Se Pu.
2022 Aug 8; 40(8): 746–752.
Language:
Chinese
|
English
混合型固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定稻米中3种谷维素
Determination of three oryzanols in rice by mixed-mode solid-phase extraction coupled with high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry
,
,
,
,
,
,
and
Hongyan LI
中国水稻研究所, 农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江 杭州 310006
Huan YANG
中国水稻研究所, 农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江 杭州 310006
Chenyi MA
中国水稻研究所, 农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江 杭州 310006
Wanyue ZHANG
中国水稻研究所, 农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江 杭州 310006
Qingyu XU
中国水稻研究所, 农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江 杭州 310006
Mingxue CHEN
中国水稻研究所, 农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江 杭州 310006
Youning MA
中国水稻研究所, 农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江 杭州 310006
中国水稻研究所, 农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江 杭州 310006
Product
ion
(m/z)
Declustering
potential/V
Collision
energy/
eV
Campesteryl ferulate575.4560.4
*
-50.45-51.46(Camp-FA)193.0-50.45-49.25Cycloartenyl ferulate601.4586.6
*
-56.86-55.60(CA-FA)175.0-56.86-55.8924-Methylenecycloartenyl615.5600.5
*
-63.45-56.64ferulate (24MCA-FA)175.3-63.45-58.28
2 结果与讨论
2.1 色谱条件的优化
谷维素是弱极性化合物,且Agilent Eclipse XDB-C8色谱柱由硅胶键合辛烷基形成固定相,辛烷基极性大于十八烷基,且小于酰胺基团,因此更适用于分析弱极性化合物,故选择Agilent Eclipse XDB-C8色谱柱作为3种谷维素的分离柱。谷维素在甲醇、乙腈中均有良好的溶解性,所以选取甲醇和乙腈作为流动相B探讨3种谷维素分离度及色谱峰的变化。如
a所示,当流动相B为乙腈时,色谱峰表现出较明显的劈叉、峰宽展宽以及不对称现象,且24MCA-FA色谱峰不明显;如
b可知,当流动相B为甲醇时,色谱峰劈叉现象有所改善,峰形对称且尖锐,且3种谷维素均出现明显色谱峰。根据Camp-FA和CA-FA在乙腈中分离度为
R
s
=1.05、Camp-FA和24MCA-FA在甲醇中的
R
s
=1.18可知,单独选择一种溶剂作为流动相B不能有效地分离3种谷维素,因此尝试将甲醇和乙腈按一定比例混合。如
c所示,当甲醇和乙腈以体积比1∶1混合作为流动相B时,3种谷维素相邻色谱峰之间的分离度分别为
R
s1
=1.21、
R
s2
=1.29,表明3种谷维素实现基本分离,故选择甲醇∶乙腈=1∶1(v/v)为流动相B。
不同流动相B对3种谷维素分离度及色谱峰的影响
Influence of different mobile phase B on the resolutions and chromatographic peaks for the three oryzanol
a. acetonitrile; b. methanol; c. methanol∶ acetonitrile=1∶1 (v/v).
2.2 前处理条件的优化
2.2.1 提取条件的优化
Kumar等
[
22
]
采用超声结合甲醇提取米糠中3种谷维素时,可获得较好的提取效果,但缺乏对提取效率影响因素的系统探讨。因此,设计5因素4水平L
16
(4
5
)的正交实验考察各因素对谷维素提取效率的影响。称取2.5 g样品,分别在不同料液比(即样品质量与提取液的体积比, g/mL)(1∶15、1∶20、1∶25、1∶30)、提取液(85%、90%、95%、100%甲醇)、浸泡时间(6、9、12、15 h)、超声温度(35、40、45、50 ℃)和超声时间(20、30、40、50 min)的条件下提取。
由
极差
R
的大小可知,各因素对3种谷维素提取效率的影响依次为:提取液甲醇体积分数>浸泡时间>料液比>超声时间>超声温度。以3种谷维素提取效率作为参考指标,5个因素的最优提取组合为料液比1∶20 (g/mL)、甲醇体积分数100%、浸泡时间12 h、超声温度40 ℃以及超声时间20 min。
表2
Orthogonal test results
|
No.
