核-壳科技时代的高效分析专题（二）食品安全快速分析

菲罗门

       拥有超高效 Kinetex 核-壳技术的多种键合相提供了正交的选择性，对现今充满挑战的食品安全分析分离是非常有用的。

       随着从食品中发现了三聚氰胺、防冻剂、沙门氏菌以及有潜在危险的抗生素等食品污染事件的不断发生，食品安全问题已越来越受关注，食品安全的审查也在不断加强。

食品中可能存在的多种污染物以及这些潜在污染物不同的化学性质和结构都使分离变得十分困难。单一的键合相， 如C18，是不可能提供这些潜在的复杂混合物所需的色谱分离选择性。因此，那些正交的键合相，通过不同的作用模式来提供不同的选择性，对分离这些广谱分析物来说是非常重要的。政府法规中要求测试食品饮料中的污染物的清单在不断扩大，这使样本量也相应增加。此外，非常复杂的样品基质也使样品制备充满挑战。

       在过去的几年里，较小的全多孔LC颗粒（直径小于2微米）的推出引起了不少的兴趣， 这是因为它们能够提供更高的柱效和分离度， 从而大大缩短分析时间以及增加灵敏度。然而，亚-2 μm HPLC柱技术的广泛应用却受到限制， 这是因为这些较小粒径的色谱柱所产生的系统背压需要使用专门的超高压LC仪器。

       新开发的商业化 Kinetex 2.6 μm 核-壳色谱颗粒提供了与全多孔亚 -2 μm 颗粒相同的性能（增加柱效和分离度， 缩短分析时间以及增加灵敏度）， 但背压却大大降低了。 目前提供的三种 Kinetex 固定相的三个食品安全LC / MS应用 （肉中的抗生素、 花生酱中的黄曲霉素以及婴儿奶粉中的三聚氰胺和三聚氰酸） 阐明了核-壳技术的优势。

Kinetex核-壳技术

       Kinetex 技术由一个接近单分散的 1.9 μm 实心硅胶核与一个0.35 μm 多孔硅胶外壳组成（图1）。 这种颗粒设计产生了非常稳定和均匀的填充柱床，大大降低了由于涡流扩散（范第姆特方程中的'A'项）引起的峰展宽。此外，较薄的 0.35 μm多孔硅胶外壳的扩散路径允许有更快的扩散动力学，从而使因传质阻力（范第姆特方程中的'C'项）引起的峰展宽降到最低。

       图1是2.6 μm Kinetex 颗粒的场发射扫描电镜图，显示了多孔外壳颗粒在2500 倍放大率下的单分散性；图2是一2.6 μm 颗粒的场发射扫描电镜图， 显示了在100,000倍放大率下的100 埃多孔外壳的表面。

       由于核-壳技术色谱柱的柱效增加了，因此可以使用更短的色谱柱而分离度不会下降，从而达到快速分析。这将大大提高食品安全实验室的样品处理量， 从而满足政府法规不断增加样品测试的要求。此外，核-壳色谱柱会获得更尖锐的色谱峰， 增加了灵敏度， 从而更容易达到所需的较低的检测限。 Kinetex 核-壳柱目前有三种不同的（正交的）键合相， 这里通过每一种固定相具体的食品安全应用来描述核-壳技术的优势。用Kinetex C18分析肉中的抗生素， 用Kinetex PFP 分析花生酱中的黄曲霉素， 以及用Kinetex HILIC 分析婴儿奶粉中的三聚氰胺和三聚氰酸.

       C18键合相可以说是使用最广泛的化学相，因为它能够通过疏水作用保留许多化学物， 并能提供所需的色谱分离。尽管C18柱得到广泛普及和使用，有实例可以证明其它键合相能为C18柱上不易分离的化合物提供极佳的分离。 苯基相除了提供疏水作用外还提供芳香（π-π）作用，这芳香作用为芳香化合物的分离提供了不同的选择性。 除了上述芳香和疏水作用外， 五氟苯基（PFP）相由于苯环上带负电的氟原子取代还提供氢键和偶极-偶极作用。分析物与这些键合相间的相互作用—除了C18相提供的疏水作用外—提供了与 C18不一样的选择性， 这对复杂样品的色谱分离是十分有利的。

       高极性和极溶于水的分析物的分离提供了额外的挑战，因为它们与有较强疏水作用的C18和PFP 键合相间没有很强烈的相互作用， 使它们几乎没有或根本没有保留与分离。 HILIC相可以使极性非常大的分析物得到分离，而不需使用复杂的流动相添加剂如离子对试剂， 且使用的条件（高乙腈百分比）非常适用于MS检测。 极性分析物和HILIC相间的主要相互作用为偶极 - 偶极和氢键合作用。

       抗生素是世界各国畜牧生产中不可或缺的一部分，用于维持动物的健康。然而，动物源性食品中的抗生素残留可能对人类健康具有潜在危害。许多国家都实施了一系列法规来控制动物产品中抗生素的使用、用量和次数。

图3：

色谱条件：
色谱柱： Kinetex 2.6 μm C18
规 格：50 x 2.1 mm
货 号：00B-4462-AN
流动相：A：0.1%甲酸水溶液
B：0.1%甲酸甲醇溶液
梯 度：

时间（min）	A（%）	B（%）
0	98	2
0.3	98	2
7.27	20	80
7.37	1	99
8.27	1	99
13	98	2

流 速：0.5 mL/min
柱 温：40 °C
检 测：质谱 (MS)
进样量： 10 μL
样 品：抗生素标准品混合物（100 ng/mL）
色谱峰：1. 磺胺 2. 阿莫西林 3. 林可霉素 4. 磺胺嘧啶 5. 磺胺噻唑 6. 氨苄青霉素 7. 甲砜霉素 8. 磺胺甲基嘧啶 9. 四环素 10. 环丙沙星 11. 恩诺沙星 12. 达氟沙星 13. 磺胺二甲嘧啶 14. 沙拉沙星 15. 磺胺甲氧嗪 16. 氟苯尼考 17. 螺旋霉素 18. 氯四环素 19. 磺胺多辛 20. 克林霉素 21. 替米考星 22. 氯霉素 23. 磺胺地托辛 24. 25. 红霉素 26. 泰乐菌素 27. 交沙霉素 磺胺喹恶啉28. 青霉素G 29. 氯唑西林 30. 氟尼辛

       该应用阐述了使用Kinetex C18对三十个化合物包含七类抗生素（β-内酰胺类、四环素类、磺胺类、 大环内酯类、 氯霉素类、 氟喹诺酮类和氟尼辛类） 进行LC/MS/MS分析筛选。 Kinetex色谱柱获得了窄而尖锐的峰（图3），通过增加色谱分离度与灵敏度， 简化了多种分析物的同步分析。
       对于目前大多数的抗生素，所需的灵敏度可通过正离子模式监测获得；然而，对个别抗生素来说，负离子模式能够更好地提供所需的灵敏度.

作者：
Jeff Layne, Terrell Mathews,
Philip J. Koerner, et al.
Phenomenex, Inc.., 411 Madrid Avenue, Torrance, CA 90501 USA

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