高效液相色谱-柱后在线光化学衍生荧光检测法测定辣椒油中4种苏丹红染料
2024-05-29
来源:步旅网
第6期 刘琚,等:高效液相色谱一柱后在线光化学衍生荧光检测法测定辣椒油中4种苏丹红染料 ’625・ 苏丹红是一类人工合成的以苯基偶氮萘酚为主 要基团的偶氮染料,其外观为暗红色或深黄色片状 体,是亲脂性化合物,常用于溶剂、油、蜡、汽油的增 色及鞋、地板的增光。 ,也用于生化毒理学研究中 的着色。由于苏丹红染料具有潜在的致癌性,我国 和欧盟都禁止将其添加在食品中 。 苏丹红的测定方法主要有分光光度法 、薄 层色谱法(TLC) …、气相色谱一质谱联用法(GC— MS) “ 、高效液相色谱法(HPLC)¨ 、液相色 谱一质谱联用法(LC—MS) 等。HPLC一紫外一可 见光检测器(UVD)法是我国和欧盟制定的苏丹红 检测的标准方法 ;对阳性样品,欧盟则建议采 用LC—MS进行确认。为了提高标准方法的可靠性, 使用MS检测器是常用的选择,但由于设备昂贵、成 本高,不利于大批量样品的快速测定。通过使用选 择性比UVD好的荧光检测器(FLD),可改善方法 的可靠性。同时由于FLD具有选择性好、灵敏度 高、装置价格低廉等优点,为大批量样品中苏丹红的 快速测定提供了新的技术手段。 为了实现采用HPLC—FLD测定苏丹红,需要对 其进行衍生,使其转变为能产生荧光的化学结构。 本文采用实验室自制的程序控制时间/光强光化学 反应器(photochemical reactor,PCR)对苏丹红组 分进行在线光化学衍生,建立了LC分离一在线光化 学衍生一荧光检测法用于测定辣椒油中的苏丹红I、 Ⅱ、Ⅲ和B。 1 实验部分 1.1试剂与材料 乙腈(色谱纯,Tedia公司),甲酸(分析纯,汕头 市达濠精细化学品有限公司),水为超纯水。 苏丹红标准品为Sudan I(纯度97%)、Sudan Ⅱ(纯度90%)、Sudan m(纯度96%)、Sudan B(纯 度97%),均购自美国Sigma—Aldrich公司。上述标 准品分别用乙腈配制成质量浓度为100 mg/L的标 准储备液并保存于4℃冰箱中,使用时将储备液用 乙腈稀释至合适浓度。 辣椒油样品购于本地市场。 1.2仪器与设备 岛津液相色谱仪,系统配置为LC一20AB二元 泵、SPD—M20A二极管阵列检测器(PDA)、RF一20A 荧光检测器、手动进样器(Models 7725i,Rheod— yne,USA)及20 L定量环。超声波清洗器(昆山 市超声仪器有限公司),隔膜真空泵(天津市津腾实 验设备有限公司),红外快速干燥器(上海市川沙县 明星电子设备厂)。 自制的程序控制时间/光强光化学反应器[27 由 光源(低压汞灯,15 w)、聚四氟乙烯(PTFE)反应管 (6 m×0.3 Itlm,Zeus Corp,USA)、光反射壁、保 温外壳及可编程控制器(PLC)组成。 1.3样品前处理 称取l0.0 g的辣椒油样品于锥形瓶中,加入60 mL乙腈后超声辅助萃取30 min。冷却后,准确移 取萃取液于容量瓶中,用乙腈定容至100 mL,经 0.45 m滤膜过滤后进样测定,以外标法定量。 1.4分析测定条件 色谱柱为Agilent ZORBAX SB C18柱(150 mm×3.0 mm,3.5 m),柱温为室温。流动相为 乙腈(A)一水(B)溶液,流速为0.4 mL/min。梯度 洗脱程序:0~4 rain,90%A;4~8 min,90%A~ 100%A;8~20 min,100%A;20.01~23 rain, 90%A。进样量20 L。实验时,待测组分从色谱柱 流出后进入PDA,然后进入PCR进行光化学衍生, 最后进入FLD进行测定。FLD检测的激发波长与 发射波长及PCR紫外灯电压等参数见表1。 表1 光化学反应器和荧光检测器工作参数 Table 1 Operating parameters for PCR and FLD A Ex:excitation wavelength;A Em:emission wavelength 2结果与讨论 2.1流动相的选择 由于苏丹红染料的分子结构中含有羟基,具有 弱酸性,因此调节流动相pH值至弱酸性,可抑制弱 酸的解离,改善色谱峰的分离度及峰形。实验中比 较了水一乙腈,以及含0.001%(体积分数,下同)、 0.005%、0.O1%、0.05%、0.1%甲酸的水一乙腈作为流 动相时4种苏丹红染料的分离效果。实验结果表 明,使用添加甲酸的水一乙腈作流动相时,待测组分 的色谱峰形及分离度与水一乙腈作为流动相时基本 一致,因此本实验采用水一乙腈作为流动相。图1为 优化条件下的色谱图。 2.2检测条件的确定 在优化的色谱分离条件下,对紫外光照前、光照 后的4种苏丹红染料的标准溶液进行激发光谱和发 射光谱比较。