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气相色谱-三重四极杆串联质谱法检测饮料中的17种有机锡

2020.3.06

本文是采用气相色谱-三重四极杆串联质谱仪测定饮料中17种有机锡化合物的分析方法。样品经甲醇提取、经四乙基硼化钠衍生化、再用正己烷液液萃取净化，采用外标法定量，在0.001mg/L~0.200mg/L的浓度范围测定其线性，有机锡化合物的浓度与其衍生物峰面积呈良好的线性关系，线性相关系数大于0.995。在0.01mg/L和0.05mg/L两个浓度水平进行回收率的三次平行测定，绝大多数有机锡化合物的平均回收率在70.0%～120.0%之间，相对标准偏差小于10.0%。故该方法操作简单、快速、灵敏度高，能够对饮料中痕量多组分有机锡进行准确的定性和定量分析。

有机锡化合物是锡和碳元素直接结合所形成的的金属有机化合物，通式为RnSnX(4-n)(R为烷基或芳香基，X为无机或有机酸根、卤素等，n可以从1到4，简称单、二、三和四有机锡化合物)。有机锡化合物广泛应用于聚合稳定剂、杀虫剂、杀菌剂和农药等方面。因具有脂溶性，易进入生物体，并在生物体内富集，对人体神经系统、胆管、肝脏、皮肤和内分泌系统均有毒害和影响[1-3]。目前在海水、底泥、纺织品和尿样中均发现了有机锡化合物的存在。相比于海水、纺织品，食品中有机锡化合物的研究相对较少，但因环境和食品包装材料可能带来的污染，食品中的有机锡污染问题也开始引起广泛的关注。目前检测有机锡的方法主要是采用LC , LC-ICP/MS , GC 和GC-MS 等，检测的种类往往也只有几种，应用气相色谱-三重四极杆串联质谱仪(GC-MS/MS)检测饮料中十几种有机锡化合物的方法还未见报道。本文采用了GC-MS/MS测定饮料中17种有机锡污染物的分析方法，该方法操作简单、快速、准确、灵敏度高，能够满足对饮料中多种痕量有机锡进行准确定性和定量分析要求。

实验条件

仪器与试剂

7000系列气相色谱-三重四极杆串联质谱仪(美国，Agilent公司);

甲醇、正己烷均为色谱纯(J. T. Baker公司);实验用水为Mili-Q高纯水(美国，Millipore公司);有机锡标准物质：纯度≥95%(购自北京，百灵威公司);衍生化试剂：四乙基硼化钠(取0.2g溶于1.0mL乙醇)，现用现配;醋酸盐缓冲液：82g/L醋酸钠水溶液，用醋酸调PH到4.5;样品为市售的饮料。

标准溶液的衍生化方法

17种有机锡化合物中，除了四丙基锡和四丁基锡，其它化合物都必须衍生后才能够用气质联用仪分析。衍生化方法为：取1.0 mL 有机锡甲醇溶液，加入1.0 mL 醋酸缓冲液，再加入50.0µL衍生化试剂，在室温下振摇、放置30min，向上述溶液中依次加入5.0mL水和1.0 mL 正己烷，漩涡震荡混合30s, 静置分层后，取正己烷层待用。

样品前处理

量取10mL饮料于20mL的具塞小瓶中，加入5 mL甲醇，超声提取10分钟，加入2mL缓冲溶液，再加入200µL衍生化试剂，振荡使之充分反应30min。准确加入1mL正己烷，涡旋30s取上层，用微孔滤膜过滤后，待GC-MS/MS测定。

气相色谱-三重四极杆串联质谱条件

气相色谱条件

色谱柱：HP-5MS UI毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升温：初始温度50℃，保持1.5 min ，再以10℃·min-1 升温至300℃，保持1 min;载气：氦气，纯度≥99.999%;恒流模式，流速：1.1mL/min;进样口温度：280℃;进样量：2 μL;进样方式：不分流进样，1.5 min后打开分流阀。

质谱条件

碰撞气流速：氦气2.25 mL/min，氮气1.5 mL/min;离子源：电子轰击源，70 eV;扫描方式：正离子扫描;离子源温度：230 ℃;溶剂延迟：2.0 min;检测方式：多反应监测，多反应监测模式下17种有机锡衍生物的保留时间，定量离子对，定性离子对以及碰撞电压见表1。

结果与讨论

色谱条件的建立

将浓度为5.0mg/L的17种有机锡混合标样先进行衍生化，然后在GC-MS/MS全扫描模式下采集。17种有机锡标样除了最后出峰的三苯基锡和三环己基锡不能分开外，其它所有有机锡都可以很好的分离。由于不能分离的两个有机锡化合物的离子碎片不同，故不影响质谱对其定性和定量。17种有机锡衍生物全扫描色谱图见图1，顺序及保留时间见表1.

表1.多反应监测模式下17种有机锡衍生物的保留时间、监测离子对和碰撞能量。

图1.17种有机锡衍生物全扫描色谱图。

质谱参数的优化

首先通过全扫描方式，得到有机锡化合物全扫描的质谱图，然后通过Agilent软件的优化助手，进行质谱条件的优化。选择质荷比大和响应强的碎片离子为母离子，设置碰撞能量范围(5~40eV，以5eV为单位逐渐增加)，仪器可以自动建立起优化参数的采集序列，序列运行结束后，通过软件可以自动排列出子离子和对应碰撞能量的响应强度，方便选择最优的子离子和碰撞能量。在本方法中，一个化合物选择两个离子对，其中响应值最大的离子对为定量离子对，另一对定性离子对，见表1。Agilent 7000 GC-MS/MS在1ms的保留时间下，仍然有很高的灵敏度和精确度，因此，即使同时检测17种有机锡化合物，还是可以得到很好的定性和定量结果。

线性范围和检出限

将17种有机锡混合标样用甲醇逐级稀释，得到0.001、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1和0.2mg/L共7个浓度，将其分别衍生化，使用GC-MS/MS分析并建立标准曲线。因GC-MS/MS有很强的扣除背景干扰能力，所以即使在0.001mg/L浓度水平上，17种有机锡化合物也都有明显的响应。对于一甲基锡和二甲基锡，其在0.200mg/L最高浓度水平时响应值偏高，超出了线性响应范围，所以这两个化合物的线性范围是从0.001~0.100mg/L。每个浓度水平都重复进样两次，取其平均值建立标准曲线。所有有机锡化合物的浓度与其衍生物峰面积呈良好的线性关系，线性相关系数在0.995以上，结果见表2。

表2.17种有机锡的线性范围、相关系数、添加回收率和精密度结果。