|
Solid-liquid ratio/
(g/mL)
|
φ(Methanol)/
%
|
Soak
time/h
|
Ultrasonic
temperature/ ℃
|
Ultrasonic
time/min
|
Camp-FA/
(mg/kg)
|
24MCA-FA/
(mg/kg)
|
CA-FA/
(mg/kg)
|
|
1
|
1∶15
|
85
|
6
|
35
|
20
|
0.36
|
2.66
|
1.10
|
|
2
|
1∶15
|
90
|
9
|
40
|
30
|
0.42
|
3.46
|
1.42
|
|
3
|
1∶15
|
95
|
12
|
45
|
40
|
0.53
|
5.10
|
1.93
|
|
4
|
1∶15
|
100
|
15
|
50
|
50
|
0.52
|
3.45
|
1.31
|
|
5
|
1∶20
|
85
|
9
|
45
|
50
|
0.30
|
2.30
|
0.91
|
|
6
|
1∶20
|
90
|
6
|
50
|
40
|
0.58
|
4.56
|
1.80
|
|
7
|
1∶20
|
95
|
15
|
35
|
30
|
0.50
|
3.94
|
1.55
|
|
8
|
1∶20
|
100
|
12
|
40
|
20
|
0.63
|
6.16
|
2.24
|
|
9
|
1∶25
|
85
|
12
|
50
|
30
|
0.28
|
3.24
|
1.34
|
|
10
|
1∶25
|
90
|
15
|
45
|
20
|
0.38
|
3.82
|
1.56
|
|
11
|
1∶25
|
95
|
6
|
40
|
50
|
0.50
|
3.50
|
1.37
|
|
12
|
1∶25
|
100
|
9
|
35
|
40
|
0.50
|
3.22
|
1.25
|
|
13
|
1∶30
|
85
|
15
|
40
|
40
|
0.29
|
2.31
|
0.95
|
|
14
|
1∶30
|
90
|
12
|
35
|
50
|
0.47
|
3.68
|
1.47
|
|
15
|
1∶30
|
95
|
9
|
50
|
20
|
0.49
|
3.19
|
1.25
|
|
16
|
1∶30
|
100
|
6
|
45
|
30
|
0.56
|
4.30
|
1.63
|
|
K
1
|
5.56
|
4.01
|
5.73
|
5.17
|
5.96
|
|
|
|
|
K
2
|
6.37
|
5.90
|
4.67
|
5.85
|
5.66
|
|
|
|
|
K
3
|
5.24
|
5.96
|
6.77
|
5.83
|
5.75
|
|
|
|
|
K
4
|
5.15
|
6.44
|
5.14
|
5.5
|
4.94
|
|
|
|
|
R
|
1.22
|
2.43
|
2.09
|
0.65
|
1.02
|
|
|
|
2.2.2 净化条件的优化
MAX萃取柱适合分离纯化弱酸性化合物,鉴于谷维素弱酸、弱极性的特点,采用MAX萃取柱净化提取液。首先用5.0 mL甲醇和1%氨水活化MAX萃取柱,以30%、40%、50%、80%甲醇水溶液(含1%氨水)作为上样溶剂分别配制5.0 mL质量浓度为100 μg/L的混合标准溶液上样,通过3种谷维素的穿透率,考察甲醇体积分数对3种谷维素在MAX萃取柱穿透率的影响。结果如
所示,当上样液为30%甲醇水溶液(含1%氨水)时,3种谷维素穿透率均<1%,随着甲醇体积分数的增加,穿透率逐渐升高,为确保3种谷维素能完全吸附于MAX萃取柱,确定上样溶剂为30%甲醇水溶液(含1%氨水)。
不同甲醇体积分数的上样溶剂对3种谷维素 穿透率的影响(
n
=3)
Influence of loading solvents with different volume fractions of methanol on the penetrability rates of the three oryzanols (n=3)
同时为保证3种谷维素能被完全洗脱,考察含1%、2%、4%、5%甲酸的甲醇洗脱液对回收率的影响。由
结果表明,3种谷维素的回收率随着甲酸体积分数的增加表现为先升高后下降的趋势,当甲酸体积分数为4%时,3种谷维素几乎被完全洗脱,回收率为95.5%~100.4%。因此选用含4%甲酸的甲醇为洗脱液。
不同甲酸体积分数的洗脱液对3种谷维素 回收率的影响(
n
=3)
Influence of eluents with different volume fractions of formic acid on the recoveries of the three oryzanols (n=3)
2.3 基质效应
基质效应是指在样品测定过程中,由于待测物以外其他物质的存在或其他物理、化学因素直接或间接影响离子化效果,从而影响待测物响应强度的现象
[
23
]
。本实验采用1.3节前处理方法分别制备未净化的样品溶液和净化后的样品溶液,分别以甲醇、未净化的样品溶液和净化后的样品溶液为溶剂,配制溶剂标准曲线和基质标准曲线,通过公式ME=(基质标准曲线的斜率/溶剂标准曲线的斜率-1)×100%计算3种谷维素的基质效应,以评价基质中杂质对分析物的影响
[
24
]
。由
可知,未净化前CA-FA的ME为53.1%表现为基质增强效应,24MCA-FA的ME为-22.0%表现为基质抑制效应;净化后,3种谷维素ME为1.6%~10.8%,样品的基质效应减弱,表明样品基质对分析物的影响较小。
稻米中3种谷维素在净化前、后的基质效应
