元素分析-稳定同位素质谱同时测定δ13C/δ15N在原料乳粉检验中的应用

建立了元素分析-稳定同位素质谱(EA-IRMS)同时测定原料奶粉中δ13 C/δ15 N的检测方法。该方法稳定性(标准偏差):参考气体δ13 C<0.02‰/δ15 N<0.04‰、实际样品δ13C<0.18‰/δ15 N<0.06‰;线性(斜率):参考气体δ13 C<0.04/δ15 N<0.01,实际样品δ13C<0.04/δ15 N<0.01,长期稳定性能满足以上指标。对来源各异的原料乳粉(含半成品原料、牛初乳粉)持续性的检测结果表明,多种原料乳粉均有各自稳定且差异性显著的δ13 C区间:新西兰(-26‰～-29‰)、澳大利亚(-26‰～-27‰)、美国(-16‰)、丹麦(-22‰～-24‰)、内蒙古(-25‰)、新疆/宁夏(-17‰～-22‰)。同时在半成品原料乳粉中,δ13C值在1段到3段呈现规律性变大的趋势,而δ15 N无明显变化,多集中在6‰～8‰这一区间。对部分原料乳粉中可能非法加入的,用以提高乳粉中氮含量的外源物质进行测定发现,常见化工类高氮化合物如尿素、三聚氰胺δ15 N为负值,与原料奶粉及其他蛋白类高氮物有显著差异。将三聚氰胺作为添加物,按提高蛋白含量10%的比例加入某一原料乳粉中,经过此方法检测,发现其δ15 N从6.344‰降至5.660‰。EA-IRMS技术具有较好的稳定性和重现性,降低了操作难度和成本,可以应用到企业中作为监控原料乳粉来源和质量品质稳定性的方法。     

元素分析-同位素比质谱法测定葡萄酒中乙醇δ 13C值

比较了旋转蒸发仪、全玻璃蒸馏装置和全自动蒸馏控制系统3种蒸馏方法,对葡萄酒乙醇δ13C值的影响,确定了元素分析-同位素比质谱仪(Elementary analysis-isotope ratio mass spectrometer)最佳测定条件,建立了元素分析-同位素比质谱法测定乙醇δ13C值方法。在重复性和再现性条件下,对乙醇标准及葡萄酒乙醇δ13C值进行测定,标准偏差低于0.25‰。检测食品同位素分析技术-能力测试计划(FIT-PTS)两个葡萄酒样品乙醇δ13C值,与给定值相差0.2‰。采用液相色谱-同位素比质谱法(Liquid chromatography-isotope ratio mass spectrometry)与本方法分别对16个国家和地区40个葡萄酒样品的乙醇δ13C值测定,其结果为!23.90‰~28.29‰,且两种检测方法的检测结果差值︳Δδ(EA-LC)max︳<0.3‰,具有较强的相关性(R2=0.9749)。本方法无同位素分馏,适用于葡萄酒中乙醇δ13C值测定。     

稳定同位素比质谱法测定苹果和浓缩苹果汁的δ13C值

用从国际原子能机构溯源得到的橄榄油标准物质[Cat No.B 2172-Batch 3130,其δ13CPDB为(-28.51±0.16)‰]作标准,应用稳定同位素比质谱法测定了苹果和苹果汁的δ13 C值,并以此确定国产苹果的δ13 C值的范围和鉴定制成的果汁的质量。苹果样品去皮后切碎,打成糊状,离心后取其上清液,在75℃加热2～3h至呈黏稠状液体,冷却至室温。此时其糖度约为70Brix。浓缩苹果汁样品是黏稠液体,其糖度一般也在70Brix左右。取2μL上述样品置于锡杯中,按方法处理后供质谱分析。标准物质的进样量为2μL。按所测得碳的稳定同位素13C与12C的比值代入所给公式计算δ13 C值。结果表明:方法的精密度较好,其相对标准偏差(n=11)均小于0.021%。根据测定结果发现,我国苹果的δ13C值在-29.1‰～-23.33‰之间。     

