专利名称：用于检测水中四种胺类物的二维液相色谱-串联质谱方法
技术领域：
本发明涉及水中四种胺类物质包括丙烯酰胺、己内酰胺、联苯胺和苯胺的检测方法，具体地说是用于检测水中四种胺类物的ニ维液相色谱-串联质谱方法。
背景技术：
本方法涉及到的四种胺类物质包括丙烯酰胺、己内酰胺、联苯胺和苯胺，其中丙烯酰胺近年来是食品安全领域研究的重点。在油炸和烧烤的淀粉类食品中能够产生具有潜在神经毒性、遗传毒性和致癌性的丙烯酰胺，这使得联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)联合食品添加剂专家委员会(JECFA)对食品中的丙烯酰胺进行了系统的危险性评 估；同时丙烯酰胺作为生产聚丙烯酰胺的原料生产量非常大，仅宁波ー个城市年产量即超过12万吨。己内酰胺是生产聚酰胺的最主要原料，主要应用于人造塑料、薄膜以及电子产业和交通工具领域，2004年的世界年产量即超过400万吨。苯胺和联苯胺属于芳香族胺类物质，是生产染料、聚合物、橡胶、杀虫剂、化妆品、药物等许多化学品的主要原料，虽然芳香族胺类的直接生产和使用被限制，但是在上述化学品的生产过程中仍然有大量的芳香族胺类作为副产物被制造出来。在化学品的生产、使用过程中胺类物质可能释放到环境中，从而形成环境中重要的一类污染物。胺类物质由于具有较强的极性，如丙烯酰胺、己内酰胺等极易溶于水，一旦释放到环境中通过迁移往往会造成地表水、地下水的污染。胺类物质的急性毒性和生物活性较强，并且芳香族胺类及丙烯酰胺等具有极强的致癌性。由于胺类物质的巨大使用量及其毒性危害，世界各国包括中国、美国等均将其列为常规监测和优先监测的污染物范围。目前常用的胺类分析方法是气相色谱法，如中国《生活饮用水标准检验方法》中规定的液液萃取-气相色谱质谱法检测联苯胺、衍生化液液萃取-气相色谱法检测丙烯酰胺等。这些方法需要复杂的前处理技木，而且对于丙烯酰胺、己内酰胺气相色谱无法直接检测而需要增加衍生化过程。仪器检测方面，每种污染物均需要独立的一种检测方法，对于同一个待测样品，四种胺类物质即需要四种检测方法，进行4个不同的前处理过程，对于试剂、时间、人力等成本均是巨大的浪费。另外，到目前为止尚没有利用液相色谱-串联质谱同时检测水中多种胺类物质的方法，主要原因是首先，胺类物质具有极强的极性，在普通C18色谱柱中虽然可以实现四种胺类物质的分离，但是各物质峰形较差，甚至出现拖尾或双峰的现象，因此难以实现有效的保留；在亲水作用色谱(HILIC)中，胺类物质可以保持良好的峰形，但是由于四种胺类物质性质相近，几乎在同一时间出峰，在质谱电离源中同时电离会出现严重的竞争电离现象，从而无法对多个物质同时进行定量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术难题，提供用于检测水中四种胺类物的ニ维液相色谱-串联质谱方法，在超高效液相色谱中-串联质谱技术中使用两种不同性质的色谱柱串联的方式同时检测四种胺类物质，一方面解决胺类物质在普通C18色谱柱中无法保留的问题，另一方面解决胺类物质在亲水作用色谱(HILIC)柱中无法分离的问题。本发明既可以实现四种胺类物质的联合检测，又具有灵敏度高、分析速度快、方法选择性强、操作简单等特点，大大节约了试剂、时间、人力等成本。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为用于检测水中四种胺类物的ニ维液相色谱-串联质谱方法，包括以下步骤
步骤I、安装检测设备在超高效液相色谱仪的柱温箱中安装一根普通反相C18色谱柱，并在其后串联ー根亲水作用色谱(HILIC)柱，出口连接串联质谱仪的进样ロ ；
步骤2、将所得的水样进行前处理；
