研究背景:质谱是利用离子化技术,将化合物变成带电荷离子,按质子质荷比的大小依次排列而成的谱图。用质谱来进行成分和结构分析的方法为质谱法。质谱法灵敏度高,样品用量小,分析响应时间短,分析速度快。因此可广泛应用于药物、化妆品、食品、化工材料等领域中微量化合物的检测。研究目的:本文采用多种质谱技术对食品包装材料、中药和其他天然产物及化妆品中的微量化合物进行分析:一、通过三重四极杆质谱建立检测食品包装材料中PFOA和PFOS迁移量的方法;二、借助高分辨质谱技术,分析核桃花中黄酮类化合物和茶皂素碱解产物中五环三萜皂苷元,以探索未被报道的化合物;三、联用原位电离与离子迁移谱,建立快速分析化妆品中禁用香豆素的方法。研究方法及结果:研究对象一:食品包装材料中微量化合物建立了一种涡旋辅助离子液体分散液液微萃取样品前处理技术,结合超高效液相色谱-串联三重四极杆质谱法测定食品包装材料中全氟化合物PFOA和PFOS的迁移量。样品前处理采用涡旋辅助离子液体液液微萃取技术,考察了萃取剂种类、萃取剂用量、涡旋时间、盐浓度、离心转速以及时间等因素对水、10%(V:V)乙醇水溶液和4%(V:V)乙酸水溶液3种食品模拟物中的PFOA和PFOS萃取效率的影响,优化后的萃取条件如下:取3种食品模拟物各5 mL于15 mL离心管中,加入220μL离子液体[HMIM][PF6],加入质量分数6%氯化钠,涡旋震动3 min后在4 ℃C温度下以5000 r/min的转速离心3 min。萃取液经 ACQUITY UPLC BEH Shield RP18 色谱柱(2.1 × 50mm,1.7 μm)分离,目标化合物在电喷雾离子源负离子模式下电离,采用多反应监测模式(MRM)对化合物进行定性定量测定。结果表明:2种全氟化合物的定量限分别为2μg/L(PFOA)和5 μg/L(PFOS);2种化合物在各自的线性范围内线性关系良好,相关系数均在0.99以上;在2 μg/L～1 μg/mL范围内不同加标水平下的平均回收率为86.4%～115.3%(PFOA)以及 89.8%～116.9%(PFOS),相对标准偏差为 4.3%～12.2%(PFOA)和 4.6%～14.4%(PFOS)(n = 6)。该方法准确、高效、安全,适用于食品包装材料中PFOA和PFOS迁移量的检测。研究对象二:中药或其他天然产物中微量化合物案例一.:建立超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱分析核桃花中黄酮类化合物的方法。采用建立的方法对50%乙醇提取的核桃花样品进行分析,得到一级质谱及二级质谱信息,根据现有的中药数据库、文献以及黄酮类化合物裂解规律推测样品中含有的黄酮类化合物。共推测出黄酮类化合物36个,其中27个未曾在以往研究中发现,其准确性有待进一步确证。并记录36种化合物的名称、保留时间、分子式、碎片离子等信息,按照黄酮类化合物的裂解规律及相应的文献推测出其中11种代表化合物的裂解途径。案例二:固体碱解茶油籽中的茶皂素,将碱解产物用甲醇溶解后作为待测样品经超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱的分析,得到总产物精确的一级质谱信息,再将所得数据与数据库中三萜类化合物进行匹配,初步分析总结了 51种五环三萜类皂苷元;同时,将总产物经柱色谱分离,分离得到2个单体化合物:TS-A和TS-B,采用1H-NMR、13C-NMR解析其结构,利用高分辨质谱技术分析,根据一级质谱信息及二级碎片推测其裂解途径;并利用HepG2、Bel7402、Hela、HT-29、MCF-7等肿瘤细胞对TS-A和TS-B进行初步抗肿瘤活性评价,结果发现,作为天然产物TS-A和TS-B,其细胞毒作用较已发现的一些五环三萜类抗癌先导化合物强,例如齐墩果酸、甘草次酸。由此说明,从茶皂素的水解产物中分离得到的化合物的活性较好,可进行深入的研究。研究对象三:化妆品中微量违禁化合物采用原位采样离子化及离子迁移谱技术,建立了化妆品中5种禁用香豆素类化合物的现场快速筛查方法。化妆品样品无需前处理,水剂类、唇膏类及散粉类化妆品样品直接滴加或涂抹于Grade 3MM型色谱纸上,滴加萃取溶剂,采用纸喷雾方式进行分析检测;乳液类、膏霜类及香波类化妆品样品经金属微电极直接蘸取,插入已充注萃取溶剂的玻璃毛细管内,采用萃取纳升喷雾方式进行分析检测。结果表明,5种香豆素类化合物的检出限为1～2.25mg/kg,离子迁移分析时间均小于13 ms,单个样品的检测时间不超过30 s,可实现化妆品中禁用香豆素类化合物的现场快速筛查。研究结论:本研究采用不同的质谱技术分析包装材料、中药、天然产物及化妆品中的微量化合物,达到了中药检验与分析方向专业型研究生以学习应用技术为主的培养目的。利用三重四极杆质谱准确定量的优势对食品包装材料中全氟化合物代表物质PFOA和PFOS进行定性定量的检测,所建立的分析方法检出限、定量限低,在一定范围内线性关系良好,可准确、高效地对食品包装材料中全氟化合物迁移量进行检测;利用四极杆-飞行时间质谱的高分辨率的特点,对中药和天然产物复杂成分进行分析,研究其中所含的化合物,并推测其裂解途径,总结裂解规律;利用原位采样离子化技术无需前处理的特点,以及离子迁移谱技术分析时间短的优势,对化妆品中5种禁用香豆素类化合物进行检测,建立了现场快速筛查方法。综上所述,由于质谱技术的多样性及直观性,针对不同的样品及检测目的可选择不同的质谱技术,可达到高效、快速、准确地分析样品的目的,是检测分析中的使用最为广泛的手段之一。