反硝化细菌法结合痕量气体分析仪/同位素比质谱仪分析水体硝酸盐氮同位素组成

建立了反硝化细菌法结合疫量气体分析仪(TraceGas)/同位素比质谱仪分析水体硝酸盐氮同位素组成的方法.对反硝化细菌生长、培养条件和方法的精密度及稳定性进行了分析,并利用标准样品USGS34研究了样品反硝化孵育时间、TraceGas捕集N2O气体时间对δ15N测定的影响.结果表明:恰当的氧气量才能培养出有效的反硝化细菌;本方法精密度及稳定性较好,同一制备时间内硝酸盐δ15N的SD在0.09‰～0.14‰之间,6个月内SD为0.12‰;样品反硝化孵育3～24 h可以得到稳定的δ15N; TraceGas捕集时间为500 s时得到的δ15N校正值与真实值最接近.应用本方法对养殖场污水和灌溉井水的硝酸盐δ15N进行了测定.     

液相色谱-同位素比质谱法同时测定葡萄酒中甘油和乙醇的δ13C值

采用液相色谱-同位素比质谱(LC-IRMS)技术建立了同时测定葡萄酒中甘油和乙醇δ13C值的分析方法。优化了葡萄酒中影响甘油和乙醇色谱分离的条件。方法的精密度和准确度分别为0.15‰~0.26‰和0.11‰~0.28‰。对40个葡萄酒样品进行了测定,甘油和乙醇的δ13 C值分别为-26.87‰~-32.96‰、-24.06‰~-28.29‰,两者具有较强的相关性(R=0.82)。该方法不需要复杂的样品预处理,在相同条件下同时测定甘油和乙醇的δ13C值,较传统方法简单、快速。     

稳定同位素法测定大豆水溶性蛋白质中碳、氮、氧、氢稳定同位素比值及其在产地溯源鉴定中的应用

利用元素分析-同位素比质谱仪(EA-IRMS)测定了来自美国、巴西、阿根廷和加拿大产的60份大豆样品中水溶性蛋白质的δ^(13)C、δ^(15)N、δ^(18)O和δ^(2)H值,采用OPLS-DA统计分析方法构建大豆产地溯源模型。大豆水溶性蛋白质δ^(13)C、δ^(15)N、δ^(18)O和δ^(2)H值分别为-24.675‰~-29.490‰,-1.595‰~2.537‰,15.749‰~25.127‰,-33.504‰~-118.697‰。比较PCA和OPLS-DA两种统计分析方法显示,OPLS-DA统计分析方法建立的大豆产地溯源鉴别模型识别准确率更高,δ^(15)N、δ^(2)H、δ^(18)O和δ^(13)C在溯源模型中对产地识别的贡献度VIP值分别为1.069,1.045,1.035,0.834。大豆水溶性蛋白质δ^(13)C、δ^(15)N、δ^(18)O和δ^(2)H产地溯源OPLS-DA模型可鉴别美国、加拿大、巴西和阿根廷四个国家生产的大豆样品,在此基础上构建美国与其他3个国家的两两产地识别模型,可准确鉴别美国产大豆,识别准确率为100%。该研究方法和所构建的模型可应用于美国、巴西、阿根廷和加拿大产大豆的产地溯源。     

气相色谱-燃烧-同位素比值质谱法分析氨基酸氮稳定同位素并初步评估水生生物体营养级

氨基酸稳定氮同位素(δ15 N)分析能准确有效地评估生物体的营养级以及氮在食物链中的流动.本研究优化了氨基酸氮同位素的分析方法:样品在酸性条件下水解后,释放出的蛋白质氨基酸经阳离子交换树脂纯化后,衍生为对应的N-新戊酞基,O-异丙醇(N-pivaloyl-isopropyl,NPP)酯,利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(Gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry,GC-C-IRMS)测定其δ15 N.经非极性气相色谱柱DB-5ms分离后,13种氨基酸NPP酯衍生物均可得到良好的基线分离.在样品量不低于20 ng N条件下,GC-C-IRMS方法的精密度优于1‰,测得的δ15 N值与EA-IRMS法测得的δ15 N值没有明显差异.阳离子树脂纯化前后各氨基酸δ15 N值差异低于1‰,表明没有产生明显的同位素分馏.采用本方法成功地估算了阿哈湖生态系统中常见水生生物的营养级,可作为研究氨基酸代谢以及生态系统特征的新方法.     