步骤3、将处理好的水样通过上述的检测设备进行分析測定。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括
上述的串联质谱仪器为Waters Quattro Premier XE三重四级杆串联质谱仪,所用超高效液相色谱为Waters Acquity UPLC系统。上述的步骤I中，使用的普通C18色谱柱为Acquity UPLC BEH C18色谱柱，使用的亲水作用色谱(HILIC)柱为Acquity UPLC BEH HILIC色谱柱。普通C18色谱柱色谱柱安装在超高效液相色谱仪自带的柱温箱中，相串联的亲水作用色谱柱安装在独立的柱温箱中，并用不锈钢导柱将亲水作用色谱柱的出口端与串联质谱仪的进样ロ相连接固定。上述的步骤2中，前处理包括用一次性针式注射器取ImL水样，用O. 2Mm水相针式滤器过滤之后进入棕色液相进样小瓶中，待分析。上述的液相色谱仪器的使用条件为柱温40°C ;流动相甲醇/0. 1%甲酸水溶液，初始为50:50，经线性梯度I. I分钟至90:10，持续至I. 5分钟，再经线性梯度4分钟至50:50，持续至6分钟，一次进样结束；流速0. 18mL/min ;进样量5μ 。上述的串联质谱仪器的使用条件为离子源电喷雾电离ESI ;扫描方式正离子扫描；检测方式多反应检测；毛细管电压3. OKv ;锥孔电压苯胺为50v，丙烯酰胺为25v，己内酰胺为35V，联苯胺为60V ;源温100°C ;去溶剂温度400°C ;去溶剂流速700L/hr ;锥孔气流速50L/hr ;碰撞能量苯胺为17ev,丙烯酰胺为IOev,己内酰胺为17ev,联苯胺为26ev ;驻留时间0. 2s ;离子通道苯胺为94>77，丙烯酰胺为72>55，己内酰胺为113. 5>69，联苯胺为185>167。与现有技术相比，本发明的用于检测水中四种胺类物的ニ维液相色谱-串联质谱方法具有以下优点
I、同国家标准方法中规定的气相色谱检测胺类的方法相比，本方法无需使用复杂并且难以控制的衍生化技木，无需经过耗费大量试剂、时间、人力的前处理流程，因而更加环保、经济节约。同吋，由于使用串联质谱技术从而方法的灵敏度更高，选择性更好。2、同国外每次检测ー种胺类物质的液质方法相比，本方法同时检测四种胺类物质，实现了资源的整合利用，实现了试剂、时间、人力上的成本压缩。3、本方法开创性的使用了两种不同性质色谱柱串联的方法，实际上运用了简单的ニ维液相色谱原理，将第一根色谱柱用于胺类物质的分离，第二根色谱柱应用于胺类物质的保留富集，从而实现了在普通液相色谱柱上无法保留的多种性质极为相近的胺类物质的分离。4、本方法灵敏度高、重复性好、回收率高，完全满足痕量分析的质控要求。四种胺类物质的方法检测限分别为丙烯酰胺1. Ong/mL ;己内酰胺5. Ong/mL ;联苯胺0. 5 ng/mL ;苯胺0. I ng/mL。四种胺类物质的实际水样和实际加标水样7次重复测定相对标准偏差在2. 66 7. 60%以内，加标回收率在87. O 94. 8%之间。
图I为使用自制ニ维液相色谱-串联质谱技术同时检测四种胺类物质的实际色谱 图2为四种胺类物质经过仪器分析得到的标准曲线；
图3为自制ニ维液相色谱-串联质谱技术分离的简单示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例作进ー步详细描述。图I至图3所示为本发明的检测示意图。图I为使用自制ニ维液相色谱-串联质谱技术同时检测四种胺类物质的实际色谱图。由图可见，在使用两种色谱柱串联的情况下，四种胺类物质在色谱图中得到了较好的分离，能够满足实际检测的需要。图2为5Pg/L、l(^g/L、2(^g/L、5(^g/L、10(^g/L的5个浓度的四种胺类物质经过
