2024年4月12日发(作者：)

328 2021, Vol.42, No.12

食品科学

※安全检测

基质匹配曲线校正-HPLC-MS

/

MS法同时测定

干性食品包装纸中8 种甜味剂

廖惠云，吴 洋，马梦婕，毛淑蕊，朱怀远，陈晶波

*

，张 华，曹 毅，朱龙杰，袁益来

（江苏中烟工业有限责任公司，江苏 南京 210019）

摘 要：

建立基质匹配曲线校正

-

高效液相色谱

-

串联质谱法同时测定干性食品包装纸中安赛蜜、糖精钠、甜蜜

素、三氯蔗糖、阿斯巴甜、新橙皮苷二氢查尔酮、纽甜、甜菊糖苷

8

种甜味剂含量。以原纸为对象配制基质匹配

溶剂，采用三乙胺缓冲溶液为萃取溶剂对样品进行超声提取，经

XDB-C

18

色谱柱分离，甲醇

-5 mmol

/L

乙酸铵溶液

为流动相进行梯度洗脱，以电喷雾离子源正负离子切换多反应监测模式进行质谱检测，采用外标法定量。结果表

明：在优化条件下，

8

种甜味剂在各自质量浓度范围内线性关系良好（

R

2

均大于

0.995

），检出限和定量限分别在

0.13

～

2.50 mg

/kg

和

0.43

～

8.33 mg

/kg

之间，加标回收率在

85.49%

～

108.81%

之间，相对标准偏差在

2.24%

～

6.03%

之

间；对市售不同品牌共

10

个不同规格糖果、巧克力用干性食品包装纸进行检测分析，结果显示有

1

个样品中检测出

含有安赛蜜和纽甜，含量分别为

0.56 g

/kg

和

0.015 g

/kg

。本方法具有快捷、高效、准确可靠等特点，可用于干性食品

包装纸中

8

种甜味剂的同时定量检测。

关键词：基质匹配溶剂；高效液相色谱

-

串联质谱；食品包装纸；甜味剂；基质效应

Simultaneous Determination of Eight Sweeteners in Dry Food Wrappings by Using Matrix Matched Solvent

Calibration-High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

LIAO Huiyun, WU Yang, MA Mengjie, MAO Shurui, ZHU Huaiyuan, CHEN Jingbo

*

, ZHANG Hua, CAO Yi, ZHU Longjie, YUAN Yilai

(China Tobacco Jiangsu Industrial Co. Ltd., Nanjing 210019, China)

Abstract:

A method for simultaneous determination of eight sweeteners in dry food wrappings, acesulfame, saccharin

sodium, sodium cyclamate, sucralose, aspartame, neohesperidin dihydrochalcone, neotame, and stevioside, was developed

by using matrix matched solvent calibration-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-

MS

/

MS). The matrix matching solvent was prepared by using the base paper. The analytes in samples were ultrasonically

extracted with triethylamine buffer solution, separated on an XDB-C

18

column by gradient elution using methanol-5 mmol

/

L

ammonium acetate solution as the mobile phase. The mass spectrometry was performed in the positive and negative ion

switching mode by multiple reaction monitoring mode with an electrospray ion source, and an external standard method

was used for quantification. The results showed that under the optimal conditions, the developed method exhibited excellent

linearity for the eight sweeteners (

R

2

≥ 0.995). The limits of detection (LODs) and quantification (LOQs) were in the

range of 0.13–2.50 mg

/

kg and 0.43–8.33 mg

/

kg, respectively. The spiked recoveries ranged from 85.49

%

to 108.81

%

, with

relative standard deviations (RSDs) of 2.24

%

–6.03

%

. When the method was used to test ten different commercial dry food

wrappings for different brands of candy and chocolate, one sample was detected to contain acesulfame and neotame at 0.56

and 0.015 g

/

kg, respectively. This method had the advantages of rapidity, high efficiency and good reproducibility, making it

a promising candidate for simultaneous quantitative determination of the eight sweeteners in dry food wrappings.

