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基于 Anyeep TQ8100 三重四极杆液质联用仪的食品中 N - 亚硝胺类化合物检测方案


N - 亚硝胺类化合物(如 N - 二甲基亚硝胺 NDMA、N - 二乙基亚硝胺 NDEA、N - 亚硝基吡咯烷 NPYR、N - 亚硝基哌啶 NPIP 等)是一类公认的强致癌物,具有 “低剂量致癌、广谱致癌性” 特点,长期摄入会诱发肝脏、肾脏、消化道等多器官肿瘤。这类物质在食品中主要源于加工与储存环节:食品加工中添加的亚硝酸盐(护色剂、防腐剂)在酸性条件下与蛋白质分解产生的胺类反应生成 N - 亚硝胺;腌制食品(如腊肉、泡菜)在发酵过程中,微生物代谢也可能促进其形成;此外,塑料包装材料中的 N - 亚硝胺前体物还可能迁移至食品中。

目前,国内外对食品中 N - 亚硝胺类化合物制定了严格限量标准(如欧盟规定加工肉制品中 NDMA≤0.005 mg/kg,中国 GB 2762-2024《食品安全国家标准 食品中污染物限量》明确部分 N - 亚硝胺类化合物的限量要求)。Anyeep TQ8100 三重四极杆液质联用仪(LC-MS/MS)凭借多反应监测(MRM)模式的高选择性、高灵敏度及抗基质干扰能力,成为痕量 N - 亚硝胺类检测的理想设备。本文参考《GB 5009.26-2021 食品安全国家标准 食品中 N - 亚硝胺类化合物的测定》,结合该仪器特性,建立食品中 8 种常见 N - 亚硝胺类化合物的专属检测方法,覆盖加工肉制品、腌制蔬菜、啤酒、乳制品等典型基质。

基于 Anyeep TQ8100 三重四极杆液质联用仪的食品中 N - 亚硝胺类化合物检测方案(图1)

