亲水作用色谱―四极杆静电场轨道阱高分辨率质谱快速测定水样中氨基脲

亲水作用色谱―四极杆静电场轨道阱高分辨率质谱快速测

定水样中氨基脲

摘要建立了亲水作用色谱四极杆/静电场轨道阱高分

辨质谱快速检测水中氨基脲的方法。水样中加入0.1 mol/L NaOH溶液后，以乙腈为提取剂，加入过量Na2SO4，使乙腈与水分层，乙腈提取液再经无水Na2SO4脱水后，采用亲水

作用色谱柱Amide色谱柱分离，以0.1%甲酸水溶液及0.1%

甲酸乙腈溶液为流动相进行梯度洗脱，四极杆/静电场轨道阱高分辨率质谱电喷雾正离子、选择离子监测模式检测，同位素内标法进行定量分析。在最优实验条件下，氨基脲在0.2～20 μg/L浓度范围内线性相关系数为0.997，方法的检出限

为0.09 μg/L，定量限为0.30 μg/L。以淡水和海水为空白

样品，在添加浓度为0.5， 1.0和5.0 μg/kg水平下，氨基

脲的加标回收率为82.3%～92.0% ，相对标准偏差小于7.6%。本方法适用于环境水样中氨基脲的快速分析。

关键词亲水作用色谱；高分辨质谱；水样；氨基脲

1引言

氨基脲（Semicarbazide，SEM）属于联胺类化合物中的

一种，它是一种重要的工业原料，可用于制备热敏记录纸上的光色染料，也用于医药、农药等有机合成的中间体[1]。研

究表明，它不仅具有致诱变性和潜在的致癌性，而且还可

对神经系统、内分泌系统的功能产生影响[2，3]。在日常生

产活动中多种因素容易导致SEM的产生，如某些含SEM工

业废水的排放，食品添加剂偶氮甲酰胺在高温加工条件下分解产生SEM[4，5]，消毒水处理食物产生SEM[6，7]，水产养殖业中非法使用呋喃西林药物在动物体内也可代谢成为

SEM[8，9]。由于SEM为水溶性物质，各种途径产生的SEM

最终随着环境进入水体，SEM已逐渐成为环境中一种全新的环境污染物[10]。目前，检测SEM的主要方法有胶体金免疫层析法[11]、酶联免疫分析法[12]、高效液相色谱/串联质谱

法[8，13，14]等。胶体金免疫层析法和酶联免疫法通常用于样品的快速筛选，方法易受样品基质中类似物质干扰而产生假阳性；最为常用的分析方法为高效液相色谱/串联质谱法，检测的样品基质包括动物组织、婴幼儿食品、甲壳类水产品等。由于SEM分子小、极性强，难以直接进行分析，因此目前所报道的方法通常是先将样品经过2硝基苯甲醛长时间衍生、衍生液经有机溶剂提取、固相萃取柱净化后，再通过反相液相色谱柱分离SEM衍生物，最后以电喷雾质谱进行检测。该方法灵敏度高，能对样品进行确证检测，但也存在样品前处理十分繁琐、耗时长的缺点。由于SEM极性很强，在常规的反相色谱柱上没有保留，质谱检测时受基质背景干扰严重，因此难以采用液相色谱电喷雾质谱方法直接对SEM进行检

测。

亲水作用色谱技术[15，16]是近年来发展起来的新的分

离手段，可以保留一些用反相色谱无法简单保留的碱性化合物，因此可以在不衍生的条件下实现对强极性分子SEM与其它物质的分离。四极杆/静电场轨道阱是一种高分辨质谱技术，能够提供化合物精确分子质量测定，实现化合物的快速定

性与定量分析[17]，非常适于复杂基质中化合物的快速分析，已广泛应用于蛋白质组学、代谢组学和食品安全领域中小分子和大分子的快速测定[18～20]。采用亲水作用色谱高分辨

质谱技术直接对SEM进行测定尚未见报道。本研究通过采用亲水作用色谱技术，并结合四极杆/静电场轨道阱高分辨率质谱技术，建立了一种环境水样中SEM的灵敏检测方法，适用于环境水样中痕量SEM污染物的快速分析。

2实验部分

2.1仪器与试剂

QExactive四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱仪（美国Thermo Fisher 公司），Dionex UltiMate 3000液相色谱（美国Thermo Fisher 公司）；XBrige Amide液相色谱柱（150 mm×2.1 mm，3.5 μm，美国Waters公司）。

氨基脲盐酸盐和13C15N标记的氨基脲同位素标准品（纯度≥99%，德国Dr. Ehrenstorfer 公司）；甲醇、乙腈（色谱纯，Merck公司）；甲酸（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；

无水Na2SO4 （分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；NaH2PO4（分析纯，天津市福晨化学试剂厂）；实验用水由MilliQ 纯水仪制备。

2.2标准溶液的配制

SEM标准储备液配制：准确称取2.0 mg SEM盐酸盐标准品，用甲醇溶解并定容至10 mL棕色容量瓶中，即得200 mg/L 的标准储备液，

Symbolm@@ 18℃保存。SEM同位素内标储备液配制：准确称取2.0 mg SEM同位素内标标准品，用甲醇溶解并定容至10 mL棕色容量瓶中，即得200 mg/L 内标标准储备液，Symbolm@@ 18℃保存。用乙腈逐级稀释SEM与其同位素标准品，获得所需浓度标准溶液。

2.3实验方法

样品处理：取2.0 mL水样，加入40 μL 5.0 mol/L NaOH 溶液使其浓度为0.1 mol/L，溶解混匀后加入适量SEM同位素内标溶液使其浓度为5 μg/L，再往混合溶液中加入1.0 mL 乙腈，漩涡振荡2 min，然后加入1.0 g无水Na2SO4，振荡提取10 min，然后以10000 r/min离心5min，取上层清液至15 mL离心管中，再加入0.2 g无水Na2SO4脱水，取上层清液于进样瓶中待测。

2.4色谱串联质谱分析条件

色谱柱：Waters XBridgeTM Amide 色谱柱（150 mm×2.1

mm，3.5 μm）；柱温：30 ℃；流速：250 μL/min；流动相：A为0.1% （V/V）甲酸溶液，B为0.1%（V/V）甲酸乙腈溶液；进样量：20 μL；分析时间：12 min。梯度洗脱条件为：0～5 min，20%～40% A；5～6 min，40% A；6～6.5 min，40%～20% A；6.5～12 min，20% A。电喷雾离子源；离子源温度：320℃；传输金属毛细管温度：350℃；喷雾电压：3500 V；扫描模式为：TaegetedSIM，采用正离子扫描模式；质谱分辨率为70000；Ctrap 最大容量（AGC target）：5×104；Ctrap最大注入时间：100 ms；鞘气35 unit，辅助气10 unit，扫描分析时间为12 min。SEM的精确质量数76.05054，13C15NSEM（同位素标准品）的精确质量数为79.04871。

3结果与分析

3.1色谱分离

SEM分子上带有多个氨基（图1插图），极性强，实验发现采用常规反相色谱柱（C18）进行分离，化合物完全没有保留。近年来发展的亲水相互作用液相色谱技术被认为是对传统反相色谱方法的有效补充[15，16]，它集成了反相液相色谱、正相液相色谱和离子色谱的优点，特别适合于极性化合物的分离分析。为此，实验选择Amide色谱柱（氨基柱）作为分离柱，通过优化条件其对SEM有较好的保留。

流动相的pH值及组成对化合物能否在色谱柱上得到有