Keywords:

matrix matched solvent; high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry; dry food

wrappings; sweetener; matrix effects

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191128-278

中图分类号：

TS202

；

TS207.3

  文献标志码：

A

文章编号：1002-6630（2021）12-0328-06

收稿日期：2019-11-28

基金项目：江苏中烟工业有限责任公司科技创新项目（201911）

第一作者简介：廖惠云（1979—）（ORCID: 0000-0003-4329-9631），男，高级工程师，硕士研究生，研究方向为烟草化学分

析及应用。E-mail:*****************

*通信作者简介：陈晶波（1966—）（ORCID: 0000-0002-3632-2912），女，高级工程师，学士，研究方向为烟草技术研究及

推广应用。E-mail:*****************

※安全检测

食品科学

引文格式：

2021, Vol.42, No.12

329

廖惠云, 吴洋

, 马梦婕, 等. 基质匹配曲线校正-HPLC-MS

/

MS法同时测定干性食品包装纸中8 种甜味剂[J]. 食品科学,

2021, 42(12): 328-333. DOI:10.7506

/

spkx1002-6630-20191128-278. http:

//

LIAO Huiyun, WU Yang, MA Mengjie, et al. Simultaneous determination of eight sweeteners in dry food wrappings by using

matrix matched solvent calibration-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Food Science, 2021,

42(12): 328-333. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506

/

spkx1002-6630-20191128-278. http:

//

近年来，非营养性合成甜味剂的消费增加已成为全

球趋势

[1]

。为改进食品口味和食用性质，食品包装纸常会

施加人类喜好的甜味剂

[2-3]

。我国食品添加剂相关标准允

许使用十余种合成甜味剂，并对其在不同基质食品中的

使用量进行了限定

[4]

。合理使用人工合成食品甜味剂是安

全的，不会对食用者的健康产生风险。但如果超限量、

超范围，或者使用劣质的人工合成食品甜味剂，则会对

消费者的身体健康产生负面影响

[5-7]

。因此，建立一种具

有高通量、高准确度、高灵敏度的甜味剂检测方法，加

强监测纸质食品包装材料中甜味剂的应用情况就显得尤

为必要。

目前，对于甜味剂的测定主要集中于饮料、白酒、

乳制品等食品基质

[8-9]

。分析方法分别有液相色谱法

[10-11]

、

离子色谱法

[12-14]

、毛细管电泳法

[15-17]

、气相色谱法

[18-21]

等，主要以液相色谱法为主。由于不同甜味剂的物理化

学性质、电化学性质和光谱性质存在显著差异，液相色

谱法很难满足多种甜味剂同时检测要求，离子色谱法、

毛细管电泳法等也由于灵敏度低等原因应用不多。随着

各国对甜味剂使用要求越来越严格，使得开发更为简单

快速、灵敏度高的检测方法成为必要。由于液相色谱

-

串

联质谱技术具有检测通量大、准确、灵敏的特点，被广

泛用于食品领域的检测，运用该技术同时分析多种甜味

剂已经成为一种趋势

[22-27]

。然而，在分析基质复杂样品

时，样品本身所带来的基质效应给质谱分析带来一定挑

战，必须采用适当的措施降低或消除样品基质效应，以

确保分析结果的可靠性及准确性。

考虑到现代食品工业对甜味剂的使用都以多种复配

的形式添加。因此，在参考相关研究基础上

[28-29]

