 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、2.0 ng·mL-1、5.0 ng·mL-1、10.0 ng·mL-1、20.0 ng·mL-1和50.0 ng·mL-1，高氯酸鹽濃度分別為0 ng·mL-1、0.5 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、2.5 ng·mL-1、5.0 ng·mL-1、10.0 ng·mL-1和25.0 ng·mL-1。以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，以高氯酸鹽和氯酸鹽及其同位素內(nèi)標(biāo)高氯酸鹽-18O4和氯酸根-18O3定量離子的峰面積比值為縱坐標(biāo)，繪制線性方程。檢出限用空白樣品（稱取2 g）加入不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，用3倍信噪比確定檢出限，以10倍信噪比確定定量限，結(jié)果見表2。

2.6 方法回收率與精密度結(jié)果

通過向空白樣品中分別加入20 ng、2 000 ng、10 000 ng氯酸鹽和10 ng、1 000 ng、5 000 ng高氯酸鹽，按實驗選定步驟和選定方法進(jìn)行處理和檢測，每個樣品重復(fù)測定6次，用內(nèi)標(biāo)法定量。由表3可知，氯酸鹽方法的回收率為89.0%～110.0%，RSD為0.54%～1.21%，高氯酸鹽的回收率為86.0%～96.6%，RSD為0.36%～1.02%。

3 結(jié)論

本研究用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定白砂糖中的氯酸鹽和高氯酸鹽。結(jié)果表明，此方法的前處理簡單快捷，靈敏度高，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，穩(wěn)定性好，可滿足白砂糖中氯酸鹽和高氯酸鹽的測定，可為白砂糖安全檢測提供有效依據(jù)，具有實際應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

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