18O同位素标记定量肽段串联体蛋白质结合同位素稀释-多反应监测质谱的蛋白质绝对定量新方法

建立了定量肽段串联体蛋白质(concatamers of Q peptides, QconCATs)结合¹⁸O同位素标记-多反应监测质谱的蛋白质绝对定量新方法。首先对QconCAT重组蛋白质进行了纯度表征,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)表征结果表明重组蛋白质的纯度在99%以上,相对分子质量约为63.4 kDa。对QconCAT重组蛋白质酶切后的肽段混合物进行质谱分析,并经pFind和pLabel软件处理,验证了目标肽段。还考察了QconCAT重组蛋白质的酶切效率和¹⁸O标记效率,并对QconCAT蛋白质结合¹⁸O标记-同位素稀释-多反应监测质谱方法进行了评价。实验结果表明,采用该方法对腾冲嗜热厌氧菌(Thermoanaerobacter tengcongensis, TTE)中选定蛋白质的肽段进行绝对含量测定时,相对标准偏差小于20%,准确度较高,说明该方法可用于复杂生物样本中蛋白质的绝对定量。更重要的是所建方法不仅解决了细胞培养氨基酸稳定同位素标记(SILAC)技术的重标试剂价格昂贵的问题,也为定量蛋白质组学提供了一种新的方法。     

气相色谱同位素比质谱测定不同产地鱼油中5种不饱和脂肪酸碳同位素比值

以IAEA-600咖啡因(δ13C-27.771‰)作为溯源标准,建立了气相色谱同位素质谱技术测定鱼油中功能因子亚油酸(LIA)、亚麻酸(LNA)、花生四烯酸(ARA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等5种不饱和脂肪酸碳稳定同位素比值δ13C的分析方法。鱼样品先经HCl水解,乙醚液液萃取脂肪,提取的脂肪在2 mol/L KOH-甲醇溶液中反应生成脂肪酸甲酯,采用强极性毛细管气相色谱柱(Sil-88 100 m×0.25 mm×0.2μm)分离,稳定同位素比质谱测定。方法经日内、日间和人员比对验证,表明测定结果稳定,标准偏差小于0.82%。收集了不同产地的241个淡水鱼和深海鱼,对于提取的天然鱼油进行5种不饱和脂肪酸同位素比值分析,测得天然鱼油中5种不饱和脂肪酸同位素比值(δ13C)在-32.87‰~27.07‰之间,经计算,鱼油中不饱和脂肪酸δ13C值与硬脂酸δ13C值之比在-5.79~1.88之间,同时测得了相同的产地、品种鱼油中不饱和脂肪酸δ13C的分布范围,构建了天然鱼油的同位素指纹特征数据库,用于鉴定鱼油真伪。将不同浓度玉米油添加至天然金枪鱼油中进行测定,证明δ13C值的变化与掺入C4植物油量呈良好的线性关系,方法可根据δ13C值的变化鉴别掺假的鱼油。     

牛组织中稳定性同位素碳、氮随饲料变化的研究

研究了饲料组成不同时,牛不同组织中δ13C和δ15N值的变化规律.将9头12～14月龄的青年牛随机分为3组,分别饲喂C4植物含量为100%、50%、0%的饲料,132 d后屠宰.利用同位素比率质谱仪测定了牛尾毛、脱脂牛肉、粗脂肪、各种饲料的δ13C和δ15N值.结果表明,饲喂同种饲料的牛个体间碳、氮同位素组成随着时间的延长差异减小;牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ13C值呈极显著相关性(P＜0.01),并均与C4植物含量呈极显著的相关性(P＜0.01);牛组织中的δ15N值并未随饲料呈现规律性变化.用牛组织中的δ13C值可以预测饲料中C4植物所占的比例,牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪均可作为牛肉溯源的材料.     

