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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-03-05 08:52
摘 要： 建立了分子印跡固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定雪茄煙葉中4種煙草特有亞硝胺。樣品經(jīng)0.1 mol/L乙酸銨溶液提取，分子印跡固相萃取柱凈化，采用ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱分離，以0.2 mmol/L乙酸銨甲醇-乙酸銨溶液作為流動相進(jìn)行梯度洗脫，在電噴霧離子源正離子模式，多反應(yīng)監(jiān)測模式下進(jìn)行檢測，以同位素內(nèi)標(biāo)法定量。4種煙草特有亞硝胺的質(zhì)量濃度在1～200 ng/mL范圍內(nèi)與色譜峰面積線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.99，檢出限為1.00～2.25 μg/kg。樣品的平均回收率為95.67%～102.33%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差1.18%～7.28%（n=6）。該方法靈敏度高、準(zhǔn)確度高，適合雪茄煙葉中4種煙草特有亞硝胺的測定。
關(guān)鍵詞： 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法； 雪茄煙； 煙草特有亞硝胺； 分子印跡固相萃取
煙草特有亞硝胺(TSNAs)是煙草和卷煙煙氣中特有的強(qiáng)烈致癌物質(zhì)，主要包括N-亞硝基去甲基煙堿(NNN)、[4-(N-亞硝基甲基氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮](NNK)、N-亞硝基假木賊堿(NAB)和N-亞硝基新煙草堿(NAT) 4種類型[1]。這些TSNAs在煙草及其煙氣中的含量很低且成分復(fù)雜，分析難度很大[2]。對這些物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的定性定量分析，對于煙葉原料的篩選和煙草制品的安全性評價具有重要意義。目前，TSNAs的檢測方法主要包括熱能分析器的氣相色譜(GC-TEA)法[3-4]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS/MS)法和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)法等。GC-TEA法存在靈敏度低、分析時間長等缺點(diǎn)，且熱能分析器對所有的亞硝胺類化合物均有響應(yīng)，不能區(qū)別鑒定共流組分。近年來，GC-MS/MS法被應(yīng)用到煙氣中TSNAs的分析[5-7]，但是由于TSNAs的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性較差，GC-MS/MS法檢測TSNAs時存在靈敏度低、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。相比之下，LC-MS/MS法適用于難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定化合物的分離，同時具備較高的選擇性，靈敏度顯著高于GC-MS/MS法，近年來廣泛用于電子煙油[8-10]和卷煙煙氣[11-12]中TSNAs的檢測分析。WU14]建立了同位素稀釋LC-MS/MS法測定卷煙、雪茄煙和無煙煙草中的煙草特有亞硝胺，但在實際檢測雪茄煙樣品時發(fā)現(xiàn)，雪茄煙葉基質(zhì)對TSNAs產(chǎn)生嚴(yán)重的離子抑制效應(yīng)，導(dǎo)致方法靈敏度較低。此外，待測物MRM色譜圖附近出現(xiàn)很多雜質(zhì)干擾峰，影響了結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于基質(zhì)復(fù)雜，提取液未經(jīng)凈化就直接上機(jī)，批量樣品檢測時出現(xiàn)液相柱壓超限導(dǎo)致檢測中斷，色譜柱和離子源受到嚴(yán)重污染，因此研究一種高效凈化技術(shù)尤為重要。
筆者建立了分子印跡固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）法測定雪茄煙葉中4種煙草特有亞硝胺。采用分子印跡固相萃取柱凈化煙草特有亞硝胺提取液，利用分子印跡聚合物的高選擇性和識別能力以及其物理化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性，有效的去除了煙草基質(zhì)干擾，提高了煙草特有亞硝胺檢測的靈敏度和準(zhǔn)確度。
1. 實驗部分
1.1 主要儀器與試劑
超高效液相色譜儀：Waters Acquity UPLC I-Class型，美國沃特世公司。