Matrix effects of the three oryzanols in rice before and after the purification
2.4 标准曲线、相关系数、检出限和定量限
将3种谷维素配制成系列浓度的标准工作液,以待测物峰面积为纵坐标,质量浓度(μg/L)为横坐标绘制标准曲线。结果如
所示,Camp-FA、CA-FA在1.0~500.0 μg/L和24MCA-FA在5.0~1000.0 μg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数(
r
2
)均≥0.9983。以3种谷维素定量离子色谱峰的信噪比(
S/N
)为3和10计算检出限(LOD)和定量限(LOQ)。结果表明,3种谷维素的LOD为0.5~1.0 μg/L, LOQ为2.0~3.5 μg/L。
表3
3种谷维素的线性方程、线性范围、相关系数、检出限和定量限
Linear equations, linear ranges, correlation coefficients (
r
2
), LODs and LOQs of the three oryzanols
|
Compound
|
Linear equation
|
Linear range/(μg/L)
|
r
2
|
LOD/(μg/L)
|
LOQ/(μg/L)
|
|
Camp-FA
|
y=2.45×10
5
x+1.21×10
4
|
1.0-500.0
|
0.9991
|
0.5
|
2.0
|
|
CA-FA
|
y=2.31×10
5
x+6.33×10
3
|
1.0-500.0
|
0.9992
|
0.5
|
2.0
|
|
24MCA-FA
|
y=4.24×10
4
x-9.44×10
3
|
5.0-1000.0
|
0.9983
|
1.0
|
3.5
|
2.5 加标回收率和相对标准偏差
谷维素在稻米中本底含量相对较高,为进一步验证该方法测定稻米中3种谷维素的可行性,所以选择3种谷维素本底含量较少的稻米品种(扬粳722)进行加标回收试验。加标水平为稻米中3种谷维素本底含量的2、5和10倍,经1.3节步骤前处理,每个水平重复测定3次。由
结果可知,3种谷维素的平均回收率为86.1%~110.6%,相对标准偏差为0.9%~3.2%,表明本方法具有良好的准确度和精密度。
表4
稻米中3种谷维素的加标回收率及精密度(
n
=3)
Spiked recoveries and RSDs of the three oryzanols in rice (
n
=3)
|
Compound
|
Background/
(mg/kg)
|
Added/
(mg/kg)
|
Found/
(mg/kg)
|
Recovery/
%
|
RSD/
%
|
|
Camp-FA
|
0.3
|
0.6
|
0.96
|
110.1
|
2.6
|
|
|
|
1.5
|
1.76
|
97.6
|
2.1
|
|
|
|
3.0
|
3.17
|
95.5
|
1.0
|
|
CA-FA
|
0.5
|
1.0
|
1.58
|
108.5
|
0.9
|
|
|
|
2.5
|
2.65
|
86.1
|
1.3
|
|
|
|
5.0
|
5.27
|
95.5
|
2.1
|
|
24MCA-FA
|
2.5
|
5.0
|
8.03
|
110.6
|
1.6
|
|
|
|
12.5
|
14.52
|
96.2
|
3.2
|
|
|
|
25.0
|
28.40
|
103.6
|
3.1
|
2.6 在实际样品分析中的应用
为了验证本研究建立方法的适用性,实验最后采用建立的分析方法测定不同稻米中3种谷维素的含量,分析结果见
。在7份稻米样品中均检测到3种谷维素,其含量为1.68~42.51 mg/kg。因此,该方法对稻米中谷维素类化合物含量的测定具有参考作用。
表 5
Determination results of the three oryzanols in the actual samples
|
No.
|
Species
|
Sample name
|
Camp-FA/(mg/kg)
|
24MCA-FA/(mg/kg)
|
CA-FA/(mg/kg)
|
|
1
|
conventional Indica rice
|
Zhongzao 39
|
1.68
|
17.19
|
3.08
|
|
2
|
|
Huanghuazhan
|
2.92
|
25.57
|
5.50
|
|
3
|
conventional Japonica rice
|
Jia 67
|
2.06
|
17.19
|
9.28
|
|
4
|
Indica Hybrid rice
|
Zhongzheyou 8
|
5.57
|
42.51
|
8.95
|
|
5
|
|
Huazheyou 1
|
3.07
|
25.48
|
5.39
|
|
6
|
Japonica Hybrid rice
|
Jiayou 5
|
2.49
|
24.70
|
6.89
|
|
7
|
Indica Japonica Hybrid
|
Yongyou 1540
|
3.90
|
32.49
|
6.44
|
3 结论
本研究建立了高效液相色谱-串联质谱联用结合混合型阴离子交换固相萃取柱测定稻米中3种谷维素的分析方法。对前处理方法与色谱条件进行了优化,并进行了系列方法学验证。该方法具有操作简单、重复性强等特点,适合批量、快速检测稻米样品中3种谷维素的含量,并对谷维素类化合物的检测及应用具有一定参考价值。