专利名称：一种适于气相色谱质谱联用的新型毛细管色谱柱及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于气相色谱质谱联用的新型毛细管色谱柱及其应用， 尤其涉及一种不采用衍生化法直接分离极性小分子化合物用的新型毛细管色谱 柱及其应用。
(二)
背景技术：
食品化学污染物，如饲料、动物性食品、乳制品中的三聚氰胺、调味品中
的3-氯-l,2-丙二醇、油炸食品中丙烯酰胺、酒中氨基甲酸乙酯等极性小分子化 合物是当前食品安全领域比较关注的热点。由于其极性较大，用常规弱极性、 低柱流失的气质联用色谱柱(如5%苯基甲基聚硅氧烷柱)因拖尾严重很难直接 检测，现有气相色谱质谱联用技术用于检测上述有毒物质多采用衍生化的方法。 采用衍生化方法费时；所用到的衍生试剂如七氟丁酰咪唑、硅烷化试剂 (BSTFA+1%TMCS)等需要从国外进口，价格昂贵；衍生反应不完全或者衍生 产物不稳定造成方法重现性很难控制等不利因素，限制了气质联用法在上述有 毒物质检测中的推广应用。
对于极性小分子化合物的气相色谱检测可以采用极性毛细管色谱柱如键合 交联的聚乙二醇柱来分离，但是此类色谱柱本身的柱流失比较大，可能造成对 检测器的污染，因此不是很适合于气质联用仪。本发明利用键合交联的聚乙二 醇毛细管色谱柱对极性小分子化合物具有较好色谱保留能力的特点，选取1 3m
4长的极性短柱串联到常规弱极性的气质联用色谱柱柱头，用于开发一种适合于 气相色谱质谱联用不衍生化直接分离极性小分子化合物的低柱流失毛细管串联 柱。
发明内容
本发明提供一种适合于气相色谱质谱联用的新型毛细管色谱柱，具有柱流 失低、能同时分离极性和弱极性小分子化合物、制备方法简单、实用、易推广 的特点，这种新型毛细管色谱柱在检测食品中的极性小分子化合物方面有较好 的应用。
本发明提供的一种适于气相色谱质谱联用的新型毛细管色谱柱，如图1所 示，由主分析柱与极性串联短柱通过两通毛细管柱连接器密封连接而成，所述
的主分析柱是柱长为15 30m的以5 50X苯基甲基聚硅氧垸为键合相的气质联 用毛细管色谱柱，所述的极性串联短柱是柱长为1 3m的以键合交联的聚乙二 醇为固定液的毛细管色谱柱，所述两通毛细管柱连接器为能与所述的主分析柱 与极性串联短柱密封连接的毛细管色谱柱接头，所述毛细管色谱柱接头通常为 石英材料或脱活金属材料。
本发明所述的新型毛细管色谱柱中，所述的主分析柱是弱极性、低柱流失 的以5 50%苯基甲基聚硅氧烷为键合相的气质联用毛细管色谱柱，通常选用主 分析柱柱长为15 30m，内径为0.2 0.25mm;优选柱长为15 30m，内径为 0.25mm，最优选主分析柱的规格为30m柱长X 0. 25咖柱内径X 0. 25 y m膜厚。
所述的极性串联短柱是以键合交联的聚乙二醇为固定液的毛细管色谱柱， 通常选用极性串联短柱柱长为1 3m，柱内径为0.25 0.32mm，优选串联短柱 的规格为1 3m柱长X 0. 32mm柱内径X 0. 25 u m膜厚。
本发明所述的新型毛细管色谱柱的优选串联柱组合方式为(1) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，1.5m柱长XO. 32mm柱内径 X0.25um膜厚。主分析柱5%苯基甲基聚硅氧垸柱，30m柱长X 0. 25mm柱内径XO. 25 u m膜厚。
(2) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，2m柱长X0.32mm柱内径X 0. 251^m膜厚。主分析柱5%苯基甲基聚硅氧垸柱，30m柱长X0. 25mm 柱内径XO. 25um膜厚。
(3) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，lm柱长X0.32mm柱内径X 0. 25 n m膜厚。主分析柱50 %苯基甲基聚硅氧烷柱，30m柱长X 0. 25腿 柱内径XO. 25wm膜厚。
