CN210514200U - 一种致癌n-亚硝胺类化合物的样品前处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种致癌N‑亚硝胺类化合物的样品前处理装置，所述装置包括水蒸气发生装置（1）、水蒸气引入管路（2）、水蒸气导入样品底部管路（3），样品蒸馏提取装置（4）；样品蒸馏提取装置包括磨口样品储存烧瓶（5）、磨口双层玻璃缓冲连接球形管（6）、蛇形冷凝管（7）、蒸馏液接收管（8）、缓冲玻璃管（9）、蒸馏液收集瓶（10）、电子控温装置（11）和循环冷凝水装置（12）。实现多通道水蒸汽同时蒸馏不同样品，用于样品中致癌N‑亚硝胺类化合物的提取，利用气相色谱‑热能分析仪法和气相色谱‑串联质谱法检验方法验证实现肉制品及水产制品中多种致癌N‑亚硝胺类化合物的有效检测和控制。

Description

一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置

技术领域

本实用新型涉及食品检测领域，尤其涉及一种肉制品及水产制品中致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置。

背景技术

目前N-亚硝胺类化合物的仪器检测主要采用气相色谱-热能分析仪法、气相色谱-质谱法、液相色谱-串联质谱法和气相色谱-串联质谱法。样品前处理技术主要采用水蒸汽蒸馏法、QuEChERS方法、固相微萃取法(SPME)、SPE净化浓缩法和超临界流体萃取法。水蒸汽蒸馏法由于能够得到较干净的提取液，有效减少杂质和降低干扰，保护仪器进样口和色谱柱被GB 5009.26-2016采用，但是目前实验室的水蒸汽蒸馏装置一般采用定制不同玻璃器皿自己搭建的方式来实现，样品的蒸馏处理只能逐个完成，效率低下，并且蒸馏过程中装置容易密封不好漏气，导致回收率下降；并且传统的水蒸气发生玻璃器皿即使有安全管存在也很容易在加热过程中由于压力过大碎裂，造成实验失败和实验人员人身伤害。

实用新型内容

针对现有设备的不足，本实用新型要解决的问题是提供一种肉制品及水产制品中致癌N-亚硝胺类化合物的安全高效的样品前处理装置。建立一种全自动水蒸汽蒸溜技术，实现多通道水蒸汽同时蒸馏不同样品，用于样品中致癌N-亚硝胺类化合物的提取，利用气相色谱- 热能分析仪法和气相色谱-串联质谱法检验方法验证实现肉制品及水产制品中多种致癌N-亚硝胺类化合物的有效检测和控制。

本实用新型是通过以下方案实现的：

一种检测肉制品和水产制品中N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，所述装置包括水蒸气发生装置1、水蒸气引入管路2、水蒸气导入样品底部管路3，样品蒸馏提取装置4；样品蒸馏提取装置包括磨口样品储存烧瓶5、磨口双层玻璃缓冲连接球形管6、蛇形冷凝管7、蒸馏液接收管8、第二磨口缓冲玻璃接口9、蒸馏液收集瓶10、电子控温装置11和循环冷凝水装置12；磨口样品储存烧瓶包括一侧的第一磨口玻璃接口51和中间的磨口接口52；所述的水蒸气发生装置1通过水蒸气引入管路2与水蒸气导入样品底部管路3上部相连，水蒸气导入样品底部管路3下部与磨口样品储存烧瓶5一侧的第一磨口玻璃接口52连接，磨口样品储存烧瓶中间磨口接口52通过磨口双层玻璃缓冲连接球形管6与蛇形冷凝管7的冷却液进口71连接，冷却液出口72通过蒸馏液接收管8与缓冲玻璃管9上部相连，缓冲玻璃接口9下部与蒸馏液收集瓶10相连；磨口样品储存烧瓶下部设置有电子控温装置11，蒸馏液收集瓶下部设置有电子控温装置11；蛇形冷凝管的进水口73和出水口74与循环冷凝水装置12相连。