仪器分析的标准曲线。由图可见，使用本方法得到的标准曲线线性良好。图3为自制ニ维液相色谱-串联质谱技术分离的简单示意图，示意了检测技术的仪器连接方式。检测仪器本实验中使用的超高效液相色谱仪器为Acquity UPLC系统，使用的串联质谱仪器为Quattro Premier XE三重四级杆串联质谱。本发明用于检测水中四种胺类物的ニ维液相色谱-串联质谱方法，包括以下步骤
步骤I、安装检测设备在超高效液相色谱仪的柱温箱中安装一根普通反相C18色谱柱，并在其后串联ー根亲水作用色谱柱，亲水作用色谱柱的出口连接串联质谱仪的进样Π ；
步骤2、将所得的水样进行前处理；
步骤3、将处理好的水样通过上述的检测设备进行分析測定。为优化上述技术方案，采取的措施还包括
上述的串联质谱仪器为Waters Quattro Premier XE三重四级杆串联质谱仪。上述的步骤I中，在超高效液相色谱仪的柱温箱中安装一根普通反相C18色谱柱，并在其后串联ー根亲水作用色谱(HILIC)柱，出口连接串联质谱仪的进样ロ。上述的步骤2中，前处理包括用一次性针式注射器取ImL水样，用O. 2Mm水相针式滤器过滤之后进入棕色液相进样小瓶中，待分析。上述的液相色谱仪器的使用条件为柱温40°C;流动相条件如表I :甲醇/0. 1%甲酸水溶液，初始为50:50，经线性梯度I. I分钟至90:10，持续至I. 5分钟，再经线性梯度4分钟至50:50，持续至6分钟，一次进样结束；流速0. 18mL/min ;进样量5μ 。上述的串联质谱仪器的使用条件为离子源电喷雾电离ESI ;扫描方式正离子扫描；检测方式多反应检测；毛细管电压3. OKv ;锥孔电压苯胺为50v，丙烯酰胺为25v，己内酰胺为35V，联苯胺为60V ;源温100°C ;去溶剂温度400°C ;去溶剂流速700L/hr ;锥孔气流速50L/hr ;碰撞能量苯胺为17ev,丙烯酰胺为IOev,己内酰胺为17ev,联苯胺为26ev ;驻留时间0. 2s ;离子通道苯胺为94>77，丙烯酰胺为72>55，己内酰胺为113. 5>69，联苯胺为185>167。本发明用于检测水中四种胺类物的ニ维液相色谱-串联质谱方法由于使用了串联质谱作为检测器，在选择能力上有了极大的提高，适合于多种污染物的联合检測。并且由于其高灵敏度，对于地表水、地下水等清洁水样，通常使用极为简单的过滤步骤即可直接进样。本发明一方面解决了胺类物质在普通C18色谱柱中无法保留的问题，另一方面解决了胺类物质在亲水作用色谱柱中无法分离的问题。本发明既可以实现四种胺类物质的联合检测，又具有灵敏度高、分析速度快、方法选择性强、操作简单等特点，大大节约了试剂、时间、 人力等成本。
表I流动相梯度___
时间(min) A%(甲醇)B%(0. 1%甲酸水溶液)Curveinitial 5050initial
I. I90106
1.59010I
450506
61:50[50]1
上述步骤3中串联质谱仪器的使用条件为离子源电喷雾电离ESI ;扫描方式正离
子扫描；检测方式多反应检测；具体条件见表2、表3。
表2 质谱条件
质谱參数优化值
毛细管电压(V)3. O
源 &II (Cy100
脱附气温度(°C)400
脱附气流速(L/h)700
锥孔气流速(L/h)50
碰撞气流速(mL/min) O. 8
表3 质量分析參数
名称 I锥孔电压(V)I碰撞能量(eV)I停留时间(S) I母离子/子离子-
联苯胺.6026 0.2185>167
苯胺 :5017 0.294>77
丙烯酰胺2510 0.272>55
己内酰胺]35117]θ. 21113. 5>69
计算结果，用外标曲线法定量，根据定量离子的峰面积响应在标准曲线上直接查出水样中胺类物质的浓度。计算公式如下
