CN112213413B - 一种微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,该方法以微波消解技术作为提取手段,以异丙醇与正己烷为提取试剂,采用硅胶与中性氧化铝作为净化材料,以高效液相色谱‑串联质谱仪对维生素A、a‑生育酚、r‑生育酚、δ‑生育酚、维生素D2、维生素D3、维生素K1、维生素K3进行定性与定量。本发明的微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法提出维生素微波提取技术,在提取方法上实现了突破,做到同步提取8种脂溶性维生素,并利用液相色谱串联质谱仪进行定性与定量分析,建立了高效液相色谱串联质谱法的多参数技术指标,提取效率高、特异性强和灵敏度高,检测结果准确性可靠,适用于批量样品的快速检测。
Description
技术领域
本发明涉及牧草中维生素的提取检测技术领域,具体来说,涉及一种微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法。
背景技术
维生素是维持人体和动物体正常生理功能所必需的一类活性物质,在机体生长发育、新陈代谢、抗氧化等方面发挥重要作用,但机体无法自身合成,需通过外界摄入。牧草是畜牧业发展的保障基础,营养品质备受关注。苜蓿、多年生黑麦草、菊苣、燕麦、羊草、披碱草等牧草中含有多种维生素;目前关于牧草中脂溶性维生素的检测方法报道不多,现有标准或文献报道中涉及饲草料脂溶性维生素的检测方法只能同时提取一种或某几种特定的指标,目标物定量与定性大多依靠色谱完成,无法实现多种维生素同步提取测定,检测分析效率较低;例如《饲料中维生素A的测定高效液相色谱法》(GB/T 17817-2010),《饲料中维生素D3的测定高效液相色谱法》(GB/T 17818-2010),《饲料中维生素E的测定高效液相色谱法》(GB/T 17812-2008),《饲料中维生素A、维生素D3、维生素E的同步快速测定高效液相色谱法》(DB37/T 3674-2019),上述方法只是针对一种维生素或某几种结构和性质相似的维生素的提取和检测,而提取大多需经过皂化过程,皂化时需引入石油醚和乙醚等高毒性、易燃试剂,易造成安全隐患;检测时需要依靠液相色谱法进行定性与定量分析,极易受到基质效应的影响,定性准确性存在局限性,检测效率较低。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题,本发明提出一种微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,该方法以微波消解技术作为提取手段,以异丙醇与正己烷为提取试剂,采用硅胶与中性氧化铝作为净化材料,以高效液相色谱-串联质谱仪对维生素A、a-生育酚、r-生育酚、δ-生育酚、维生素D2、维生素D3、维生素K1、维生素K3进行定性与定量,具体包括以下步骤:
(1)样品预处理:采用液氮将待测样品进行研磨,得到粒径为80-100目的待测样品;
(2)提取过程:准确称取1g样品于微波消解管,加入1g抗坏血酸,加入10-30mL正己烷与异丙醇的混合液,涡旋3-5min,于微波消解仪内在50-80℃下消解10-30min,消解结束后静置,待溶液澄清后移取上清液5mL,用硅胶和中性氧化铝净化,氮吹至净干,用甲醇定容至1mL,过膜上机;
(3)LC-MSMS分析:以高效液相色谱-串联质谱仪对试样中的8种脂溶性维生素进行定性、定量检测,所述8种脂溶性维生素为维生素A、a-生育酚、r-生育酚、δ-生育酚、维生素D2、维生素D3、维生素K1、维生素K3;
(4)结果计算:试样中待测组分的测定结果计算公式为:
式中:
X为试样中待测组分含量,
c为从标准曲线得到的试样中待测组分的浓度,
V为试样溶液定容体积,
V1为试样溶液提取体积,
V2为试样溶液分取体积,
m为试样的质量。
进一步地,色谱条件为:色谱柱规格:C18柱,100mm×2.1mm,粒径1.7μm;流动相以一级水和甲醇,采用梯度洗脱;质谱扫描方式采用正离子多反应监测模式,电离电压为2500V,离子源温度为120℃,雾化温度为450℃,雾化器流速为650L/h。
进一步地,目标物确定的方法为:在相同实验条件下进行样品测定时,样品中待测物质的色谱峰保留时间与标准品色谱峰保留时间相差在±2.5%以内,且样品色谱图中定性离子的相对离子丰度与浓度相近的标准工作液色谱图中对应的定性离子相对丰度进行比较,根据相对偏差判定样品中是否存在所述待测物质。