1、蛇形冷凝管包括冷却液进口71，冷却液出口72，空心玻璃管 75，进水口73，出水口74，内层玻璃管76，外层玻璃管77，内层蛇形玻璃管78，蛇形冷凝管缓冲口79，冷却液进口通过空心玻璃管与内层蛇形冷凝管的上部相连，内层蛇形玻璃管下部与冷却液出口相连，封闭的内层玻璃管与进水口和出水口相连，外层玻璃管与冷却液进口连通；冷却液进口上部设置有蛇形冷凝管缓冲口，是一个预留的开口，使用时用硅胶管封闭；内层玻璃管与外层玻璃管中间为真空，保持冷凝水的较低温度，促使目标物快速冷凝。

所述的水蒸气引入管路为硅胶管，所述的蒸馏液接收管为硅胶管。

所述的缓冲玻璃接口的上部为单层玻璃管，单层玻璃管与下部为双层玻璃管，分别为内层玻璃管和外层玻璃管，单层玻璃管与内层玻璃管相连通；外层玻璃管上设置有缓冲口，与上部不连通，内层玻璃管和外层玻璃管与蒸馏液收集瓶均相连通。

所述的蒸馏液收集瓶为磨口三角瓶。

所述的水蒸气导入样品底部管路3为玻璃管，中间设置有开关 31，能够控制水蒸气的流速和开合。导入管垂直伸入样品烧瓶，磨口的下部玻璃管是呈一定的角度，直接引入到样品液面以下。玻璃管的角度与样品储存烧瓶的大小和第一磨口玻璃接口与底部的角度相适应的。

所述的缓冲玻璃接口9下部深入蒸馏液收集瓶10底部。

所述的样品接收瓶11底部部分需要控制低温(3-7度)使目标物快速被二氯甲烷吸收，避免损失。也可根据目标物的情况自行调节温度范围。

有益效果

本实用新型样品提取采用多通道全自动水蒸汽蒸馏技术，实现多通道水蒸汽同时蒸馏不同样品，前处理方法自动化程度高，安全、高效。样品中的N-亚硝胺类化合物随着蒸气通过低温的二氯甲烷吸收，再以二氯甲烷溶液萃取、分离，利用气相色谱-热能分析(GC-TEA) 和气相色谱-串联质谱技术(GC-MS/MS)验证全自动水蒸汽蒸馏技术的提取效率、密封性及回收率。本申请所用气相色谱-热能分析 (GC-TEA)和气相色谱-串联质谱技术(GC-MS/MS)，国内大多数食品检验检测实验室均有配备，熟悉色谱质谱的检验人员均可操作。本方法在不同品牌的仪器上可以通用，易操作。

本实用新型采用全自动水蒸汽蒸馏技术提取肉制品及水产制品中9种高致癌N-亚硝胺类化合物，该水蒸汽蒸馏装置安全性好、稳定性好、密封性好、提取效率高，是食品检验检测实验室完成水蒸汽蒸馏试验的最佳选择。该设备价格低廉、操作简单、易于控制，综合来看，本实用新型的可操作性强。

测定了不同品牌的肉制品和水产制品130批次，其中6批次水产制品和3批次肉制品中检出N,N-二甲基亚硝胺(NDMA)；2批次水产制品检出N-亚硝基哌啶(NPIP)，1批次水产制品检出N-二正丙基亚硝胺(NDPA)，NPIP和NDPA的检出值皆低于定量限。阳性样品采用GC-MS/MS技术进行定性确认。应用结果充分表明，本实用新型用于肉制品和水产制品中亚硝胺的测定具有高效、准确等特点。

