超高效液相色谱-串联质谱法检测柴油中的微量蔗糖
柳书成, 唐津, 吴海, 晏晓军, 徐连生, 高汨
湖南省公安厅物证鉴定中心,长沙 410001

第一作者简介:柳书成,男,湖南长沙人,硕士,助理工程师,研究方向为理化检验鉴定。E-mail:360074118@qq.com

摘要

目的 建立检测柴油中微量蔗糖的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)方法。方法 用纯水提取柴油样品中的蔗糖,以乙腈-水为流动相,梯度洗脱,经ZORBAX RX-SIL 色谱柱(2.1mm×150mm,5µm)分离,以电喷雾离子源采用负离子扫描,多反应监测(MRM)进行数据分析。结果 该方法检测下限(LOD)达10.0µg/L ,定量限(LOQ)为15.0µg/L,在 50.0~1000.0µg/L范围内线性关系良好;低、中、高 3种浓度的加样回收率分别为85.5% 、91.5% 、90.3% ,且相对标准偏差(RSD) 均小于10%。结论 该方法操作简单快速、灵敏度高、稳定性好、结果可靠,完全满足将蔗糖放入柴油中损坏机械设备案件检验的需求。

关键词: 蔗糖; 柴油; UPLC-MS/MS
中图分类号:DF794.3 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2020)02-0173-03
Determination of Trace Sucrose in Diesel Oil by UPLC-MS/MS
LIU Shucheng, TANG Jin, WU Hai, YAN Xiaojun, XU Liansheng, GAO Mi
Institute of Forensic Science, Hunan Provincial Public Security Bureau, Changsha 410001, China
Abstract

Objective To detect the trace sucrose in diesel oil by ultra-performance liquid chromatography in tandem with mass spectrum (UPLC-MS/MS).Methods Sucrose was extracted from the diesel oil sample through deionized water for analysis by UPLC-MS/MS, which was performed on a ZORBAX RX-SIL (2.1mm×150mm, 5µm) column being flowed with acetonitrile-water, the mobile phase, along with mass spectrometric acquisition being carried out by electrospray ionization in negative mode plus multiple reaction monitoring (MRM).Results The detected sucrose was of linear range among 50.0~1000.0µg/L, limits of detection (LOD) 10.0 µg/L and limits of quantification (LOQ) 15.0µg/L. The mean recoveries of low, middle and high concentrations were respective of 85.5%, 91.5%, 90.3%, bringing forth all of the relative standard deviation (RSD) less than 10%.Conclusions The method is simple, rapid, sensitive, stable and reliable, capable of being applied into forensic identification.

Keyword: sucrose; diesel oil; UPLC-MS/MS

蔗糖是一种与人们生活息息相关的甜味剂, 在市场上非常容易得到[1]。近年来不法分子常利用蔗糖加入到工程机械的油箱里, 损坏工程机械的油泵, 从而达到损坏工程机械的目的。目前, 检测蔗糖的方法有化学法[2]、高效液相色谱法[3]、离子色谱法[4]和液相色质谱串联法[5]。液相色谱法具有灵敏度好、检测速度快、适用范围广的特点, 但是也存在方法检出限低, 排除干扰能力差等缺点。目前我国检测食品中蔗糖的标准检测方法GB 5009.8-2016《食品中葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定高效液相色谱法》中:葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的检出限均为 0.2%[6]。蔗糖是一种易溶于水, 不易溶于汽油、柴油的物质, 虽然在实际案件中往汽油、柴油中投放量比较大, 但往往都是在工程机械被损坏后才被发现投放了蔗糖, 因此在工程机械的油箱内很难找到蔗糖的原物, 汽油、柴油里溶解的微量蔗糖成为唯一证据。现有的液相色质谱串联法[5]检测下限已达到了0.1 mg/kg, 但线性范围还不能满足司法检验需求。为了打击违法犯罪、固定证据, 寻求快速、灵敏、可靠的检测方法非常必要。本文研究建立的超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)简单快捷、准确可靠、灵敏度好, 适用于实际案件中柴油中蔗糖的检验。

1 实验部分
1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

Agilent液相色谱-6495三重四级杆串联质谱联用仪、MilliQ超纯水系统、eppendorf 5804高速离心机。

1.1.2 试剂

蔗糖标准样品(购自国药集团)、柴油样品(购自中国石油公司)、乙腈(购自Fisher Scientific公司)、去离子水(由MilliQ超纯水系统制造)。

1.2 UPLC-MS/MS条件

1.2.1 色谱条件

色谱柱 ZORBAX RX-SIL(2.1 mm× 150 mm, 5 µ m), 柱温40 ℃; 进样量1 µ L; 流速0.5 mL/min; 流动相水-乙腈梯度洗脱, 洗脱梯度程序见表1; 后运行时间3 min。