(4) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，2m柱长X0.32mm柱内径X 0. 25tim膜厚。主分析柱50X苯基甲基聚硅氧烷柱，30m柱长X0. 25腿 柱内径XO. 25um膜厚。
(5) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，3m柱长X0.32mm柱内径X 0. 25 u m膜厚。主分析柱50 %苯基甲基聚硅氧垸柱，30m柱K X 0. 25mm 柱内径XO. 25ym膜厚。
所述的两通毛细管柱连接器材料为石英或脱活金属材料，可通过市售获得， 石英材料的毛细管色谱柱接头内径通常是两头大中间小，本发明可选择连接 0. 53 0. lmm内径的毛细管色谱柱的规格；金属材料的两通毛细管柱连接器是通 过密封垫连接的，规格需与选择的主分析柱及极性串联短柱相匹配，使用温度 在室温到35(TC之间。使用前先用毛细管色谱柱切割器将色谱柱切割平整，使得 主分析柱与极性串联短柱的柱头与两通毛细管柱连接器能紧密连接。所述的毛 细管色谱柱切割器为陶瓷或者金属材料制成。
本发明所述的新型毛细管色谱柱适用于气相色谱质谱联用仪，具体应用时 连接顺序为进样口接极性串联短柱，经过极性串联短柱、两通毛细管柱连接器和主分析柱，进入质谱检测器。
本发明所述的新型毛细管色谱柱可应用于检测食品中的极性小分子化合 物，较为常见的应用于检测下列之一①词料、动物性食品、乳制品中的三聚 氰胺；②调味品中的3-氯-l，2-丙二醇；③油炸食品中的丙烯酰胺；④酒中的氨 基甲酸乙酯。
木发明提供的新型毛细管色谱柱，以主分析柱与极性串联短柱通过两通毛细
管柱连接器密封连接而成，相对于单一的聚乙二醇柱或常规弱极性的气质联用 色谱柱具有以下优点
1、 改善极性小分子化合物的色谱保留能力，以得到对称尖锐的色谱峰，大 大提高检测灵敏度，使得此串联柱体系能用于不衍生直接分离复杂基体中的微 量极性小分子化合物。强极性的三聚氰胺用串联柱和单一的5%苯基甲基聚硅氧 烷毛细管柱分离得到的色谱图见图2，串联柱的分离效果明显好于单一的5%苯
基甲基聚硅氧烷毛细管柱。
2、 串联柱的柱流失接近于常规气质联用色谱柱，使得此类柱子能与质谱检 测器兼容。二种柱子的仪器测定的基线见图2，相对于聚乙二醇毛细管柱，串联 柱的基线随着温度的升高变化不大，表明其柱流失很小。
3、 串联短柱还起到预柱的功能，用于保护主分析柱。
4、 用于在线去除强极性的基体干扰物。由于所用到的强极性串联短柱对强 极性的基体干扰物具有很强的保留能力，使得此类基体干扰物很难被洗脱出来。 图3为气质联用新型毛细管色谱柱法不衍生直接检测乳制品中三聚氰胺的特征 离子(m/z 126)提取色谱图和全扫描总离子流图(除了未经衍生化，样品前处 理同《GB/T 22388-2008原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法》中气质联用部分)， 在两种数据采集模式卜都没有明显的基体干扰峰出现。
图1本发明新型毛细管色谱柱示意图 1:主分析柱；2:极性串联短柱；3: 两通毛细管柱连接器；4:接进样口； 5:接检测器。
图2三聚氰胺在三种色谱柱上的提取离子色谱图(m/zl26) a:实施例1，优选 串联柱组合方式(1); b:对比例1，聚乙二醇柱；c:对比例2， 5%苯基甲基 聚硅氧烷柱。
图3阴性奶粉样品中三聚氰胺在SIM模式下用优选串联柱组合方式(1)分离的 提取离子色谱图a:实施例1 (m/z 126); b: "C,N3-三聚氰胺同位素内标(m/z 132);左上角为全扫描模式下的总离子流色谱图。
图4实施例2， 3-氯-l,2-丙二醇用优选串联柱组合方式(2)分离的提取离子色 谱图(m/z79)。
图5买施例3，氨基甲酸乙酯用优选串联柱组合方式(2)分离的提取离子色谱 图(m/z62)。