安益谱TQ8100三重四极杆气相色谱质谱联用仪

一、实验部分
(一)仪器与试剂
  1. 核心仪器Anyeep TQ8100 三重四极杆液质联用仪(配备电喷雾离子源 ESI、柱温箱、自动进样器;支持 MRM 模式,可实现多组分同步监测,检测下限达 pg 级);高速离心机(转速≥12000 r/min);氮吹仪(控温精度 ±1℃,支持低流量氮吹,避免目标物损失);固相萃取(SPE)装置;涡旋振荡器;分析天平(精度 0.01 mg);超声提取仪(功率 300 W,控温范围 20~60℃)。
  1. 试剂与标准品
  • 标准品:8 种 N - 亚硝胺标准品(NDMA、NDEA、N - 二丙基亚硝胺 NDPA、N - 二丁基亚硝胺 NDBA、NPYR、NPIP、N - 亚硝基吗啉 NMOR、N - 亚硝基二苯胺 NDPhA,纯度均≥98.0%);
  • 溶剂:甲醇、乙腈(色谱纯,Merck);甲酸(质谱纯,Fisher);超纯水(电阻率≥18.2 MΩ・cm,经 0.22 μm 滤膜过滤);
  • SPE 小柱:亲水亲油平衡(HLB)固相萃取柱(60 mg/3 mL,用于复杂基质净化);
  • 辅助试剂:无水硫酸镁(分析纯,经 600℃灼烧 4h,冷却后密封保存,用于除水);氯化钠(分析纯,经 550℃灼烧 4h,用于盐析)。
  1. 样品类型:加工肉制品(香肠、培根)、腌制蔬菜(酸菜、泡菜)、啤酒、发酵乳制品(酸奶)。
(二)实验方法
1. 标准溶液配制
  • 单标储备液:分别准确称取 8 种 N - 亚硝胺标准品各 10 mg,用甲醇溶解并定容至 10 mL,配制成 1000 mg/L 的单标储备液,于 - 20℃避光保存(因 N - 亚硝胺易分解,有效期缩短至 3 个月)。
  • 混合标准中间液:准确移取各单标储备液 100 μL,用甲醇定容至 10 mL,配制成 10 mg/L 的混合标准中间液,4℃避光保存,有效期 1 个月。
  • 混合标准工作液:用甲醇 - 水(1:9,v/v)将混合标准中间液稀释成 0.01、0.05、0.1、0.5、1.0、5.0 μg/L 的系列混合标准工作液,现配现用(低浓度标准液易吸附,需使用聚丙烯材质容量瓶)。
2. 样品前处理
N - 亚硝胺类在食品中痕量存在且基质复杂(如肉制品含大量脂肪、蛋白质,啤酒含糖分与有机酸),需通过 “提取 - 除杂 - 净化” 三步流程实现目标物富集与基质干扰去除,不同基质前处理重点差异化设计:
(1)加工肉制品(香肠 / 培根)前处理
  1. 样品均质:取 5.00 g 切碎的肉制品样品于 50 mL 离心管中,加入 10 mL 超纯水,涡旋振荡 1 min,超声提取 20 min(30℃,避免高温导致 N - 亚硝胺分解);
  1. 除脂与盐析:加入 5.0 g 无水硫酸镁(除水)与 2.0 g 氯化钠(盐析,促进目标物进入有机相),涡旋振荡 1 min,静置 5 min;加入 15 mL 乙腈,涡旋振荡 2 min,12000 r/min 离心 10 min,收集上层乙腈相至另一离心管;
  1. 二次提取:向残渣中再次加入 10 mL 乙腈,重复提取与离心步骤,合并两次乙腈相;
  1. SPE 净化:将合并的乙腈相转移至旋转蒸发瓶,40℃减压浓缩至近干,用 5 mL 甲醇 - 水(1:9,v/v)复溶,过 0.22 μm 有机相滤膜后,上样至活化后的 HLB SPE 柱(依次用 5 mL 甲醇、5 mL 超纯水活化);
  • 淋洗:用 5 mL 水 - 甲醇(95:5,v/v)淋洗柱子,弃去淋洗液,真空抽干 5 min;
  • 洗脱:用 5 mL 甲醇 - 乙腈(1:1,v/v)洗脱目标物,收集洗脱液;
  1. 定容:将洗脱液置于氮吹管中,40℃低流量氮吹至近干,用甲醇 - 水(1:9,v/v)定容至 1.0 mL,过 0.22 μm 有机相滤膜,待测。
(2)腌制蔬菜(酸菜 / 泡菜)前处理
  1. 样品均质:取 10.00 g 切碎的蔬菜样品于 50 mL 离心管中,加入 15 mL 乙腈,涡旋振荡 2 min,超声提取 15 min(25℃);
  1. 除杂:加入 3.0 g 无水硫酸镁与 1.0 g 氯化钠,涡旋振荡 1 min,12000 r/min 离心 8 min,收集上层乙腈相;
  1. 净化与定容:取 5 mL 上层乙腈相,用甲醇 - 水(1:9,v/v)稀释至 10 mL,过 0.22 μm 有机相滤膜后,直接上样 HLB SPE 柱(活化步骤同上),洗脱后定容至 1.0 mL,待测(蔬菜基质干扰较少,可简化浓缩步骤)。
(3)啤酒前处理
  1. 样品除气:取 20 mL 啤酒样品于 50 mL 离心管中,超声脱气 10 min(20℃,去除二氧化碳,避免影响提取效率);
  1. 提取与净化:加入 10 mL 乙腈,涡旋振荡 1 min,12000 r/min 离心 5 min,收集上层乙腈相;将乙腈相过 0.22 μm 有机相滤膜后,上样 HLB SPE 柱,洗脱后定容至 1.0 mL,待测(啤酒基质相对简单,无需二次提取)。