表1 流动相及洗脱梯度程序 Table 1 Fluid component and gradient of mobile phase

1.2.2 质谱条件

电喷雾离子源采用负离子扫描, 多反应监测(MRM), 三重四极杆检测器; 毛细管电压2 000 V; 干燥气温度290 ℃, 干燥气流速11 L/min; 鞘气温度325 ℃, 干燥气流速12 L/min; 蔗糖的监测离子及破裂电压、碰撞能量等参数见表2

表2 监测离子及破裂电压、碰撞能量 Table 2 Monitor ions, fragmentors, collisiosn energies
1.3 样本处理方法

准确移取1 mL柴油至离心管中, 加入去离子水1 mL, 震荡10 min, 10 000 r/min, 离心10 min, 提取两次, 合并分离下清液, 0.22 µ m有机膜过滤。在上述条件下进行检验。

2 结果与讨论
2.1 色谱条件优化

实验比较了不同洗脱梯度程序、不同流速、不同色谱柱对蔗糖检测的影响。结果表明, 在选定条件下蔗糖离子化效果最佳, 具有较好的峰形, 能与杂质完全分离且灵敏度较好, 其保留时间为 2.727 min(见图1)。

图1 蔗糖标准样品的TIC(a)、监测离子341.0/89.0(b)、监测离子341.0/179.1(c)图Fig.1 TIC (a), the monitor ion at 341.0/89.0 (b) and 341.0/179.1 (c) from standard sucrose sample

2.2 质谱条件优化

Agilent液相色谱-6495三重四级杆串联质谱联用仪中破裂电压(Fragmentor)是固定值因此不能进行优化。当碰撞能量(Collisiosn Energy)达到30 ev时, 监测离子对(341.0/179.1)完全被打碎。经设定不同的碰撞能量, 实验表明341.0/179.1、341.0/89.0的碰撞能量为15 ev时, 实验结果最佳。

2.3 标准曲线及灵敏度测定

称取一定量的蔗糖标准样品, 配制成50.0、100.0、200.0、500.0、1000.0 µ g /L的柴油溶液, 按1.3进行样品处理, 按1.2.1、1.2.2条件进行检测。以标准溶液浓度为横坐标、提取离子341.0/89.0的峰面积为纵坐标绘制标准回归曲线(见图2), 曲线方程为:y=8.358 8x+224.06, 决定系数R2=0.998 1, 线性范围为50.0~1 000.0 µ g/L, 最低检出限LOD(信噪比S/N> 3)为10.0 µ g/L, 定量限为LOQ(信噪比S/N> 10)为15.0 µ g/L。

2.4 回收率、精密度

取1 mL空白柴油, 分别配制成蔗糖含量为20.0、200.0、800.0 µ g/L的溶液, 每个浓度平行作6份, 按照1.3实验方法提取后供检测。所得峰面积与相应标准的峰面积进行比较, 评价方法的回收率、精密度。三种浓度的回收率分别为85.5% 、91.5% 、90.3%, 相对标准偏差(RSD) 均小于10%, 计算的回收率和精密度结果见表3。结果表明UPLC-MS/MS对蔗糖检测准确度高, 仪器的检测稳定性良好。

图2 蔗糖标准工作曲线图Fig.2 The standard linear working curve for sucrose

表3 回收率、精密度 Table 3 Recovery rates, precision of sucrose in diesel oil
3 案件应用

2018年6月我省发生了一起利用蔗糖投入挖掘机油箱里, 致挖掘机损坏的案件, 办案人员从挖掘机油箱里只提取到柴油, 未能提取到蔗糖原物。利用上述检测方法, 从柴油里检出蔗糖成分。本研究首次建立了柴油中微量蔗糖的 UPLC-MS/MS 检验方法。该方法操作简单快速、灵敏度高、稳定性好、结果可靠, 完全满足司法机关办理犯罪分子用蔗糖放入柴油中损坏机械设备案件的需求。

参考文献
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(National Medical Products Administration. China Food Safety Stand ards, Determination of fructose, glucose, sucrose, maltose and lactose in foods GB 5009. 8-2016[S]. ) [本文引用:1]