结果表明,苏丹红I和苏丹红Ⅱ在紫 ・626・ 3O 色 谱 3O 第30卷 25 25 2O 2O l 5 > 15 吕 10 l0 5 5 0 O 1O 0 20 O 5 1O 20 t/min |{min 图1苏丹红I、11、Ⅲ和B混合标准溶液的(a)PDA谱图和(b)FLD谱图 Fig.1 (a)PDA chromatogram and(b)FLD chromatograms of the standard solution of Sudan I,Ⅱ,m and B Sudan I and SudanⅡ:4 mg/L;Sudan Ill:0.5 mg/L;Sudan B:1 mg/L.PDA detection:477 nm for Sudan I,492 nm for Sudan lI.502 nm for SudanⅢ.509 nm for Sudan B.For the conditions of FLD detection,see Table 1. 外光照前无荧光发射,紫外光照后生成有较强荧光 发射的产物;苏丹红Ⅲ和苏丹红B光照前有弱的荧 光,光照之后荧光大为增强。图2为苏丹红I和Ⅱ 光化学衍生产物的激发光谱、荧光光谱以及苏丹红 Ⅲ和B在光衍生前母体和光衍生产物的激发光谱、 荧光光谱。 量一su0lu— b 3 如 0_2O 0 l5 5 0 ∞ 0.IO 0.05 0.00 00 2 O.4 220 240 260 280 300 320 300 350 400 450 O 3 0 2 0.1 0.O 200 250 300 350 350 400 450 500 200 O0 O 4 50 厂——————— ] 3 9 - 10O I} / 一~\ 一~lI 5O l O 0 35O Wavelength/nm 400 Wavelength/n 450 f 500 Fig.2图2苏丹红染料光照前、光照后的(a)激发光谱和(b1发射光谱 (a 1 Excitation and(b)emission spectra of Sudan dyes before and after irradiation C0nditions:PTFE tube length,6 iv[;irradiation time,65 s;lamp voltage,220 V Curves:1.UV lamp ON;2.UV lamp OFF. 第6期 刘 厢,等:高效液相色谱一柱后在线光化学衍生荧光检测法测定辣椒油中4种苏丹红染料 ‘627・ 根据上述实验结果,对4种待测组分进行光化 着管长的增长苏丹红1的荧光信号减弱;而苏丹红 Ⅱ、苏丹红Ⅲ和苏丹红B的荧光信号则随着反应管 长度的增加而一直增强。考虑到管长为5.0 m时 学衍生、荧光检测条件的优化,设置了FLD和PCR 的工作参数,其中FLD和PCR均编成固定的时间 程序进行激发波长和发射波长及灯电压的控制(见 表1)。 各组分均有较强的荧光信号,且管长增长对色谱峰 变宽有一定的影响,最终选择反应管长为5.0 m。 2.3 光化学衍生条件的优化 光照时间和强度、反应介质酸度和反应温度是 光源的辐射强度对光化学反应的速率与效率影 响最大。实验中使用实验室自制的程序控制时间/ 光强光化学反应器,通过PLC来控制不同时段光源 的电压,从而控制光照强度。在固定流速时,考察了 光化学衍生反应中需要优化的条件,实验中考察了 上述因素对待测组分荧光信号强度的影响。 当流动相流速固定时,光化学反应时问决定于 光化学反应管的长度。实验考察了PTFE光化学反 应管长为2.0、4.0、5.0、8.0 m(对应的光照时问为 不同管长(2.0、4.0、6.0、8.0 m)条件下,灯电压分 别为130、150、170、180、200、220 V时各组分的荧光 信号强度变化,实验结果见图3。结果表明,4种组 分的荧光信号强度在不同管长条件下,基本随着灯 电压的增加而增强(苏丹红I在管长8 m的情况下 除外)。因此在选择6.0 m管长的条件下,设置紫 外灯的电压为220 V。 2l、42、65、84 S)时各组分荧光信号强度的变化,结 果见图3。图3中结果表明,在2~5 m的管长范围 内,随着反应管长度的增长即光照时间增加,苏丹红 I的荧光信号增强;而在6~8 m的管长范围时,随 图3 光照时间及光强对苏丹红荧光信号强度的影响 Fig.3 Effects of irradiation time and light intensity on the fluorescence signals of Sudan dyes 为了考察反应介质酸度对苏丹红荧光信号强度 的影响,在流动相中添加0.00l%(体积分数,下 同)、0.005%、0.0I%、0.05%、0.I%的甲酸,结果见 子结构差异所致。