进一步地,回收率和精密度的测定方法为:分别添加浓度为0.1μg/mL、1μg/mL的所述8种脂溶性维生素得到回收率结果;分别重复三次实验,计算相对标准偏差,在重复条件下,获得两次独立测定结果的绝对差值与平均值的比,计算相对偏差,得到结果的精密度。
进一步地,采用外标法定量,将所述8种脂溶性维生素的系列标准工作液分别注入液相色谱串联质谱仪,测定相应峰面积,以峰面积为纵坐标,浓度为横坐标绘制标准曲线,计算线性回归方程,R2均大于0.99,检出限为3倍信噪比,定量限为10倍信噪比。
进一步地,所述混合液中异丙醇与正己烷的体积比为1:1-3:1;所述混合液的体积为30mL。
进一步地,微波消解仪以5min升温至80℃,保持20min。
进一步地,硅胶与中性氧化铝的总用量为1g,硅胶与中性氧化铝的质量比为1:1-2:1。
本发明的有益效果:本发明首次建立了微波消解同步提取牧草中8种脂溶性维生素的提取和超高效液相色谱-串联质谱测定的多项参数技术指标,在80℃下消解30min可完成提取过程,采用超高效液相色谱串联质谱仪对目标物的定量与定性10min即可完成,与传统方法相比,简化了提取工艺、拓展了检测能力,检测效率显著提高;可完成8种脂溶性维生素的同步提取,检测效率提高2-3倍,灵敏度和定性准确性显著提高;采用异丙醇和正己烷进行样品提取,很好替代了传统以石油醚和无水乙醚等受控、高毒性、易燃的提取剂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的异丙醇与正己烷体积比分别为3:1、2:1、1:1、1:2、1:3时的回收率。
图2是根据本发明实施例所述的提取溶剂体积分别为10mL、20mL、30mL、40mL、50mL时的回收率。
图3是根据本发明实施例所述的消解温度分别为50℃、60℃、70℃、80℃、100℃时的回收率。
图4是根据本发明实施例所述的中性氧化铝与硅胶质量比分别为3:1、2:1、1:1、1:2、1:3时的回收率。
图5是根据本发明实施例所述的标准品的质谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)样品预处理:采用液氮将待测样品进行研磨,得到粒径为80-100目的待测样品。
(2)提取过程:准确称取约1g样品(精确至0.01g)于微波消解管,加入1g抗坏血酸,加入正己烷与异丙醇混合液,涡旋一定时间,于微波消解仪内消解,消解结束后静置,待溶液澄清后移取上清液5mL,用硅胶和中性氧化铝净化(硅胶和中性氧化铝总用量为1g,需先用正己烷活化,上样净化、乙酸乙酯与正己烷洗脱(9:1)),氮吹至净干,甲醇定容至1mL,过膜上机。分别对提取溶剂正己烷与异丙醇体积比、提取溶剂体积、微波消解条件和净化材料硅胶与中性氧化铝质量比等单因素条件对实验结果的影响进行分析,确定最佳提取方案。最佳提取条件为:异丙醇与正己烷体积比为1:1,见图1;提取溶剂总体积为30mL,见图2;微波消解仪以5min升温至80℃,保持20min,见图3;硅胶与中性氧化铝用量为1g,质量比为1:1,见图4。
(3)LC-MSMS分析:超高压液相色谱串联质谱仪的条件为色谱柱规格:C18,100mm×2.1mm(内径),粒径,1.7μm;流动相以一级水和甲醇,采用梯度洗脱,梯度洗脱表详见表1。质谱扫描方式采用正离子多反应监测模式,电离电压为2500V,离子源温度为120℃,雾化温度为450℃,雾化器流速为650L/h,测物保留时间、定性定量离子对、锥孔电压、碰撞能量见表2。
表1 色谱梯度洗脱表
时间/min | 流速/(mL/min) | 甲醇/% | 一级水/% |
0.00 | 0.35 | 90.0 | 10.0 |
3.00 | 0.35 | 100.0 | 0.0 |
8.50 | 0.35 | 100.0 | 0.0 |
8.51 | 0.35 | 90.0 | 10.0 |
10.00 | 0.35 | 90.0 | 10.0 |
表2 8种脂溶性维生素保留时间、定性定量离子对、锥孔电压、碰撞能量
(4)结果计算:试样中待测组分的测定结果可由仪器工作软件计算,样品中待测组分可按如下公式计算:
式中:
X―试样中待测组分含量(μg/kg);
c―从标准曲线得到的试样中待测组分的浓度(μg/L);
V―试样溶液定容体积(mL);
V1―试样溶液提取体积(mL);
V2―试样溶液分取体积(mL);
m―试样的质量(g);
计算结果应扣除空白值,保留两位有效数字。