AlmN2和AlmN2＋ (m＝1～8)团簇结构与稳定性的量子化学研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-311G*水平上对Al_mN₂和Al_mN₂^＋ (m＝1～8)团簇的几何构型、电子结构、振动频率和分子轨道进行了理论研究. 结果表明, Al_mN₂类团簇的基态结构有两种基本构型, 一种是以N—N键为核心周围与Al原子相配位形成的, 一种是由两个Al_nN (n≤m/2)分子碎片通过共用Al原子或Al—Al键相互结合形成的. 对Al_nN分子碎片相互结合形成结构的绝热电离能讨论得到, m为偶数的团簇比m为奇数的稳定.     

δ-MnO2改性石墨烯气凝胶的制备及电化学性能

通过对还原石墨烯气凝胶(RGOA)进行δ-MnO_2纳米颗粒改性制备出锂离子电池负极,并获得了良好的电化学性能。同时研究了δ-MnO_2的负载量对三维复合RGOA/δ-MnO_2负极材料电化学性能的影响,发现随着δ-MnO_2负载量的增加,锂离子电池性能先增后减,在δ-MnO_2负载量合适时(160 mg)比容量达到最大值(1 701.9 mAh·g~(-1)),该值明显高于δ-MnO_2负极的理论容量1 230 m Ah·g~(-1)。此外,该RGOA/δ-MnO_2-160 mg负极即便在5 A·g~(-1)的大电流下经历600次循环后仍能保持210.5 mAh·g~(-1)的比容量。如此优异的电化学性能归因于RGOA的大比表面积和高导电性,以及δ-MnO_2颗粒的高比容量和高催化活性。此外,三维石墨烯气凝胶中大量的孔洞有利于提供足够的空间负载超细δ-MnO_2颗粒,避免了δ-MnO_2在嵌锂过程中的体积膨胀以及抑制了固液界面保护膜(SEM)的加厚。通过计算赝电容对锂离子电池比容量的贡献,证实RGOA/δ-MnO_2电极的充放电过程为赝电容行为所主导,这也是取得良好比容量和循环性能的另一重要原因。     

稳定同位素标记15N-N,N-二甲基苯胺的合成

以15NH4Cl为同位素标记前体,经与苯甲酰氯胺化、霍夫曼降解得到15N标记苯胺,15N标记苯胺再与对甲苯磺酸酯进行甲基化反应,合成得到一种重要的同位素标记基础试剂15N-N,N-二甲基苯胺.以消耗的15NH4Cl计,三步反应总收率大于58.3%.产品结构经红外(IR)、核磁(NMR)、高效液相(HPLC)、质谱(MS)等表征进行确定,其化学纯度大于99.0%,同位素丰度大于98.4%15N.     

羟基磷灰石负载放射性18F作为分子影像纳米探针在生物医学中的应用

采用简便有效的方法,制备了生物兼容性强、放射性标记羟基磷灰石(HAp)纳米粒子的正电子发射计算机断层显像(PET)纳米探针。在合成HAp纳米粒子的过程中,放射性的~(18)F作为掺杂剂,占据HAp晶格中羟基位置,在短时间内牢固地标记到HAp上。~(18)F不仅标记在纳米粒子的表面,而且还通过强的化学键标记在纳米颗粒的内部。以达到提高标记量并防止辐射泄漏的目的。设计的高标记量的放射性纳米探针应用于动物实验并靶向到达脏器器官。     

元素分析-碳同位素比值质谱法在纯正葡萄汁掺假鉴别中的应用

采用元素分析-同位素比值质谱法(EA-IRMS)对纯正葡萄汁掺假情况进行研究。通过测定152个不同产区纯正葡萄汁的碳同位素比值(δ~(13)C值),初步建立了纯正葡萄汁的同位素数据库。检测结果表明,纯正葡萄汁中糖的δ~(13)C值(δ~(13)CS)范围为-26.92‰~-24.16‰,而有机酸的δ~(13)C值(δ~(13)CO)范围为-27.56‰~-24.99‰。根据上述两个参数,提出了纯正葡萄汁应满足的δ~(13)C值要求:有机酸和糖的差值(Δδ~(13)C_(O-S))在-1.63‰~0.72‰范围内。采用该法对85个市售葡萄汁进行检测,检出31个掺入碳-4植物糖和有机酸的阳性样品。糖浆添加实验的结果表明,该方法可以检测8%以上碳-4植物糖的掺假,能有效鉴别葡萄汁的掺假,在葡萄汁的品质保证方面有很大的实际应用潜力。     

