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研究生:黃月鳳
研究生(外文):Yueh-Feng Huang
論文名稱:以液相層析串聯質譜法同時分析食品中防腐劑與人工甜味劑
論文名稱(外文):Simultaneous Determination of Preservatives and Artificial Sweeteners in Foods by LC/MS/MS
指導教授:張永鍾
指導教授(外文):Yung-Chung Chang
口試委員:駱錫能高雅敏
口試日期:2014-01-20
學位類別:碩士
校院名稱:國立宜蘭大學
系所名稱:生物資源學院碩士在職專班
學門:生命科學學門
學類:生物科技學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:超高效液相層析串聯質譜儀電灑法多重反應偵測防腐劑人工甜味劑
外文關鍵詞:ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometrymultiple reaction monitoringelectrospray ionizationpreservativeartificial sweetener
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防腐劑常廣泛使用在食品及醫藥等產品,以抑制或減緩細菌、黴菌生長。人工甜味劑具無熱量特性,可取代產品中之糖類來增提甜味口感。近年食品安全事件頻繁,常發現有非法或過量添加防腐劑與人工甜味劑,對消費健康造成不良影響,因此有必要發展準確的檢驗方法,以快速分析食品中之防腐劑與人工甜味劑的添加種類及含量。為縮短防腐劑與人工甜味劑的檢測所需時間和提升分析時效性,本研究以超高效液相層析串聯質譜儀 (ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometer, UPLC/MS/MS),運用電灑法(electrospray ionization, ESI)及多重反應偵測 (multiple reaction monitoring, MRM) 模式,建立同時檢測對羥苯甲酸、水楊酸、苯甲酸、己二烯酸及對羥苯甲酸之酯類 (甲酯、乙酯、異丙酯、丙酯、異丁酯、第二丁酯及丁酯) 等11種防腐劑,以及糖精、環己基(代)磺醯胺酸(俗稱甜精)、甘精及醋磺內酯鉀等4種人工甜味劑之分析方法。檢體以50%甲醇溶液直接萃取即可進樣 UPLC/MS/MS 檢測。層析使用 Acquity UPLC BEH C18 管柱 (2.1 x 100 mm, 1.7 μm),移動相溶液分別以 10 mM 醋酸銨之10%甲醇溶液(A液)及 10 mM 醋酸銨之90%甲醇溶液(B液),進行梯度沖提,歷時13分鐘,15種食品添加物同時檢測完成。分析結果顯示,15種食品添加物標準品其標準曲線之決定係數 ( r2 ) 在 0.9907~0.9998 之間,而於蜜餞、醬油及濃糖果漿基質中添加 0.5、1.0、2.0及4.0 μg/g 標準品,回收率介於76.9~121.1%,平均變異係數介於 1.5~13.8%,定量極限為 1.0 μg/g 及 5.0 μg/g。依本實驗建立之方法 (UPLC/MS/MS),檢測35件市售醬油、蜜餞和濃糖果漿產品,共檢出1件濃糖果漿違法同時添加糖精和甜精、1件蜜餞超量添加苯甲酸、2件蜜餞超量添加甜精、1件蜜餞超量添加糖精。檢體不合格率14.3%,顯示目前市售食品不符規定情形仍然普遍,衛生單位實有必要持續監督與輔導。本方法與衛福部食品藥物管理署 (TFDA) 公告之高效液相層析法 (HPLC) 比較,檢體不需衍生化,僅需1次檢驗流程及測定條件,即能同步快速完成15種防腐劑和人工甜味劑分析,為更準確、快速、高效率且環保的分析方法,可做為實驗室常規檢測及鑑定食品中防腐劑及人工甜味劑之檢驗方法參考。







The preservatives can restrict to germ growing and commonly added to various foods and cosmetics in order to prevent the growth of yeasts,,molds, and bacteria. The artificial sweeteners have high sweetness and low caloric properties which usually be used to replace sμgar and other caloric ingredients. In recent years, the occurrence of excessive or illegal addition of preservatives and artificial sweeteners into foods has become a primary concern in Taiwan, so it is necessary to develope simple, rapid, and accurate analytical methods.
A ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC/MS/MS) method with electrospray ionization is developed for simultaneous analysis of 11 preservatives and 4 artificial sweeteners in foods. Data acquisition under MS/MS for preservatives and artificial sweeteners was achieved by applying multiple reactions monitoring (MRM). The sample preparation procedure only needs solvent extraction with 50% methanol (v/v) before the analying by using present UPLC/MS/MS method with electrospray ionization. The LC separation is conducted on an Acquity UPLC® BEH C18 column (1.7 μm,, 2.1 × 100 mm) with gradient elution of 10 mM ammonium acetate in 10% methanol solution and 10 mM ammonium acetate in 90% methanol solution as the mobile phase. Under the optimum conditions, calibration curves are linear (r2) 0.9907 ~ 0.9998 within a studied range of concentrations, the limits of quantitation (LOQ, S/N > 10) are 1.0 μg/g and 5.0 μg/g, the recoveries spiked in instant samples ranged from 76.9 to 121.1% and the coefficients of variation were below 13.8%. As an application of the method present, various samples of preserved fruits, syrup and soy sauces are analyzed to determine preservatives and artificial sweeteners. The present method for samples analysis only required short time and a few organic solvent. Comparing to Taiwan Food and Drug Administration (TFDA) official HPLC method, the present method is simple, rapid, and accurate for identification and quantification of preservatives and artificial sweeteners, and is suitable for routine analysis with large amount samples.