(5)目标物确定:在相同实验条件下进行样品测定时,如果样品中待测物质的色谱峰保留时间与标准品色谱峰保留时间相差在±2.5%以内,且样品色谱图中定性离子的相对离子丰度与浓度相近的标准工作液色谱图中对应的定性离子相对丰度进行比较,相对偏差不超过表3规定的范围,则可判定样品中存在该种待测物。标准品的质谱图如图5所示。
表3 定性确证时相对离子丰度的最大允许误差(%)
相对离子丰度 | K>50 | 20<K<50 | 10<K<20 | K≤10 |
允许最大偏差 | ±20 | ±25 | ±30 | ±50 |
(6)回收率和精密度:分别添加浓度为0.1和1ug/mL的上述8种脂溶性维生素得到回收率结果;分别重复三次实验,计算相对标准偏差(RSD),在重复条件下,获得两次独立测定结果的绝对差值与平均值的比,计算相对偏差,得到结果的精密度,回收率和精密度的结果详见表4。
表4 8种脂溶性维生素回收率
(7)线性条件、检出限、定量限:本发明牧草试样中维生素A、α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、维生素D2、维生素D3、维生素K1和维生素K3的线性条件、检出限和定量限详见表5。本发明采用外标法定量,将上述8种脂溶性维生素系列标准曲线分别注入液相色谱串联质谱仪,测定相应峰面积,以峰面积为众坐标,浓度为横坐标绘制标准曲线,计算线性回归方程,R2均大于0.99,检出限为3倍信噪比(S/N),定量限为10倍信噪比(S/N)。
表5 8种脂溶性维生素的线性、检测限和定量限
实施例2
准确称取约1g样品(精确至0.01g)于微波消解管,加标量为0.1ug/mL,加入1g抗坏血酸,加入30mL正己烷与异丙醇混液(体积比1:1),涡旋5min,于微波消解仪内80℃下消解30min,消解结束后静置,待溶液澄清后移取上清液5mL,用质量比为1:1的硅胶和中性氧化铝净化,(需先用正己烷活化,上样净化、乙酸乙酯与正己烷洗脱(9:1)),氮吹至净干,甲醇定容至1mL,过膜上机,其余步骤同实施例1。此时σ-生育酚平均回收率为92%,维生素D1平均回收率为90%,维生素D3平均回收率为87%,维生素K3平均回收率为90%,维生素A的平均回收率为90%,a-生育酚的平均回收率为87%,r-生育酚的平均回收率为94%,维生素K1的平均回收率为91%。
实施例3
准确称取约1g样品(精确至0.01g)于微波消解管,加标量为0.1ug/mL,加入1g抗坏血酸,加入40mL正己烷与异丙醇混液(体积比3:1),涡旋5min,于微波消解仪内80℃下消解30min,消解结束后静置,待溶液澄清后移取上清液5mL,用质量比为1:1的硅胶和中性氧化铝净化,(需先用正己烷活化,上样净化、乙酸乙酯与正己烷洗脱(9:1)),氮吹至净干,甲醇定容至1mL,过膜上机,其余步骤同实施例1。此时σ-生育酚平均回收率为80%,维生素D2平均回收率为75%,维生素D3平均回收率为80%,维生素K3平均回收率为90%,维生素A的平均回收率为78%,a-生育酚的平均回收率为75%,r-生育酚的平均回收率为78%,维生素K1的平均回收率为89%。
实施例4
准确称取约1g样品(精确至0.01g)于微波消解管,加标量为0.1ug/mL,加入1g抗坏血酸,加入40mL正己烷与异丙醇混液(体积比1:1),涡旋5min,于微波消解仪内50℃下消解30min,消解结束后静置,待溶液澄清后移取上清液5mL,用质量比为1:1的硅胶和中性氧化铝净化,(需先用正己烷活化,上样净化、乙酸乙酯与正己烷洗脱(9:1)),氮吹至净干,甲醇定容至1mL,过膜上机,其余步骤同实施例1。此时σ-生育酚平均回收率为75%,维生素D2平均回收率为73%,维生素D3平均回收率为80%,维生素K3平均回收率为90%,维生素A的平均回收率为70%,a-生育酚的平均回收率为72%,r-生育酚的平均回收率为73%,维生素K1的平均回收率为75%。
实施例5
准确称取约1g样品(精确至0.01g)于微波消解管,加标量为0.1ug/mL,加入1g抗坏血酸,加入40mL正己烷与异丙醇混液(体积比1:1),涡旋5min,于微波消解仪内80℃下消解30min,消解结束后静置,待溶液澄清后移取上清液5mL,用质量比为2:1的硅胶和中性氧化铝净化,(需先用正己烷活化,上样净化、乙酸乙酯与正己烷洗脱(9:1)),氮吹至净干,甲醇定容至1mL,过膜上机,其余步骤同实施例1。此时σ-生育酚平均回收率为90%,维生素D2平均回收率为93%,维生素D3平均回收率为92.5%,维生素K3平均回收率为85%,维生素A的平均回收率为88%,a-生育酚的平均回收率为90%,r-生育酚的平均回收率为90%,维生素K1的平均回收率为92%。
