目前罗丹明B的检测方法有HPLC、超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)法、UPLC-MS/MS法、毛细管电泳(CE)法、CE-MS法、分光光度法和表面增强拉曼光谱(SERS)法。CE除分离效率高、检测成本低之外,其样品前处理过程也比HPLC更为简单、有效和快捷,可满足基体复杂的不同食品分析要求,已用于工业染料的检测。而用激光诱导荧光(LIF)进行检测,可获得更高的检测灵敏度,非常利于较少添加量即可达到着色效果的样品检测,然而番茄酱、番茄沙司和辣椒粉中罗丹明B的CE-LIF分析方法鲜见文献报道。
北京市疾病预防控制中心食物中毒诊断溯源技术北京市重点实验室的丁晓静、刘文叶和王萍建立罗丹明B的胶束电动毛细管色谱(MEKC)-LIF分析方法,优化与分离缓冲溶液相匹配的样品前处理方法,成功实现了番茄酱、番茄沙司和辣椒粉样品的分析。其中实验室自制的3 个番茄酱和3 个番茄沙司的质控参考样的检测结果与本实验室建立的UPLC-FLR法相比较,取得了较为理想的结果。
实验条件的选择
1.1 分离缓冲体系的选择
当pH值低于3时,罗丹明B完全以阳离子形式存在,而当pH≥8时,以中性分子形式存在。有研究用硼砂缓冲体系作为分离缓冲溶液,可获得很好的分离效果。故本研究选用硼砂缓冲体系。
1.2 分离缓冲溶液中盐浓度的优化
通过增加分离缓冲溶液中的盐浓度,以增加离子强度而减少罗丹明B在毛细管内壁的吸附。保持分离缓冲溶液中20 mmol/L SD、20 mmol/L SDS和0.2 g/L PEG 35000不变,考察不同浓度(20、30、40 mmol/L)硼砂对罗丹明B标准溶液出峰的影响,结果见图1。硼砂浓度对罗丹明B的检测灵敏度没有明显影响,然而随着硼砂浓度的增加,将引起峰的稍微展宽,导致迁移时间相应增加。为保证与样品基质能得到充分分离,选择30 mmol/L硼砂为最佳。
1.3 分离缓冲溶液pH值的选择
分离缓冲溶液的pH值不仅可以影响毛细管壁的质子化程度以及罗丹明B的存在形式,也控制电渗流(EOF)的大小,影响分析物的迁移时间和分离效率。分离缓冲溶液的pH值越接近硼酸的解离常数(pKa 9.24),其缓冲能力也越大,可获得良好的定性及定量重现性。无论用NaOH还是CsOH调节pH值,都将增加盐浓度,导致分离时间延长,罗丹明B的峰形变差。而不加入任何调节剂时,30 mmol/L Na2B4O7的pH值为9.21,接近硼酸的解离常数(pKa 9.24),能够获得较好的分离效率。故本研究选用30 mmol/L Na2B4O7即可,无需调节pH值。
1.4 分离缓冲溶液中SDS浓度的优化
考察了10、20 mmol/L和30 mmol/L SDS对分离的影响。保持分离缓冲溶液中30 mmol/L Na2B4O7、20 mmol/L SD以及0.2 g/L PEG 35000保持不变,当SDS为10 mmol/L时,罗丹明B与未知峰的分离效果不好,未达到基线分离;当SDS溶液浓度增至30 mmol/L时,罗丹明B峰变得畸形,而且灵敏度大大降低;而当SDS浓度为20 mmol/L时,罗丹明B灵敏度和分离度最好,且达基线分离。因此20 mmol/L SDS为最佳,结果如图2所示。
1.5 分离缓冲溶液中SD浓度的优化
保持30 mmol/L Na2B4O7、20 mmol/L SDS及0.2 g/L PEG 35000浓度不变,考察SD浓度分别为10、20 mmol/L和30 mmol/L时,对罗丹明B的分离及峰形的影响。随着SD浓度的增加,罗丹明B的灵敏度下降;当SD为10 mmol/L时,罗丹明B的灵敏度最高、峰形也好,但用于实际样品分析时,罗丹明B与样品基质无法实现完全分离;当SD浓度为20 mmol/L时,虽然罗丹明B的灵敏度较10 mmol/L时略有降低,但样品分离达到最好,故选择20 mmol/L SD。
1.6 分离缓冲溶液中添加剂及浓度的选择
PEG 35000在毛细管中起动态涂层的作用,可以减少管壁对待测物的吸附,改善峰拖尾。保持30 mmol/L Na2B4O7、20 mmol/L SDS以及20 mmol/L SD不变,未加入添加剂时,在10 min内未检测到罗丹明B的峰,加入0.2 g/L PEG 35000时,罗丹明B的灵敏度高、分离好,且用时短,结果显示,当加入0.4 g/L PEG 35000后,罗丹明B的峰形变差,灵敏度降低。因此选用0.2 g/L PEG 35000作为添加剂。