附图说明

图1单个前处理装置图；

图2：冷凝管细节图；

图3：磨口双层玻璃缓冲连接球形管图；

图4：缓冲玻璃管图；

图5：综合前处理装置图；

图6：样品蒸馏装置；

图7：9种高致癌亚硝胺气相色谱-热能分析仪色谱图；

图8：9种高致癌亚硝胺气相色谱-串联质谱仪仪器色谱图；

图9：阳性烤鱼片样品中NDMA的GC-MS/MS定性质谱图。

图中：1水蒸气发生装置、2水蒸气引入管路、3水蒸气导入样品底部管路，4样品蒸馏提取装置；5磨口样品储存烧瓶、6磨口双层玻璃缓冲连接球形管、7蛇形冷凝管、8蒸馏液接收管、9缓冲玻璃管、10蒸馏液收集瓶、11电子控温装置、12循环冷凝水装置、51 第一磨口玻璃接口、52中间的磨口接口；71冷却液进口，72冷却液出口，75空心玻璃管，73进水口，74出水口，76内层玻璃管，77 外层玻璃管，78内层蛇形玻璃管，79蛇形冷凝管缓冲口、缓冲口91、92硅胶管、内层玻璃管93、外层玻璃管94，开关31。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

1.1前处理装置

一种检测肉制品和水产制品中N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，所述装置包括水蒸气发生装置1、水蒸气引入管路2、水蒸气导入样品底部管路3，样品蒸馏提取装置4；样品蒸馏提取装置包括磨口样品储存烧瓶5、磨口双层玻璃缓冲连接球形管6、蛇形冷凝管7、蒸馏液接收管8、第二磨口缓冲玻璃接口9、蒸馏液收集瓶10、电子控温装置11和循环冷凝水装置12；磨口样品储存烧瓶包括一侧的第一磨口玻璃接口51和中间的磨口接口52；所述的水蒸气发生装置1通过水蒸气引入管路2与水蒸气导入样品底部管路3上部相连，水蒸气导入样品底部管路3下部与磨口样品储存烧瓶5一侧的第一磨口玻璃接口52连接，磨口样品储存烧瓶中间磨口接口52通过磨口双层玻璃缓冲连接球形管6与蛇形冷凝管7的冷却液进口71连接，冷却液出口72通过蒸馏液接收管8与缓冲玻璃管9上部相连，缓冲玻璃管9下部与蒸馏液收集瓶10相连；磨口样品储存烧瓶下部设置有电子控温装置11，蒸馏液收集瓶下部设置有电子控温装置11；蛇形冷凝管的进水口73和出水口74与循环冷凝水装置12相连。

蛇形冷凝管包括冷却液进口71，冷却液出口72，空心玻璃管75，进水口73，出水口74，内层玻璃管76，外层玻璃管77，内层蛇形玻璃管78，蛇形冷凝管缓冲口79，冷却液进口通过空心玻璃管与内层蛇形冷凝管的上部相连，内层蛇形玻璃管下部与冷却液出口相连，封闭的内层玻璃管与进水口和出水口相连，外层玻璃管与冷却液进口连通；冷却液进口上部设置有蛇形冷凝管缓冲口，是一个预留的开口，使用时用硅胶管封闭；内层玻璃管与外层玻璃管中间为真空，保持冷凝水的较低温度，促使目标物快速冷凝。

所述的水蒸气引入管路为硅胶管，所述的蒸馏液接收管为硅胶管。

双层玻璃缓冲连接球形管包括球体，分别与球体相连的进气口和出气口，所述的进气口延伸至球体内部，进气口的顶部不直接开口于球体内部，顶部为封闭结构，侧面设有3个拱形的开口与球体相连通，目的是防止样品沸腾时进入到冷凝管的蒸汽导管中；球形为双层结构，中间为真空层，双层结构均为玻璃结构。