三重四級桿質(zhì)譜儀：AB Sciex 5500型，美國愛博才思公司。
高速離心機(jī)：Eppendorf 5804型，德國艾本德股份有限公司。
數(shù)顯型旋渦混合振蕩儀：Eofo-945008型，美國Tallboys公司。
超純水機(jī)：Milli-Q型，美國密理博公司。
超聲波提取器：P180H型，德國艾爾瑪公司。
電子天平：XSR225DU型，感量為0.01 mg，瑞士梅特勒-托利多有限公司。
乙腈、甲醇、正己烷、二氯甲烷、乙酸銨：均為色譜級，純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))均不小于99%，美國賽默飛世爾科技公司。
SCX和PCX固相萃取柱：100 mg（3 mL），美國安捷倫科技有限公司。
亞硝胺類分子印跡固相萃取柱：50 mg（3 mL)，美國西格瑪奧德里奇公司。
NNN、NNK、NAB、NAT及氘代內(nèi)標(biāo)NNN-d4、NNK-d4、NAB-d4、NAT-d4標(biāo)準(zhǔn)品：CAS號分別為80508-23-2、64091-91-4、37620-20-5、887407-16-1、1020719-68-9、1020719-69-0、764661-24-7、66148-19-4，純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))均不小于98%，加拿大TRC公司。
雪茄煙葉：品種為云雪1號，產(chǎn)自云南臨滄，經(jīng)晾制、發(fā)酵后作為實驗樣品。
1.2 儀器工作條件
1.2.1 色譜條件
色譜柱：ACQUITY UPLC BEH C18柱(100 mm×2.1 mm，1.7 μm，美國沃特世公司)；柱溫：25 ℃；進(jìn)樣體積：2 μL；流動相：A相為0.2 mmol/L乙酸銨甲醇溶液，B相為0.2 mmol/L乙酸銨溶液，流量為0.35 mL/min；洗脫方式：梯度洗脫，洗脫程序見表1。
表1 梯度洗脫程序
Tab. 1 Gradient elution program
注：A相為0.2 mmol/L乙酸銨甲醇溶液，B相為0.2 mmol/L乙酸銨溶液。
1.2.2 質(zhì)譜條件
離子源：電噴霧離子源(ESI)；掃描方式：正離子模式；氣簾氣壓力：0.137 9 MPa；霧化氣壓力：0.275 8 MPa；輔助氣壓力：0.275 8 MPa；離子源溫度：550 ℃；噴霧電壓：5 500 V，采用多反應(yīng)監(jiān)測MRM模式。質(zhì)譜采集參數(shù)見表2。
表2 煙草特有亞硝胺的質(zhì)譜采集參數(shù)
Tab. 2 Mass spectrum parameters of tobacco specific nitrosamines
注：*表示定量離子。
1.3 實驗步驟
1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
單一標(biāo)準(zhǔn)儲備液：精確稱取NNN、NNK、NAB、NAT、NAB-d4、NAT-d4、NNK-d4、NNN-d4標(biāo)準(zhǔn)品各0.01 g 分別至100 mL棕色容量瓶中，用甲醇配制成100 mg/L的單一標(biāo)準(zhǔn)儲備液。
混合工作儲備溶液：分別移取NNN、NNK、NAB、NAT單一標(biāo)準(zhǔn)儲備液各1 mL至同一100 mL容量瓶中，用甲醇稀釋定容至標(biāo)線，配制成質(zhì)量濃度均為1 mg/L的混合工作儲備溶液。
混合內(nèi)標(biāo)儲備溶液：分別移取NAB-d4、NAT-d4、NNK-d4、NNN-d4單一標(biāo)準(zhǔn)儲備液各1 mL至同一100 mL容量瓶中，用甲醇稀釋定容至標(biāo)線，配制成質(zhì)量濃度均為1 mg/L的混合內(nèi)標(biāo)儲備溶液。
系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別取混合工作儲備溶液0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5 mL于10 mL容量瓶中，分別加入0.2 mL混合內(nèi)標(biāo)儲備溶液，用甲醇定容，4種煙草特有亞硝胺標(biāo)準(zhǔn)工作液質(zhì)量濃度均分別為0.001、0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中4種內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度均為0.02 mg/L。
0.1 mol/L乙酸銨溶液：稱取7.708 g乙酸銨于燒杯中，用純水完全溶解后，轉(zhuǎn)移至1 000 mL容量瓶中，用純水定容至標(biāo)線，搖勻。
萃取溶液(含內(nèi)標(biāo))：移取2 mL混合內(nèi)標(biāo)溶液于100 mL容量瓶中，用0.1 mol/L乙酸銨溶液定容至標(biāo)線，配制成含0.02 mg/L混合內(nèi)標(biāo)的萃取溶液。
1.3.2 樣品制備與提取