图6四种极性小分子化合物用优选串联柱组合方式(3)分离的提取离子色谱图。 a:氨基甲酸乙酯(m/z62); b:丙烯酰胺(m/z71); c: 3-氯-l,2-丙二醇(m/z79); d:三聚氰胺(m/z 126)。
图7四种极性小分子化合物用优选串联柱组合方式(4)分离的提取离子色谱图。 a:氨基甲酸乙酯(m/z62); b:丙烯酰胺(m/z71); c: 3-氯-l,2-丙二醇(m/z79); d:三聚氰胺(m/z 126)。
图8四种极性小分子化合物用优选串联柱组合方式(5)分离的提取离子色谱图。 a:氨基甲酸乙酯(m/z62); b:丙烯酰胺(m/z71); c: 3-氯-l,2-丙二醇(mZz79); d:三聚氰胺(m/z 126)。
图9黄酒中氨基甲酸乙酯在SIM模式下用优选串联柱组合方式(4)分离的提取离子色谱图。a:氨基甲酸乙酯(m/z62); b:氨基甲酸乙酯同位素内标(m/z64)。 图10酱油中3-氯-l,2-丙二醇在SIM模式下用优选串联柱组合方式(4)分离的 提取离子色谱图。a: 3-氯-l，2-丙二醇(m/z79); b: 3-氯-l,2-丙二醇同位素内标(m/z 82)。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不 仅限于此
实施例l:用优选串联柱组合方式(1)分离检测乳制品中的三聚氰胺
样品处理按照《GB/T 22388-2008原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法》中 气质联用部分，但不进行最后一歩衍生化。
色谱条件按照图1所示的顺序连接色谱柱，采用脱活金属材料毛细管柱 连接器(Ultimate Union, Agilent, USA);极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱 (1.5m柱长X 0.32mm柱内径X 0.25 um膜厚，Innowax， J&W);主分析柱键 合交联的5%苯基甲基聚硅氧垸柱(30m柱长X0.25mm柱内径X0.25 u m膜厚， DB-5ms， J&W)。
仪器参数安捷伦GC6890/MS5973i气质联用仪。进样口温度250。C。接口 温度28(TC，离子源温度23(TC。炉温初始温度7(TC，保持2min;然后以3(TC /min的升温速率升到25(TC，然后保持5min。氦气流速lmL/min。进样2tiL， 分流比10: 1。选择离子检测m/z 126。 0.5ug/mL标准溶液提取离子色谱图见 图2a。奶粉阴性样品图见图3，其中a:实施例1 (m/z 126); b: "C,N3-三聚氰 胺同位素内标(m/zl32:);左上角为全扫描模式下的总离子流色谱图。
9实施例2用优选串联组柱合方式(2)分离检测3-氯-l,2-丙二醇
色谱条件按照图1所示的顺序连接色谱柱，采用石英毛细管柱连接器
(Agilent, USA);极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱(2m柱长X0.32mm 柱内径X0.25um膜厚，Innowax， J&W);主分析柱键合交联的5%苯基甲基 聚硅氧烷柱(30m柱长X0.25mm柱内径X0.25um膜厚，DB-5ms， J&W)。
仪器参数安捷伦GC6890/MS5973i气质联用仪。进样口温度220。C。接口 温度25(TC，离子源温度23(TC。炉温初始温度5(TC，保持3min;然后以10°C /min的升温速率升到100。C，再以30°C/min的升温速率升到200°C，保持5min。 氦气流速lmL/min。 0.5ug/mL标准溶液1 w L不分流进样。选择离子检测m/z 79。提取离子色谱图见图4。
实施例3:用优选串联组柱合方式(2)分离检测氨基甲酸乙酯