目錄
中文摘要 I
Abstract III
目錄 VII
表目錄 IX
圖目錄 XI
壹、前言 1
貳、文獻回顧 4
一、食品防腐劑簡介 4
(一)常用防腐劑理化特性 8
(二)防腐劑之安全性 12
(三)我國防腐劑的使用範圍及限量標準 12
二、人工甜味劑之簡介 13
(一)人工甜味劑之理化特性 17
(二)人工甜味劑之安全性 18
(三)我國人工甜味劑的使用範圍及限量標準 19
三、防腐劑與人工甜味劑之測定方法 21
(一)薄層層析法 21
(二)分光光度法 22
(三)氣相層析法 22
(四)毛細管電泳法 23
(五)高效液相層析法 24
(六)層析質譜法 26
四、高效液相層析質譜儀 31
(一)電噴灑游離法 32
(二)串聯質譜儀 37
(三)串聯質譜儀之離子掃描模式 38
參、材料與方法 40
一、材料 40
二、儀器設備與裝置 42
三、試劑之調製 43
四、實驗流程設計 46
五、分析條件及鑑別含量測定 47
六、添加回收試驗 54
七、定量極限 54
肆、結果與討論 56
一、超高液相層析之最適條件 56
(一)移動相沖提程序之探討 56
(二)醋酸銨修飾劑濃度之探討 57
(三)萃取溶劑比例之選擇 60
二、串聯式液相質譜儀之最適分析條件 62
三、多重反應偵測之結果 64
四、線性關係 65
五、基質效應之影響 65
六、準確度 66
七、精密度 67
八、定量極限 68
九、樣品稀釋倍數之探討 68
十、市售產品中防腐劑和人工甜味劑之含量分析 69
十一、國內公告HPLC與UPLC/MS/MS之方法比較 70
伍、結論 73
陸、參考文獻 75
柒、表 84
捌、圖 94

表一、97年至101年台灣地區市售食品防腐劑和人工甜味劑抽驗結果 5
表二、防腐劑之抗菌作用特性 7
表三、常用食品防腐劑之使用範圍及限量標準 9
表四、人工甜味劑甜度與生化代謝能量 14
表五、常用人工甜味劑之使用範圍及限量標準 16
表六、防腐劑和人工甜味劑之毒性 20
表七、超高效液相層析之移動相梯度程序 48
表八、串聯質譜儀最適參數條件 50
表九、質譜分析相對離子強度最大可容許範圍 53
表十、本UPLC/MS/MS法分析防腐劑及人工甜味劑之多重反應偵測參
數 84
表十一、本 UPLC/MS/MS 法分析防腐劑與人工甜味劑之線性關係 85
表十二、本UPLC/MS/MS法分析蜜餞、醬油及濃糖果漿之基質效應 86
表十三、本 UPLC/MS/MS 法分析防腐劑之回收試驗結果 87
表十四、本 UPLC/MS/MS 法分析人工甜味劑之回收試驗結果 88
表十五、不同基質中之同日內及異日間重複性及平均變異係數分析 89
表十六、本UPLC/MS/MS法與公告HPLC分析防腐劑及人工甜味劑之
定量極限比較 90
表十七、本UPLC/MS/MS法與衛福部公告HPLC法檢驗食品中防腐劑
和人工甜味劑之結果 91
表十八、本UPLC/MS/MS法與衛福部公告HPLC法在萃取及分析時間
之比較 92
表十九、本UPLC/MS/MS法與衛生福利部公告HPLC法之比較 93


圖一、HPLC串聯質譜儀簡易構造圖 31
圖二、GC/MS和LC/MS搭配不同游離化技術應用於各式樣品分析之情
形 33
圖三、電噴灑游離化裝置 34
圖四、電噴灑游離原理 35
圖五、串聯質譜儀構造圖 38
圖六、檢體萃取之流程 45
圖七、11種防腐劑和4種人工甜味劑之質譜總離子層析圖 94
圖八(一)、移動相中醋酸銨濃度對添加1.0 μg/mL標準品質譜波峯面積之
變異係數 95
圖八(二)、移動相中醋酸銨濃度對添加2.5 μg/mL標準品質譜波峯面積之
變異係數 96
圖八(三)、移動相中醋酸銨濃度對添加5 μg/mL標準品質譜波峯面積之變異係數 97
圖九、不同比例萃取溶劑之回收率分析 98
圖十、毛細管電壓對3.0 μg/mL標準品離子訊號強度之影響 99
圖十一、進樣錐電壓對3.0 μg/mL標準品離子訊號強度之影響 100
圖十二、碰撞能量對3.0 μg/mL標準品離子訊號強度之影響 101
圖十三、去溶媒氣體流速對3.0 μg/mL標準品離子訊號之影響 102
圖十四(一)、本UPLC/MS/MS法檢測防腐劑多重反應偵測層析圖 103
圖十四(二)、本UPLC/MS/MS法檢測防腐劑多重反應偵測層析圖 104
圖十四(三)、本UPLC/MS/MS法檢測防腐劑多重反應偵測層析圖 105
圖十四(四)、本UPLC/MS/MS法檢測人工甜味劑多重反應偵測層析圖
106
圖十五、本UPLC/MS/MS法檢測醬油、蜜餞及濃糖果漿之多重反應偵
測層析圖 107


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