样品接收瓶上部连接的缓冲玻璃，缓冲口的作用是防止接收瓶中负压过大，造成样品接收液回流。上部为单层玻璃管，单层玻璃管与下部为双层玻璃管，分别为内层玻璃管93和外层玻璃管94，单层玻璃管与内层玻璃管相连通；外层玻璃管上设置有缓冲口，与上部不连通，内层玻璃管和外层玻璃管与蒸馏液收集瓶均相连通。底部为硅胶管92通入二氯甲烷液面以下。

所述的蒸馏液收集瓶为磨口三角瓶。

所述的水蒸气导入样品底部管路3为玻璃管，中间设置有开关 31，导入样品底部管路与样品储存烧瓶磨口处相连，磨口的下部玻璃管是呈30°拐角，直接引入到样品液面以下。

所述的前处理装置，可以设置成多通道，即水蒸气发生装置通过多条水蒸气引入管路与样品蒸馏提取装置相连，可以为1-4条通道，也可以更多的通道同时使用，每条通道单独控制。

所述水蒸气发生装置产生的水蒸气由水蒸气引入管路经由第一磨口玻璃接口通过水蒸气导入样品底部管路引入到磨口样品储存烧瓶底部，沸腾产生的含有目标物的水蒸气上升经过磨口双层玻璃缓冲连接球形管，继续上升经由磨口蛇形冷凝管右侧的空心玻璃管到达冷凝管顶部在冷凝水作用下形成液滴往下流出，经由蒸馏液接收管导入通过缓冲玻璃接口到冰浴中的蒸馏液收集瓶(500ml磨口三角瓶)中。

所述的前处理装置中的电子控温装置可以分别控制各个通路的温度，相互之间没有干扰。

水蒸气导入样品底部管路3的外径与磨口样品储存烧瓶5一侧的第一磨口玻璃接口瓶口51的内径一致，可以保证二者完全密封连接，防止蒸汽泄漏。水蒸气导入样品底部管路3通过第一磨口玻璃接口51插入磨口样品储存烧瓶5内的样品的液面以下，磨口双层玻璃缓冲连接球形管6的外径与磨口样品储存烧瓶5的中间的磨口接口 52的内径大小相同，以避免蒸汽从二者之间的空隙泄漏。

蛇形冷凝管7的冷却液进口71的磨口接口的外经与磨口双层玻璃缓冲连接球形管6的内径一致，以避免蒸汽从二者之间的空隙泄漏，保证蒸汽从蛇形冷凝管一侧的空心玻璃管75上升至蛇形冷凝管的内层蛇形玻璃管78的顶部，在冷却水的冷凝作用下，形成液滴，从冷却液出口72流出。蛇形冷凝管缓冲口79起到缓冲的作用。

所述的缓冲玻璃接口9的外径与蒸馏液收集瓶10的内径一致，下部深入蒸馏液收集瓶10底部。蒸馏液收集瓶中装有二氯甲烷用于收集蒸馏液。

玻璃制品的接口连接处，外层的内径一般优选为内表面为磨砂组成，例如磨口样品储存烧瓶5的两个接口，磨口双层玻璃缓冲连接球形管6的上部接口，以及蒸馏液收集瓶的接口处。

2.1样品前处理

提取：准确称取100g(精确至0.01g)试样，加入100ml水和 50g氯化钠于磨口样品储存烧瓶中，充分混匀，检查气密性。在500 ml平底烧瓶中加入40ml二氯甲烷及少量冰块用以接收冷凝液，缓冲玻璃接口出口伸入二氯甲烷液面下，并将平底烧瓶置于冰浴中，开启蒸馏装置加热蒸馏，收集250ml冷凝液后关闭加热装置，停止蒸馏。

萃取净化：在盛有蒸馏液的平底烧瓶中加入20g氯化钠和3ml 的硫酸水溶液(1+3)搅拌，使氯化钠完全溶解，然后将溶液转移至 500ml分液漏斗中震荡5min，必要时放气，静置分层后将二氯甲烷层转移至另一平底烧瓶中，再用160ml二氯甲烷分三次提取水层，合并4次二氯甲烷萃取液，总体积约为200ml。