，基于

优选样品前处理方式和目标物检测效率考虑，创新采用

基质匹配溶剂标准曲线定量，使用高效液相色谱

-

串联质

谱（

high performance liquid chromatography-tandem mass

spectrometry

，

HPLC-MS/MS

）仪同时测定干性食品包装

纸中安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、三氯蔗糖、阿斯巴甜、

新橙皮苷二氢查尔酮、纽甜、甜菊糖苷

8

种甜味剂的含

量。该方法基本上排除了基质效应的影响，具有简单、

快捷、准确可靠的特点。在确保检测结果质量的同时，

也在很大程度上提高了检测效率，适用于干性食品包装

纸中甜味剂的监测。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

包装材料用原纸由高邮卫星卷烟材料有限公司提

供；市售不同品牌共

10

个不同规格糖果、巧克力用干性

食品包装纸。

甲醇、乙腈（均为

HPLC

级） 美国

Tedia

公司；甲

酸、三乙胺（均为色谱纯）、乙酸铵（分析纯） 国药

集团化学试剂有限公司；安赛蜜（

CAS

号为

33665-90-

6

）、糖精钠（

CAS

号为

128-44-9

）、甜蜜素（

CAS

号为

139-05-9

）、三氯蔗糖（

CAS

号为

56038-13-2

）、阿斯巴

甜（

CAS

号为

22839-47-0

）、新橙皮苷二氢查尔酮（

CAS

号为

20702-77-6

）、纽甜（

CAS

号为

165450-17-9

）及

甜菊糖苷（

CAS

号为

57817-89-7

）均为标准品，含量≥

98.0%

，分别购自美国

Aladdin

公司、美国

Sigma-Aldrich

公

司和北京百灵威科技有限公司。

1.2 仪器与设备

1260/6460

高效液相色谱

-

三重四极杆质谱仪（配备

电喷雾电离源） 美国

Agilent

公司；

KQ-500DE

超声

波发生器 昆山市超声仪器有限公司；

TDZ4A-WS

离

心机 湘仪实验室仪器开发有限公司；

T201

电子天平

（感量

0.000 1 g

） 瑞士

Mettler-Toledo

公司；

Milli-Q

超

纯水系统 美国

Millipore

公司。

1.3 方法

1.3.1

标准工作溶液配制

1.3.1.1

基质匹配溶剂

取包装材料用原纸，准确裁取面积为

4 cm

×

4 cm

试

样，将其剪碎成约

1 mm

×

1 mm

大小纸片，并全部转移至

50 mL

具塞锥形瓶中，准确加入

10 mL

甲酸

-

三乙胺缓冲溶

液（

pH 4.5

），于

60%

功率条件下超声萃取

45 min

，结束

后摇匀，静置片刻，经

0.22 µm

水相滤膜过滤，得基质匹

配溶剂。

1.3.1.2

标准工作溶液

分别准确称取

40 mg

安赛蜜、

50 mg

糖精钠、

30 mg

甜蜜素、

60 mg

三氯蔗糖、

40 mg

阿斯巴甜、

20 mg

新橙

皮苷二氢查尔酮、

10 mg

纽甜、

30 mg

甜菊糖苷（精确

至

0.1 mg

），转移至

100 mL

容量瓶中，用基质匹配溶剂

稀释并定容至刻度，混匀，制得

8

种甜味剂混合标准储

备液。再分别准确移取标准储备液

10

、

25

、

50

、

250

、

330 2021, Vol.42, No.12

食品科学

※安全检测

500 µL

和

1 000 µL

，用基质匹配溶剂稀释定容至

10 mL

容

量瓶中，配制得到

6

级标准工作溶液。

1.3.2

样品前处理

将

0.8 mL

甲酸加入

1 L

水中，然后在搅拌的状态下用

约

2.5 mL

三乙胺调

pH

值至

4.5

，配制成三乙胺缓冲溶液。

然后，取干性食品包装用纸，裁取面积为

4 cm

×

4 cm

试样，并准确称其质量（精确至

0.1 mg

），将其剪碎成

约

1 mm

×

1 mm

大小纸片，并全部转移至

50 mL

具塞锥形

瓶中，准确加入

10 mL

三乙胺缓冲溶液，浸润

1 h

，然后

于

60%

功率条件下超声萃取

45 min

，结束后摇匀，试样溶

液

4 000 r

/min

离心

5 min

，静置片刻，取上层清液得样品

进样液，待上机分析。

1.3.3

仪器分析

色谱柱：

ZORBAX Eclipse XDB-C

18

柱

（

150 mm

×

4.6 mm

，

3.5 μm

）；柱温：

40

℃；进样量：

5 µL

；流速：

0.4 mL

/min

：流动相：

A

相为甲醇，

B

相为

5 mmol

/L

乙酸铵溶液；梯度洗脱程序：

0

～

8 min

为

30%

A

和

70%

B

，

8.1

～

30 min

为

60%

A

和

40%

B

，

30.1

～

35 min

为

80%

A

和

20%

B

，

35.1

～

40 min

为

30%

A

和

70%

B

。离

子源：电喷雾离子源；离子源温度：

100

℃；干燥气

温度：

300

℃；干燥气流量：

9 L

/min

；雾化气压力：

275.79 kPa

；毛细管电压：正离子为

4 000 V

，负离子为

3 500 V

；检测方式：多反应监测模式（

multiple reaction

monitoring

，

MRM

）。

2 结果与分析

2.1 质谱条件优化

取高浓度混合标准溶液，在电喷雾离子源正负离

子模式下进行质谱全扫描检测，得出被测化合物一级

质谱图，结果显示：阿斯巴甜

[M

＋

H]