將雪茄煙葉于40 ℃下烘干后粉碎，過40目篩（孔徑0.35 mm），稱1 g粉碎的煙葉樣品于50 mL離心管內(nèi)，加入萃取溶液(含內(nèi)標(biāo))10 mL，振蕩混勻后，置于超聲波超聲萃取40 min，靜置5 min，以10 000 r/min離心5 min，上清液待凈化。
1.3.3 凈化
分別用1 mL甲醇和1 mL去離子水活化TSNAs分子印跡固相萃取柱，液面近干時立即加入1 mL上述提取液，棄去濾液，加入1 mL 10 mmol/L乙酸銨溶液，抽真空10 min，再加入1 mL正己烷，抽真空5 min，棄去濾液；分別用1 mL 10%甲醇-二氯甲烷洗脫2次，收集洗脫液至刻度試管，氮?dú)獯蹈?，最后加?.1 mol/L乙酸銨溶液溶解并定容至1 mL，過0.22 µm濾膜后上機(jī)檢測。
1.3.4 定量方法
在1.2儀器工作條件下，將系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液分別進(jìn)樣測定，以目標(biāo)物色譜峰面積與對應(yīng)的氘代內(nèi)標(biāo)峰面積的比值作為縱坐標(biāo)，目標(biāo)物的質(zhì)量濃度與氘代內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度的比值作橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，以內(nèi)標(biāo)法定量。
2. 結(jié)果與討論
2.1 液相色譜條件的優(yōu)化
流動相的組成和配比不僅會影響目標(biāo)物的峰形和保留時間，還會影響到離子化效率。采取常用的甲醇-水作為流動相，優(yōu)化了流動相組成、初始比例、梯度持續(xù)及變化時間，考察了不同流動相梯度洗脫條件下4種TSNAs的分離度及出峰效果。結(jié)果表明，流動相梯度對4種TSNAs的分離度和峰形影響較大。經(jīng)過優(yōu)化，得到了最佳分離度和尖銳峰形，但NNN分成兩個峰。在流動相中加入0.2 mmol/L乙酸銨后，4種TSNAs均能獲得較好的峰形，NNN不再分叉，同時目標(biāo)物與雜質(zhì)的分離度也有所提高，優(yōu)化后MRM模式下TSNAs標(biāo)準(zhǔn)溶液及加標(biāo)樣品溶液的總離子流色譜圖如圖1所示。對于液相色譜未能完全分離的NAT和NAB，采用質(zhì)譜MRM技術(shù)可實現(xiàn)兩種目標(biāo)物的定性定量，雪茄煙葉樣品中TSNAs的MRM色譜圖如圖2所示。
圖1 TSNAs標(biāo)準(zhǔn)溶液及加標(biāo)樣品溶液總離子流色譜圖
Fig.1 Total ion flow chromatogram of TSNAs standard solution and standard sample solution
圖2 雪茄煙葉樣品中TSNAs的MRM色譜圖
Fig. 2 MRM chromatogram of TSNAs in cigar tobacco samples
2.2 固相萃取柱的選擇
參考文獻(xiàn)[13]，考察了SupelMIP TSNA柱和兩種常用的SCX、PCX固相萃取柱對雪茄煙葉提取液的凈化效果和對4種TSNAs回收率的影響。在煙草樣品中加入0.1 mg/kg的4種TSNAs，按照1.3.2樣品提取步驟萃取，取上清液至不同的固相萃取柱。SupelMIP TSNA柱的使用方法按照1.3.3凈化步驟。對于SCX和PCX柱，優(yōu)化的使用方法為先向柱內(nèi)加入3 mL甲醇、3 mL去離子水和3 mL 0.3 mol/L鹽酸溶液進(jìn)行活化，當(dāng)液體與填料齊平時，繼續(xù)加入5 mL提取液進(jìn)行淋洗。淋洗后，加入3 mL 50%(體積分?jǐn)?shù)，下同)甲醇水溶液進(jìn)行淋洗，丟棄后再用3 mL 5%氨水甲醇溶液洗脫，收集洗脫液，最后用甲醇定容至5 mL，并取1 mL經(jīng)0.22 µm有機(jī)相濾膜過濾后進(jìn)行分析。不同固相萃取柱的回收效果如圖3所示。
圖3 不同固相萃取柱的回收率
Fig. 3 Recovery of different solid phase extraction columns
從圖3中可以看出，SupelMIP TSNA柱對4種特有亞硝胺的凈化效果和回收效果最好，雜質(zhì)干擾最小，檢出限最低，回收率為97.1%～100.1%；PCX柱其次，回收率為79.1%～95.6%，但仍然有一定的基質(zhì)干擾目標(biāo)物的檢測，且NNK受到的基質(zhì)抑制效應(yīng)較強(qiáng)，影響其檢測靈敏度；SCX柱的回收率為69.2%～82.9%，基質(zhì)干擾較為明顯。
2.3 基質(zhì)效應(yīng)