1.7 分离电压的选择
分离电压的高低直接影响着待测物的迁移时间,电压越高,迁移速率越快,检测到待测物的时间越短,与此同时焦耳热也增加,导致罗丹明B的峰区带展宽,但是分离电压过低导致迁移时间延长,经优化,本实验采用8 kV电压进行分离。
1.8 进样时间的选择
分别对比了2、5 s和8 s进样时间对分离效果的影响,随着进样时间的延长,达到8 s时,虽然罗丹明B的峰高有明显增加,但出现峰分叉现象,或是平头峰;而当进样时间为2 s时,峰高降低,不利于样品中低含量罗丹明B的检测;进样时间为5 s时,灵敏度和峰形达到最优,最终选择进样时间为5 s。
1.9 样品提取溶液的选择
分别用超纯水、稀释10 倍后的分离缓冲液、10 mmol/L SDS提取样品,当用纯水和稀释10 倍后的分离缓冲液作为样品提取液时,罗丹明B的峰不仅灵敏度低,峰形还展宽变差,当用10 mmol/L SDS时,罗丹明B的峰变锐变高,有明显的增敏作用。又考察5 mmol/L和15 mmol/L SDS对样品的提取效果,发现两者灵敏度和分离度都不如10 mmol/L SDS合适,故选择10 mmol/L SDS作为样品提取液。
标准曲线及检出限
将1 g/L罗丹明B储备液用样品稀释液稀释,配制成质量浓度分别为0.02、0.04、0.08、0.16、0.32、0.64、1.28 mg/L的标准系列,在建立的最佳条件下,由低质量浓度到高质量浓度依次进样检测,用校正峰面积(峰面积除以迁移时间)外标法定量,以CE峰的校正峰面积(A)为纵坐标,与其对应的质量浓度ρ(mg/L)为横坐标,绘制标准曲线。其线性回归方程为A=2 489.41ρ+11.72,线性范围为0.02~1.28 mg/L,相关系数为0.999 9,检出限及定量限分别为5 μg/L和15 μg/L。
仪器精密度
分别在0.04、0.16 mg/L及0.64 mg/L三个不同质量浓度水平测定仪器精密度。迁移时间的精密度分别为0.25%、0.28%和0.10%(n=7);相应校正峰面积的相对标准偏差(RSD)分别为3.6%、1.5%和3.0%。
方法精密度
处理番茄沙司和辣椒粉样品,分别平行处理7 份,在最佳MEKC条件下进行测定,计算样品含量的RSD,得到方法日内精密度分别为2.0%和1.4%。将番茄沙司和辣椒粉样品平行处理3 份并测得平均值,连续7 d,计算7 d样品平均值的RSD,得到方法日间精密度分别为1.6%和1.8%。
加标回收率
加标回收实验的本底选择某品牌番茄酱样品,选取标曲范围内的0.04、0.16 mg/L和0.64 mg/L三个质量浓度水平进行加标。平行处理每个质量浓度的样品5 份,加入标准溶液后室温放置过夜,使加标溶液与样品基质充分混合,第2天再行提取。样品中质量浓度加标CE结果显示,加标回收率分别为100.9%、101.9%和105.8%,相应RSD分别为2.0%、1.4%和3.2%。
样品分析结果
对3 个番茄酱、3 个番茄沙司和22 个辣椒粉共计28 个样品进行前处理,每个样品平行处理5 份进行测定,分别计算其RSD。1#~6#样品还均用UPLC-FLR的方法进行了测定,经统计学检验t为0.016,小于0.05,表明两种方法的测定结果有显着性差异。其中样品1#~3#均为番茄酱、样品4#~6#均为番茄沙司。22 个辣椒粉样品中仅有2 个未检出罗丹明B,其余20 个均检出,含量范围为13.1~798.6 mg/kg。番茄酱、番茄沙司和辣椒粉的CE图分别见图6。
结论
采用MEKC法,结合LIF检测器,显着提高检测灵敏度;选用硼砂盐分离缓冲体系及无需有机溶剂的简单的样品前处理,既可以提高灵敏度,又可减少前处理时间,还降低了检测成本。检出限为5 μg/L,能够满足低含量样品的检测。28 个样品中,除1#~6#样品均为本实验室制备的质控阳性参考样外,22 个辣椒粉样品中有20 个样品中均检出了罗丹明B,说明辣椒粉中非法添加的现象依然存在。尽管工业染料性质稳定,但罗丹明B的食品基体标准物质研制中,不宜将样品放置在室温,而应放置在4 ℃或-20 ℃保存。