C= (A—b) /a(I)
其中C一胺类物质的浓度，^g/L ；
A—定量离子的峰面积；b—标准曲线的截距； a—标准曲线的斜率。实施例I :
标准曲线绘制
用5:5甲醇/水溶剂标准配置I. O Pg/mL的胺类储备液备用。然后用5:5甲醇/水溶剂配置5Pg/L、l(^g/L、2(^g/L、5(^g/L、10(^g/L的5个浓度的四种胺类物质标准溶液进行标准曲线绘制，结果如下。表4 标准曲线测定结果
权利要求
1.用于检测水中四种胺类物的二维液相色谱-串联质谱方法，其特征是包括以下步骤 步骤I、安装检测设备在超高效液相色谱仪的柱温箱中安装一根普通C18色谱柱，并在其后串联一根亲水作用色谱柱，亲水作用色谱柱的出口连接串联质谱仪的进样口 ； 步骤2、将所得的水样进行前处理； 步骤3、将处理好的水样通过上述的检测设备进行分析测定。
2.根据权利要求I所述的用于检测水中四种胺类物的二维液相色谱-串联质谱方法，其特征是所述的串联质谱仪器为Quattro Premier XE三重四级杆串联质谱仪,所用超高效液相色谱为Waters Acquity UPLC系统。
3.根据权利要求I或2所述的用于检测水中四种胺类物的二维液相色谱-串联质谱方法，其特征是所述的步骤I中，普通C18色谱柱色谱柱安装在超高效液相色谱仪自带的柱温箱中，相串联的亲水作用色谱柱安装在独立的柱温箱中，并用不锈钢导柱将亲水作用色谱柱的出口端与串联质谱仪的进样口相连接固定。
4.根据权利要求3所述的用于检测水中四种胺类物的二维液相色谱-串联质谱方法，其特征是所述的步骤2中，前处理包括用一次性针式注射器取ImL水样，用0. 2Mm水相针式滤器过滤之后进入棕色液相进样小瓶中,待分析。
5.根据权利要求4所述的用于检测水中四种胺类物的二维液相色谱-串联质谱方法，其特征是所述的液相色谱仪器的使用条件为柱温40°C ;流动相甲醇/0. 1%甲酸水溶液，初始为50:50，经线性梯度I. I分钟至90:10，持续至I. 5分钟，再经线性梯度4分钟至50:50，持续至6分钟，一次进样结束；流速0. 18mL/min ;进样量5ML。
6.根据权利要求5所述的用于检测水中四种胺类物的二维液相色谱-串联质谱方法，其特征是所述的串联质谱仪器的使用条件为离子源电喷雾电离(ESI);扫描方式正离子扫描；检测方式多反应检测；毛细管电压3. OKv ;锥孔电压苯胺为50v，丙烯酰胺为25v,己内酰胺为35V，联苯胺为60V ;源温100°C ;去溶剂温度400°C ;去溶剂流速700L/hr ;锥孔气流速50L/hr ;碰撞能量苯胺为17ev,丙烯酰胺为IOev,己内酰胺为17ev,联苯胺为26ev ;驻留时间0. 2s ;离子通道苯胺为94>77，丙烯酰胺为72>55，己内酰胺为·113. 5>69，联苯胺为 185>167。
全文摘要
本发明公开了用于检测水中四种胺类物的二维液相色谱-串联质谱方法，包括以下步骤步骤1、安装检测设备在C超高效液相色谱仪的柱温箱中安装一根普通C18色谱柱，并在其后串联一根亲水作用色谱(HILIC)柱，亲水作用色谱柱的出口连接串联质谱仪的进样口；步骤2、将所得的水样进行前处理；步骤3、将处理好的水样通过上述的检测设备进行分析测定。本发明开创性的采用了两种不同性质色谱柱串联的方法，实现了四种胺类物质的联合检测，并且具有检测灵敏度高、分析速度快、方法选择性强、污染小、操作简单等特点。
文档编号G01N30/89GK102680590SQ201110232248
公开日2012年9月19日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者冯加永, 朱丽波, 钱飞中, 陈钟佺 申请人:宁波市环境监测中心