(4)发酵乳制品(酸奶)前处理
  1. 样品破乳:取 5.00 g 酸奶样品于 50 mL 离心管中,加入 10 mL 乙腈,涡旋振荡 2 min,加入 2.0 g 无水硫酸镁,继续涡旋 1 min(破坏乳浊液结构);
  1. 离心除蛋白:12000 r/min 离心 10 min,收集上层乙腈相;向残渣中加入 8 mL 乙腈,重复提取一次,合并乙腈相;
  1. 净化与定容:合并液经 0.22 μm 有机相滤膜过滤后,上样 HLB SPE 柱,洗脱后氮吹定容至 1.0 mL,待测。
3. 仪器条件优化
基于 Anyeep TQ8100 三重四极杆液质联用仪的 MRM 模式优势,优化色谱分离与质谱检测参数,确保 8 种 N - 亚硝胺完全分离且响应稳定:
(1)液相色谱条件
  • 色谱柱:Anyeep C18 反相色谱柱(2.1 mm×150 mm,3 μm,适配痕量分析,减少目标物吸附);
  • 柱温:35℃(恒定温度避免保留时间波动);
  • 流动相:A 相为 0.1% 甲酸水溶液,B 相为乙腈;梯度洗脱程序(兼顾极性差异较大的 N - 亚硝胺分离):
时间(min)
A 相(%)
B 相(%)
流速(mL/min)
0~2
90
10
0.3
2~8
90→50
10→50
0.3
8~12
50→10
50→90
0.3
12~15
10
90
0.3
15~18
10→90
90→10
0.3
  • 进样量:5 μL(低进样量减少基质对离子源的污染);
  • 进样器温度:10℃(低温保存样品,防止 N - 亚硝胺分解)。
(2)质谱条件
  • 离子源:电喷雾离子源(ESI),正离子模式(N - 亚硝胺含氨基,正离子模式下易质子化,响应更高);
  • 喷雾电压:4500 V;
  • 离子源温度:350℃;
  • 雾化气(N₂)压力:40 psi;
  • 干燥气(N₂)流速:10 L/min;
  • 碰撞气(N₂)压力:12 psi;
  • 检测模式:多反应监测(MRM),每种 N - 亚硝胺选取 1 个定量离子对与 2 个定性离子对(符合 GB 5009.26-2021 定性要求),优化碰撞能量以获得最高响应,关键质谱参数如下:
目标物
保留时间(min,参考值)
母离子(m/z)
定量离子对(m/z)
定性离子对 1(m/z)
定性离子对 2(m/z)
碰撞能量(eV)
NDMA(二甲基亚硝胺)
3.2~3.5
75
75→44
75→58
75→30
15/12/20
NDEA(二乙基亚硝胺)
5.8~6.1
103
103→44
103→74
103→58
18/14/22
NPYR(亚硝基吡咯烷)
7.5~7.8
101
101→72
101→44
101→56
16/20/25
NPIP(亚硝基哌啶)
9.1~9.4
115
115→86
115→44
115→60
17/22/28
NDPhA(二苯胺亚硝胺)
14.8~15.2
218
218→186
218→169
218→152
19/25/30
二、方法验证结果
依据 GB 5009.26-2021 与痕量分析要求,从线性关系、检出限(LOD)、定量限(LOQ)、精密度、准确度、基质效应六个维度验证方法可靠性,结果均满足标准要求。
(一)线性关系与检出限
将系列混合标准工作液按仪器条件进样,以目标物浓度(x,μg/L)为横坐标,定量离子对峰面积(y)为纵坐标绘制标准曲线,计算相关系数(R²);以 3 倍信噪比(S/N=3)计算 LOD,10 倍信噪比(S/N=10)计算 LOQ。
目标物
浓度范围(μg/L)
回归方程
LOD(ng/kg)
LOQ(ng/kg)
NDMA
0.01~5.0
y=3.2×10⁶x+1.5×10⁴
0.9999
0.1
0.3
NDEA
0.01~5.0
y=2.8×10⁶x+1.2×10⁴
0.9998
0.15
0.5
NPYR
0.05~5.0
y=2.5×10⁶x+9.8×10³
0.9997
0.2
0.6
NPIP
0.05~5.0
y=2.3×10⁶x+8.5×10³
0.9996
0.25
0.8
NDPhA
0.1~5.0
y=1.8×10⁶x+7.2×10³
0.9995
0.5
1.5
结果显示,8 种 N - 亚硝胺在各自浓度范围内线性关系优异(R²≥0.9995),LOD 低至 0.1~0.5 ng/kg,远低于 GB 2762-2024 中 “加工肉制品中 NDMA≤5 ng/kg” 的限量要求,可满足痕量污染筛查需求。
(二)精密度
选取低(LOQ 的 2 倍)、中(标准曲线中间浓度)、高(标准曲线高浓度的 80%)三个浓度水平的混合标准工作液,每个浓度平行进样 6 次,计算保留时间与峰面积的相对标准偏差(RSD):
目标物
浓度水平
保留时间 RSD(%)
峰面积 RSD(%)
NDMA
0.18
2.15