基質(zhì)效應(yīng)是采用質(zhì)譜分析時必須考慮的問題，由于雪茄煙葉基質(zhì)復(fù)雜，基質(zhì)會干擾目標(biāo)物的離子化，造成目標(biāo)化合物的儀器響應(yīng)信號增強(qiáng)或減弱。當(dāng)基質(zhì)效應(yīng)大于100%時，表現(xiàn)為基質(zhì)增強(qiáng)；當(dāng)基質(zhì)效應(yīng)小于100%時，表現(xiàn)為基質(zhì)抑制。基質(zhì)效應(yīng)會對方法的檢出限、線性關(guān)系、準(zhǔn)確度和精密度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，一般情況下，基質(zhì)效應(yīng)在80%～120%范圍內(nèi)為宜。參考文獻(xiàn)[15]評價基質(zhì)效應(yīng)強(qiáng)度，通過測定0.01、0.1 μg/mL 2種質(zhì)量濃度下4種TSNAS在雪茄煙葉樣品提取液(未凈化)中的平均響應(yīng)值(B，n=3)，以及在甲醇溶劑中的平均響應(yīng)值(A，n=3)，計算得出基質(zhì)效應(yīng)ME1 (ME=B/A×100%)。結(jié)果表明，4種煙草特有亞硝胺的基質(zhì)效應(yīng)為13.5%～21.3%，表現(xiàn)出較強(qiáng)的基質(zhì)抑制效應(yīng)，其中NAT受到的離子抑制效應(yīng)最強(qiáng)，其次為NNN、NAB、NAT。進(jìn)一步考察了采用分子印跡固相萃取柱凈化后的基質(zhì)效應(yīng)，計算得到ME2，結(jié)果表明，4種TSNAs的基質(zhì)效應(yīng)為95.3%～98.5%，采用分子印跡固相萃取柱凈化可以有效的消除基質(zhì)干擾，降低基質(zhì)抑制效應(yīng)，提高煙草特有亞硝胺定量分析的靈敏度和準(zhǔn)確性。
2.4 線性方程與檢出限
在1.2儀器工作條件下，對系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測定，以目標(biāo)物峰面積與對應(yīng)的氘代內(nèi)標(biāo)峰面積比(y)與質(zhì)量濃度比(x)進(jìn)行線性回歸，繪制4種TSNAs的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計算線性方程和相關(guān)系數(shù)。將4種TSNAs標(biāo)準(zhǔn)工作溶液逐級稀釋，在1.2儀器工作條件下進(jìn)行測定，連續(xù)測定6次，以3倍信噪比和10倍信噪比對應(yīng)的被測物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別作為方法的檢出限和定量限。4種TSNAs的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限見表3。
表3 4種TSNAs的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限
Tab. 3 Linear range，linear equation，correlation coefficient，detection limit and quantitation limit of 4 kinds of TSNAs
由表3可知，4種TSNAs的質(zhì)量濃度在1～200 ng/mL范圍內(nèi)與色譜峰面積線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.99，方法檢出限為1.00～2.25 μg/kg。
2.5 加標(biāo)回收與精密度試驗
在低、中、高3個濃度水平下進(jìn)行加標(biāo)回收試驗，添加濃度分別為雪茄煙葉樣品含量的約0.5倍、1倍和2倍，按1.3實驗步驟進(jìn)行處理，在1.2儀器工作條件下進(jìn)行檢測，每個加標(biāo)水平平行測定6次，計算加標(biāo)回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。加標(biāo)回收與精密度試驗結(jié)果見表4。由表4可知，4種TSNAs的平均回收率為95.67%～102.33%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.18%～7.28%(n=6)，表明該方法的精密度和準(zhǔn)確度均滿足分析技術(shù)要求。
表4 加標(biāo)回收與精密度試驗結(jié)果
Tab. 4 Results of spiked recoveries and precision test
3. 結(jié)語
建立了分子印跡固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法定量分析煙葉中4種煙草特有亞硝胺，采用分子印跡固相萃取柱凈化雪茄煙葉中TSNAs提取液，高效地去除了煙葉基質(zhì)干擾，極大地提高了煙草特有亞硝胺檢測的靈敏度和準(zhǔn)確度，有效降低了批量樣品檢測對色譜柱和儀器的污染，降低了儀器維護(hù)和維修成本。該方法靈敏度和準(zhǔn)確度高，適用于雪茄煙葉中4種TSNAs的測定，為雪茄煙葉安全性研究提供了一種有效的檢測手段。
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來源：化學(xué)分析計量
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