故实验选择流动相中不加甲酸。 图5为光化学反应器温度从16~45℃时荧光 信号强度的变化。由图5可知,苏丹红I和Ⅱ的荧 光信号强度受温度变化影响不大;而苏丹红Ⅲ和B 图4。苏丹红I和Ⅱ的荧光强度随酸度变化不大, 苏丹红Ⅲ的荧光强度随酸度的增强而减弱,苏丹红 的荧光信号强度随温度的升高均有减弱,这表明反 应温度升高对这两种组分的光衍生不利。因此,实 验在16℃条件下进行。 B的荧光信号随酸度的增强而增强。4种目标物的 荧光强度受酸度影响的差异较大,这可能是由其分 ・628・ 色 谱 第30卷 Ⅲ和B的RSD分别为2.6%、3.5%、3.2%和3.8%, 可满足实际样品测定要求。 在辣椒油样品中添加待测各组分,计算各组分 的加标回收率,以此评价方法的准确度。在辣椒油 样品中分别添加上述4种苏丹红标准品得到含量分 别为0.8、2、4 mg/kg的样品,每个含量水平的样品 平行测定3次,结果如表2所示。实验结果表明,添 加3个不同浓度水平的标准溶液,各组分的加标回 收率范围为81.3%~100.4%,可满足微量组分的定 量测定要求。 图4流动相中甲酸含量对苏丹红染料荧光信号强度的影响 Fig.4 Effect of formic acid content in mobile phase on the nuorescence signals of Sudan dyes The conditions were the same as in Fig.2. 表2辣椒油样品中4种苏丹红标准品的加标回收率 Table 2 Recoveries of Sudan dyes spiked in a chili oil sample % 2.5方法的线性范围及检出限 分别移取适量体积的苏丹红单标准溶液,用乙 腈稀释成一定浓度的混合标准溶液,按上述优化的 实验条件进样测定。以峰面积(Y)对质量浓度(X, mg/L)作图,所得线性回归方程、线性范围及相关系 数(r )如表3所示。结果表明,各组分在相应的浓 度范围内有良好的线性响应( ≥0.996 3)。 图5 反应温度对苏丹红染料荧光信号强度的影响 Fig.5 Effect of reaction temperature Oil the fluorescence signals of Sudan dyes The conditions were the same as in Fig.2. 在辣椒油样品中添加低浓度水平的目标物,依 照1.3节、1.4节方法进行样品前处理和测定,以所 得标准偏差(SD, =l0)的3倍对应的浓度为方法 的检出限(LOD);以10倍标准偏差对应的浓度为 方法的定量限(LOQ)。表3所示的实验结果表明。 本工作建立的方法对各组分的LOD和LOQ与不经 2.4方法的精密度与准确度 实验以相对标准偏差(RSD)来表示方法的精 密度。配制6份在辣椒油中添加待测组分的人工合 成样品,各目标物的含鼍均为0.8 mg/kg。按照1.3 节和1.4节所述方法进行样品前处理和测定,计算 荧光信号强度的RSD。结果表明,苏丹红I、Ⅱ、 PCR光化学衍生而直接进行PDA测定的方法相比 接近或更低,其中苏丹红Ⅲ和B的检出限要比PDA 测定方法低一个数量级,更适合测定较低含量的苏 丹红Ⅲ和B。 表3 HPLC.FLD方法的线性范围、线性方程、线性相关系数(r )及HPLC-PDA/FLD方法的检出限和定量限 Table 3 Linear ranges。linear equations,correlation coefficients(r )for HPLC—FLD method,and limits of detection(LODs),limits of quantificati0n(LOQs)for HPLC-PDA/FLD method 3结语 利用苏丹红染料在光化学衍生之后产生强荧光 蓑 蓑薷 光衍生具有装置简单、操作简便、重现性好的特点。 3 4 5 6 第5期 刘 瑁,等:高效液相色谱一柱后在线光化学衍生荧光检测法测定辣椒油中4种苏丹红染料 ・629・ 新建立的测定方法灵敏度高,特别是对苏丹红Ⅲ和 苏丹红B的检出限达0.009 mg/kg和0.022 mg/kg,与传统的使用PDA检测器的方法相比要低 一个数量级,适合于低含量苏丹红染料的测定。 参考文献: Liu L N,Lin T L,Cao Y.Fine and Specialty Chemicals(刘 丽娜,林天乐,曹永.精细与专用化学品),2005,13(8):16 [2] Ministry of Health.No.5 Bulletin in 2005 of the Ministry of 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