色谱条件按照图1所示的顺序连接色谱柱，采用石英毛细管柱连接器 (Agilent, USA);极性串联短柱-.键合交联的聚乙二醇(2m柱长X0.32mm柱 内径X0.25iim膜厚，Innowax， J&W);主分析柱键合交联的5%苯基甲基聚 硅氧烷柱(30m柱长X0.25mm柱内径X0.25wm膜厚，DB-5ms， J&W)。
仪器参数安捷伦GC6890/MS5973i气质联用仪。进样口温度220。C。接口 温度25(TC，离子源温度23(TC。炉温初始温度50'C，保持3min;然后以10°C /min的升温速率升到IOCTC再以30°C/min的升温速率升到200°C，保持5min。 氦气流速lmL/min。 0.5ug/mL标准溶液1 y L不分流进样。选择离子检测m/z 62。提取离子色谱图见图5。实施例4:用优选串联柱组合方式(3)同时分离氨基甲酸乙酯、丙烯酰胺、3-氯-l,2-丙二醇和三聚氰胺。
色谱条件按照图1所示的顺序连接色谱柱，采用石英材料毛细管柱连接 器(Agilent, USA);极性串联短柱键合交联的聚乙二醇(lm柱长X0.32mm 柱内径X0.25um膜厚，Innowax， J&W);主分析柱键合交联的50%苯基甲 基聚硅氧烷柱(30m柱长X0.25mm柱内径X0.25um膜厚，DB-17ms， J&W)。
仪器参数安捷伦GC6890/MS5973i气质联用仪。进样口温度25(TC。接口 温度250。C，离子源温度230。C。炉温初始温度50。C，保持lmin;然后以20。C /min的升温速率升到IO(TC再以30°C/min的升温速率升到250°C，保持5min。 氦气流速lmL/min。 0.5ug/mL混和标准溶液1 u L不分流进样。选择离子检测。 提取离子色谱图见图6，图中a:氨基甲酸乙酯(m/z62); b:丙烯酰胺(m/z 71); c: 3-氯-l,2-丙二醇(m/z79); d:三聚氰胺(m/z 126)。
实施例5:用优选串联柱组合方式(4)同时分离氨基甲酸乙酯、丙烯酰胺、3-氯-1，2-丙二醇和三聚氰胺。
除了极性串联短柱长度采用2m夕卜，其它条件同实施例4。色谱图见图7， 图中a:氨基甲酸乙酉旨(m/z62); b:丙烯酰胺(m/z 71); c: 3-氯-l,2-丙二醇(m/z 79); d:三聚氰胺(m/z 126)。
实施例6:用优选串联柱组合方式(5)同时分离氨基甲酸乙酯、丙烯酰胺、3-氯-l,2-丙二醇和三聚氰胺。
除了极性串联短柱长度采用3m夕卜，其它条件同实施例4。色谱图见图8，图中a:氨基甲酸乙酯(m/z62); b:丙烯酰胺(m/z71); c: 3-氯-l，2-丙二醇(m/z 79); d:三聚氰胺(m/z 126)。
实施例7:用优选串联柱组合方式(4)分离检测黄酒中氨基甲酸乙酯。
条件同实施例5，样品处理按照《SN 0285-93出口酒类中氨基甲酸乙酯残 留量检验方法》。样品提取离子色谱图见图9，图中a:氨基甲酸乙酯(m/z62); b: 氨基甲酸乙酯同位素内标(m/z64)。样品含量0.13mg/kg。
实施例8:用优选串联柱组合方式(4)分离检测酱油中3-氯-l,2-丙二醇。
条件同实施例5，样品处理按照《GB/T 5009.191-2006食品中氯丙醇含量 的测定》中第一法，但不进行最后一步衍生步骤。样品提取离子色谱图见图10， 图中a: 3-氯-l，2-丙二醇(m/z79); b: 3-氯-l，2-丙二醇同位素内标(m/z 82)。样品 含量1.43mg/kg。
对比例1
按照实施例1的方法进行分离检测，所不同的是，色谱柱只采用极性柱
键合交联的聚乙二醇柱(30m柱长X0.32mm柱内径X0.25ixm膜厚，Innowax， J&W)。 0.5ug/mL标准溶液提取离子色谱图见图2 b。
对比例2
按照实施例1的方法进行分离检测，所不同的是，色谱柱只采用弱极性柱 键合交联的5%苯基甲基聚硅氧烷柱(30m柱长X0.25mm柱内径X0.25y m膜 厚，DB-5ms， J&W)。 0.5ug/mL标准溶液提取离子色谱图见图2c。