综上所述,借助于本发明的上述技术方案,通过提出维生素微波提取技术,在提取方法上实现了突破,做到同步提取8种脂溶性维生素,同时利用液相色谱串联质谱仪进行定性与定量检测分析,建立了高效液相色谱串联质谱法的多参数技术指标,提取效率高、特异性强和灵敏度高,检测结果准确性可靠,适用于批量样品的快速检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)样品预处理:采用液氮将待测样品进行研磨,得到粒径为80-100目的待测样品;
(2)提取过程:准确称取1g样品于微波消解管,加入1g抗坏血酸,加入正己烷与异丙醇的混合液,涡旋3-5min,于微波消解仪内在50-80℃下消解10-30min,消解结束后静置,待溶液澄清后移取上清液5mL,用硅胶和中性氧化铝净化,氮吹至净干,用甲醇定容至1mL,过膜上机,所述混合液中异丙醇与正己烷的体积比为1:1-3:1;所述混合液的体积为30mL,所述硅胶与中性氧化铝的总用量为1g,硅胶与中性氧化铝的质量比为1:1-2:1;
(3)LC-MSMS分析:以高效液相色谱-串联质谱仪对试样中的8种脂溶性维生素进行定性、定量检测,所述8种脂溶性维生素为维生素A、a-生育酚、r-生育酚、δ-生育酚、维生素D2、维生素D3、维生素K1、维生素K3,色谱条件为:色谱柱为C18柱,流动相以一级水和甲醇,采用梯度洗脱;质谱扫描方式采用正离子多反应监测模式,电离电压为2500V,离子源温度为120℃,雾化温度为450℃,雾化器流速为650 L/h;
(4)结果计算:试样中待测组分的测定结果计算公式为:
式中:
X 为试样中待测组分含量,
c 为从标准曲线得到的试样中待测组分的浓度,
V 为试样溶液定容体积,
V1为试样溶液提取体积,
V2为试样溶液分取体积,
m 为试样的质量。
2.根据权利要求1所述的微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,其特征在于,色谱柱规格为:100 mm × 2.1 mm,粒径1.7 µm。
3.根据权利要求1所述的微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,其特征在于,目标物确定的方法为:在相同实验条件下进行样品测定时,样品中待测物质的色谱峰保留时间与标准品色谱峰保留时间相差在±2.5 %以内,且样品色谱图中定性离子的相对离子丰度与浓度相近的标准工作液色谱图中对应的定性离子相对丰度进行比较,根据相对偏差判定样品中是否存在所述待测物质。
4.根据权利要求1所述的微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,其特征在于,回收率和精密度的测定方法为:分别添加浓度为0.1μg/mL、1μg/mL的所述8种脂溶性维生素得到回收率结果;分别重复三次实验,计算相对标准偏差,在重复条件下,获得两次独立测定结果的绝对差值与平均值的比,计算相对偏差,得到结果的精密度。
5.根据权利要求1所述的微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,其特征在于,采用外标法定量,将所述8种脂溶性维生素的系列标准工作液分别注入液相色谱串联质谱仪,测定相应峰面积,以峰面积为纵坐标,浓度为横坐标绘制标准曲线,计算线性回归方程,R2均大于0.99,检出限为3倍信噪比,定量限为10倍信噪比。
6.根据权利要求1所述的微波同步提取并测定牧草中多种脂溶性维生素的方法,其特征在于,微波消解仪以5min升温至80℃,保持20min。
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CN106153796A (zh) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 西藏卫信康医药股份有限公司 | 注射用12种复合维生素的含量分析检测方法 |
CN106404947A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 陈大为 | 半自动样本处理液相色谱技术测定脂溶性维生素的方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
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