＋

和纽甜

[M

＋

H]

＋

在正离子模式丰度较高，而安赛蜜

[M

－

K]

－

、糖精钠

[M

－

Na

－

2H

－

2

O]

、甜蜜素

[M

－

Na]

－

、三氯蔗糖

[M

－

2H]

－

、新橙皮苷二氢查尔酮

[M

－

H]

－

、甜菊糖苷

[M

－

H]

－

在负离子模式丰度较高，选择每个化合物丰度

最高的特征离子为其对应的母离子。在优选的离子模式

下对各化合物进行选择离子扫描，对裂解电压进行优

化。得到合适的裂解电压后，进行二级质谱扫描确定其

子离子，选取两组特征离子作为定量和定性子离子，其

中安赛蜜、甜蜜素、三氯蔗糖、新橙皮苷二氢查尔酮

和甜菊糖苷裂解时得到的碎片离子较少，依据丰度较

强、信号稳定的原则，分别选择

m/z

162

、

177

、

94.3

、

610.7

、

802

为其定性子离子。最后分别进行碰撞能量优

化，得到安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、三氯蔗糖、阿斯巴

甜、新橙皮苷二氢查尔酮、纽甜、甜菊糖苷

8

种甜味剂的

较佳质谱参数，如表

1

所示。

表 1 8 种甜味剂的MRM参数

Table 1 MRM MS parameters for eight sweeteners

甜味剂

保留

离子源母离子裂解

子离子

时间

/min

模式

m/z

电压

/V

m/z

碰撞

能量

/eV

安赛蜜

3.930

－

162115

82*10

糖精钠

4.337

－

182115

106*

162

20

5

30

甜蜜素

6.528

－

178135

80*

42

177

30

5

三氯蔗糖

12.339

－

395135

394.3

358*5

阿斯巴甜

14.730

＋

295115

180*10

5

新橙皮苷二氢查尔酮

16.974

－

610.9115

302.5*

235

610.7

30

5

5

纽甜

28.310

＋

379135

172*20

甜菊糖苷

36.866

－

803115

641*

31910

802

10

10

注：

*

.定量离子。

2.2 色谱条件优化

一般来说，反相色谱的流动相常由水和有机溶剂

（如甲醇、乙腈）等组成，由于部分被测物质极性较

强，流动相的洗脱能力刚开始不宜过强，同时待分离的

8

种甜味剂有些极性相近，保留时间相近，采用乙腈为

有机相时易导致个别组分共流出情况较甲醇严重，而甲

醇可使

8

种甜味剂保留时间相对延迟，同时考虑到各目

标物的峰面积响应相差不大，且乙腈的毒性较甲醇大，

故选择甲醇为实验的有机相。进一步，由于流动相要进

入质谱仪，添加一定量的缓冲溶液可以增加响应值，所

以考虑甲醇

-

水溶液、甲醇

-

乙酸铵溶液、甲醇

-

甲酸溶液

3

种流动相体系。以目标物在色谱柱上的分离度、峰形、

灵敏度等为考察指标，对

3

种流动相体系进行比较。结果

表明，体系中添加乙酸铵，不仅更有利于目标物在色谱柱

上的保留，而且能够提高部分物质的电离化程度，增加

信号响应，从各目标物分离度、峰形、响应值以及保留

时间的稳定性等指标进行综合衡量，甲醇

-

乙酸铵溶液作

为流动相时（图

1

），各目标物色谱峰出峰情况良好，色

谱峰峰形、响应强度以及分离效果总体上优于其余两种

流动相。因此，本研究为了避免较高浓度的缓冲盐体系

对质谱的影响，在满足要求的情况下选用甲醇

-5 mmol

/L

乙酸铵溶液为流动相进行梯度洗脱。

140

120

1

#

2

#

4

#

100

5

#

6

#

7

#