浓缩与上机分析：将二氯甲烷萃取液用10g无水硫酸钠脱水后，进行旋转蒸发，于40℃水浴上浓缩至5-10ml，改氮吹，并准确定容至1.0ml，摇匀后待上机分析。

2.2密封性试验

采用N，N-二甲基亚硝胺进行设备密封性试验。量取100ml 蒸馏水代替100g样品至1L磨口样品储存烧瓶中，加入检出限水平N， N-二甲基亚硝胺化合物，前处理过程参照2.1，进行蒸馏设备密封性试验，回收率在70％以上，结果表明设备密封性能够满足试验要求。

2.3仪器参考条件

2.3.1气相色谱条件

毛细管气相色谱柱，HP-INNOWAX(30m×0.25mm(内径)×0.50 μm(膜厚))，固定液为聚乙二醇或相当者；

进样口温度：220℃；

程序升温条件：60℃保持2min，6℃/min升至230℃，保持15min；载气：氮气(纯度≥99.999％)，2.0ml/min，恒定流量；进样方式：不分流，0.75分钟后分流；进样量：1.0μl。

2.3.2热能分析仪条件

热能分析仪条件列出如下：

a)接口温度：250℃；

b)热解室温度：500℃；

c)真空度：59.85Pa-66.5Pa；

d)氧气压力：13.79KPa；

e)臭氧水平：244(22.8V)。

2.3.3质谱条件

a)监测模式：SRM离子检测。

b)扫描开始时间：8min；

c)离子对信息见表1；

d)电子轰击离子源(EI)，电压：70eV；

e)离子化电流：300μA；

f)离子源温度：300℃；

g)接口温度：280℃；

h)离子源真空度：1.33×10^-5Pa。

2.4标准曲线的制作

本专利研究的9种N-二甲基亚硝胺化合物的中文名称、英文名称、缩写、CAS No.、分子式及分子量情况见表1。9种N-亚硝胺类化合物在GC-TEA、GC-MS/MS上的保留时间、定量离子、定性离子及碰撞能见表2。分别准确吸取N-二甲基亚硝胺的混合标准储备液 (100μg/ml)配制标准系列的浓度为0.02μg/ml、0.05μg/ml、0.1μg/ml、 0.2μg/ml、0.5μg/ml、1.0μg/ml的混合标准系列溶液，进样分析，热能分析仪图见图7，气相色谱-串联质谱仪图见图8。

表1 9种N-亚硝胺类化合物的中英文名称、缩写、CAS No.、分子式及分子量。

表2 9种N-亚硝胺类化合物在GC-TEA、GC-MS/MS上的保留时间、定量离子、定性离子及碰撞能。

2.5多通道水蒸汽蒸馏-GC-TEA对肉制品和水产制品样品的精密度、加标回收率实验

采用优化的多通道水蒸汽蒸馏提取技术结合GC-TEA仪器分析方法进行腌腊肉、熏煮香肠、熟肉制品等肉制品的加标回收实验，加标水平分别为2μg/kg和10μg/kg，每个水平平行加标测定6次，实验结果见表3；烤鱼片、香酥鱼排、海米等水产制品精密度、加标回收率实验结果见表4。

表3多通道水蒸汽蒸馏-GC-TEA测定肉制品中9种N-亚硝胺类化合物的加标回收率、相对标准偏差、检出限、定量限及线性相关系数。

表4多通道水蒸汽蒸馏-GC-TEA测定水产制品中9种N-亚硝胺类化合物的加标回收率、相对标准偏差、检出限、定量限及线性相关系数。

2.6多通道水蒸汽蒸馏-GC-TEA检测肉制品和水产制品，阳性样品采用GC-MS/MS定性确认

本专利装置和方法测定了不同品牌的肉制品和水产制品130 批次，其中6批次水产制品和3批次肉制品中检出N,N-二甲基亚硝胺(NDMA)；2批次水产制品检出N-亚硝基哌啶(NPIP)，1批次水产制品检出N-二正丙基亚硝胺(NDPA)，NPIP和NDPA的检出值皆低于定量限。阳性样品采用GC-MS/MS技术进行定性确认。