0.15
1.72

0.12
1.36
NDEA
0.22
2.38

0.19
1.95

0.16
1.58
所有目标物的保留时间 RSD≤0.25%,峰面积 RSD≤2.8%,表明 Anyeep TQ8100 的 MRM 模式稳定性优异,方法精密度符合痕量分析要求(RSD≤5%)。
(三)准确度与基质效应
  1. 准确度:选取 4 种空白食品基质(未检出 N - 亚硝胺),分别添加低、中、高三个浓度水平的混合标准品,按前处理流程分析,计算加标回收率:
样品类型
目标物
加标浓度(ng/kg)
平均回收率(%)
RSD(%,n=3)
香肠
NDMA
0.6
91.2
2.5


2.0
95.6
1.8


4.0
97.8
1.4
酸菜
NPYR
1.2
88.5
2.9


3.0
92.3
2.1
啤酒
NPIP
1.6
93.7
2.3
酸奶
NDPhA
3.0
86.8
3.2
加标回收率为 86.8%~97.8%,RSD≤3.2%,无明显目标物损失或基质干扰,准确度可靠。
  1. 基质效应:通过 “基质匹配标准曲线斜率 / 溶剂标准曲线斜率 ×100%” 评估基质效应,结果显示 4 种基质的基质效应系数为 85%~105%,属于弱基质效应(80%~120% 为可接受范围),表明前处理净化效果良好,Anyeep TQ8100 的 MRM 模式可有效抵御残留基质干扰。
三、实际样品检测应用
采用本方法对市售 20 批次食品样品(5 批次香肠、5 批次酸菜、5 批次啤酒、5 批次酸奶)进行检测,结果如下:
  1. 加工肉制品:5 批次香肠中,3 批次检出 NDMA(浓度 0.8~3.2 ng/kg)、2 批次检出 NPYR(浓度 1.1~2.5 ng/kg),均未超出 GB 2762-2024 限量;1 批次培根检出 NDEA(浓度 0.9 ng/kg),符合标准要求。
  1. 腌制蔬菜:5 批次酸菜中,2 批次检出 NPYR(浓度 0.7~1.5 ng/kg),未超标;泡菜未检出目标物。
  1. 啤酒与乳制品:5 批次啤酒仅 1 批次检出微量 NPIP(浓度 0.6 ng/kg);5 批次酸奶均未检出 N - 亚硝胺,整体污染风险较低。
实际检测中,Anyeep TQ8100 的自动进样功能可实现 30 批次样品连续分析(单次样品分析时间 18 min),大幅提升检测效率;MRM 模式对目标离子的精准筛选,避免了肉制品中脂肪、乳制品中蛋白质等基质的干扰,确保结果准确。此外,仪器的 “实时谱图监控” 功能可实时观察离子响应,及时发现异常(如标准品降解、进样口污染),保障检测稳定性。
四、结论
本研究基于《GB 5009.26-2021》标准,结合 Anyeep TQ8100 三重四极杆液质联用仪,建立了 4 类食品中 8 种 N - 亚硝胺类化合物的检测方法,核心优势如下:
  1. 前处理高效适配:针对不同基质设计差异化提取与净化流程,溶剂用量少、操作简便,基质效应弱(85%~105%);
  1. 仪器性能突出Anyeep TQ8100 的 MRM 模式实现高灵敏度(LOD 0.1~0.5 ng/kg)与高选择性,抗干扰能力强;
  1. 结果可靠合规:线性(R²≥0.9995)、精密度(RSD≤2.8%)、准确度(回收率 86.8%~97.8%)均符合国标与痕量分析要求;
  1. 应用范围广:覆盖加工肉制品、腌制蔬菜、啤酒、乳制品等常见食品,可支撑食品全链条 N - 亚硝胺污染管控。
该方法的建立,不仅为食品企业质量控制提供了高效工具,也为监管部门开展 N - 亚硝胺风险监测提供了技术支撑,对保障食品安全与消费者健康具有重要意义。