权利要求
1.一种适于气相色谱质谱联用的新型毛细管色谱柱，其特征在于所述的毛细管色谱柱由主分析柱与极性串联短柱通过两通毛细管柱连接器连接而成，所述的主分析柱是柱长为15～30m的以5～50％苯基甲基聚硅氧烷为键合相的气质联用毛细管色谱柱，所述的极性串联短柱是柱长为1～3m的以键合交联的聚乙二醇为固定液的毛细管色谱柱，所述两通毛细管柱连接器为能与所述的主分析柱与极性串联短柱密封连接的毛细管色谱柱接头。
2. 如权利要求1所述的新型毛细管色谱柱，其特征在于所述的两通毛细管柱连 接器为石英材料或脱活金属材料。
3. 如权利要求1所述的新型毛细管色谱柱，其特征在于所述的主分析柱的规格 为15 30m柱长X0. 25mm柱内径X0. 25um膜厚。
4. 如权利要求1所述的新型毛细管色谱柱，其特征在于所述的极性串联短柱规 格为1 3m柱长X0. 25或O. 32腿柱内径X0. 25"m膜厚。
5. 如权利要求1所述的新型毛细管色谱柱，其特征在于所述的毛细管色谱柱的 串联柱组合方式为下列之一 (a) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，1.5m柱长X0.32mm柱内径X 0.25um膜厚；主分析柱5%苯基甲基聚硅氧烷柱，30m柱长X0.25mm柱内 径X0.25ym膜厚；(b) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，2m柱长X0. 32mm柱内径X0.25 iim膜厚；主分析柱5%苯基甲基聚硅氧垸柱，30m柱长X0.25mm柱内径X 0. 25ym膜厚;(c) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，lm柱长XO. 32mm柱内径X0. 25um膜厚；主分析柱50%苯基甲基聚硅氧垸柱，30m柱长X0. 25腿柱内径X 0. 25um膜厚;(d) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，2m柱长X0. 32mm柱内径X0. 25 i!m膜厚；主分析柱50%苯基甲基聚硅氧垸柱，30m柱长X0.25mm柱内径X 0. 25um膜厚；(e) 极性串联短柱键合交联的聚乙二醇柱，3m柱长X0. 32mm柱内径X0. 25 um膜厚；主分析柱50%苯基甲基聚硅氧垸柱，30m柱长X0.25腿柱内径X 0. 25nm膜厚。
6. —种如权利要求1所述的新型毛细管色谱柱用于检测食品中的极性小分子化 合物的应用。
7. 如权利要求6所述的新型毛细管色谱柱的应用，其特征在于所述的应用为检 测下列之一①饲料、动物性食品、乳制品中的三聚氰胺；②调味品中的3-氯-l，2-丙二醇；③油炸食品中的丙烯酰胺；④酒中的氨基甲酸乙酯。
全文摘要
本发明涉及一种适于气相色谱质谱联用的新型毛细管色谱柱，由主分析柱与极性串联短柱通过两通毛细管柱连接器连接而成，所述的主分析柱是柱长为15～30m的以5～50％苯基甲基聚硅氧烷为键合相的气质联用毛细管色谱柱，所述的极性串联短柱是柱长为1～3m的以键合交联的聚乙二醇为固定液的毛细管色谱柱，所述两通毛细管柱连接器为能与所述的主分析柱与极性串联短柱密封连接的毛细管色谱柱接头。本发明所述的新型毛细管色谱柱在不衍生化的情况下应用于气质联用检测食品中的化学污染物，如饲料、动物性食品、乳制品中的三聚氰胺、调味品中的3-氯-1，2-丙二醇等。本发明可改善极性小分子化合物的色谱保留能力，以得到对称尖锐的色谱峰，大大提高检测灵敏度。
文档编号G01N30/00GK101539548SQ20091009761
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者任一平, 徐小民, 蔡增轩, 韩见龙 申请人:浙江省疾病预防控制中心