选取阳性的腌腊肉(2份)、烤鱼片(2份)、海米(1份)和香酥鱼排(1份)样品进行重复性检测，样品均购自超市，每份样品重复测定3次，计算N-亚硝胺化合物的含量及RSD结果见表5。结果表明：三次重复测定结果的RSD在2.0～3.7％之间，方法精密度和重现性较好。所有样品均未检出其它六种N-亚硝胺类化合物，图9 阳性烤鱼片样品中NDMA的GC-MS/MS定性质谱图。

表5阳性样品三次测定的平均值及相对标准偏差结果

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，其特征在于，所述装置包括水蒸气发生装置（1）、水蒸气引入管路（2）、水蒸气导入样品底部管路（3），样品蒸馏提取装置（4）；样品蒸馏提取装置包括磨口样品储存烧瓶（5）、磨口双层玻璃缓冲连接球形管（6）、蛇形冷凝管（7）、蒸馏液接收管（8）、缓冲玻璃管（9）、蒸馏液收集瓶（10）、电子控温装置（11）和循环冷凝水装置（12）；磨口样品储存烧瓶包括一侧的第一磨口玻璃接口（51）和中间的磨口接口（52）；所述的水蒸气发生装置（1）通过水蒸气引入管路（2）与水蒸气导入样品底部管路（3）上部相连，水蒸气导入样品底部管路（3）下部与磨口样品储存烧瓶（5）一侧的第一磨口玻璃接口（51）连接，磨口样品储存烧瓶中间磨口接口（52）通过磨口双层玻璃缓冲连接球形管（6）与蛇形冷凝管（7）的冷却液进口（71）连接，冷却液出口（72）通过蒸馏液接收管（8）与缓冲玻璃管（9）上部相连，缓冲玻璃管（9）下部与蒸馏液收集瓶（10）相连；磨口样品储存烧瓶下部设置有电子控温装置（11），蒸馏液收集瓶下部设置有电子控温装置（11）；蛇形冷凝管的进水口（73）和出水口（74）与循环冷凝水装置（12）相连。

2.根据权利要求1所述的一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，其特征在于，蛇形冷凝管包括冷却液进口（71），冷却液出口（72），空心玻璃管（75），进水口（73），出水口（74），内层玻璃管（76），外层玻璃管（77），内层蛇形玻璃管（78），蛇形冷凝管缓冲口（79），冷却液进口通过空心玻璃管与内层蛇形冷凝管的上部相连，内层蛇形玻璃管下部与冷却液出口相连，封闭的内层玻璃管与进水口和出水口相连，外层玻璃管与冷却液进口连通；冷却液进口上部设置有蛇形冷凝管缓冲口。

3.根据权利要求2所述的一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，其特征在于，所述的内层玻璃管（76）与外层玻璃管（77）中间为真空。

4.根据权利要求1所述的一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，其特征在于，所述的水蒸气引入管路（2）为硅胶管，所述的蒸馏液接收管（8）为硅胶管。

5.根据权利要求1所述的一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，其特征在于，所述的缓冲玻璃管（9）中部设置有缓冲口（91）。

6.根据权利要求1所述的一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，其特征在于，所述的蒸馏液收集瓶（10）为磨口三角瓶。

7.根据权利要求1所述的一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，其特征在于，所述的水蒸气导入样品底部管路（3）为玻璃管，中间设置有开关（31）。

8.根据权利要求1所述的一种致癌N-亚硝胺类化合物的样品前处理装置，其特征在于，所述的前处理装置设置为1-4条通道。

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