生物体中氨基酸单体碳稳定同位素测试方法研究

氨基酸作为蛋白质的基本组成单位,是重要的生命物质,其单体碳同位素研究在生物地球化学、生态学、生物体代谢和环境科学等领域具有重要意义。该文优化了海参和海藻氨基酸提取和纯化流程,通过N-新戊酰基-O-异丙酯(NPP)方法衍生化后,分别用气相色谱-质谱(GC-MS)和气相色谱-燃烧-同位素比值质谱(GC-C-IRMS)测试其浓度和碳同位素组成。结果显示,15种氨基酸单体的分离效果较好,回收率为46.4%～96.3%,各氨基酸在1.0～16.0μmol/L范围内线性关系良好(r²为0.987～0.999)。15种氨基酸单体衍生物δ¹³C值的标准偏差均小于0.30‰(n=10),在0.6～2.0 mmol/L浓度范围内δ¹³C的平均误差为±0.24‰,方法检出限为0.6 nmol。海参和海藻样品各氨基酸单体δ¹³C值的范围分别为-31.10‰～-8.58‰和-30.53‰～-13.76‰,标准偏差均在0.33‰以内,可满足生物体氨基酸单体碳同位素的测试精度需求。     

元素分析仪-稳定同位素比值质谱仪测定胶乳总固形物碳含量及其稳定碳同位素

应用元素分析仪和稳定同位素比值质谱仪(EA-IRMS)联用技术测定了胶乳总固形物碳含量及其碳同位素比值δ~(13)C。将所采集的新鲜胶乳预先制成胶片,称取(0.500±0.100)mg样品,按EA仪器工作条件对其碳含量进行测定。分别用碳元素基准物质(尿素、天门冬氨酸、葡萄糖、蔗糖),在EA工作条件下测其碳元素,以碳质量为横坐标,CO_2峰面积为纵坐标制得标准曲线,结果表明其线性关系良好。对EA-IRMS系统作了稳定性和线性试验,前者达到小于0.1‰的要求,后者则满足同类仪器小于0.06‰·V~(-1)的要求。此外,还对Craig校正所得样品及3种CRMs的初始校正值作进一步校准的3种校准方法作了比较,结果表明:3种方法中回归法准确度最好,适用于不同性质、不同碳同位素组成的样品;而截距法只能用于碳同位素组成与参考气相近的样品的测量数据的校准;原始回归法则不能有效地消除测定过程中~(17)O的影响和样品燃烧过程中可能存在的同位素分馏的影响而不能用于结果校准。测得胶乳样品的总固形物碳质量分数为81.83%,δ~(13)C_(s-PDB)~M(PDB为国际标准拟箭石化石)为-26.70‰(回归法校准值)。     

土壤铵态氮中氮稳定同位素比值测定前处理方法优化研究

土壤氮素在土壤养分供给和植物生长发育中起着重要作用。利用氮稳定同位素自然丰度或富集标记技术,开展土壤氮循环转化、化肥利用效率和生物有效性等方面的研究,涉及NH4+-N稳定同位素比值的精准测定。本研究在前人基础上,开发了一种快速高通量的铵态氮蒸馏分离方法,并使用次氯酸盐替代了次溴酸盐优化了铵态氮化学转化条件,将转化效率由原方法的25%左右,提高至60%以上。利用新建立的前处理方法结合气体预浓缩装置与稳定同位素质谱仪（PreCon-IRMS）联用系统,分析了不同浓度条件下自然丰度、15N富集和标记的NH4+-N标准溶液中的氮稳定同位素比值。结果表明,新的反应体系下,当铵态氮浓度为0.5 μmol /mL以上时,所有NH4+-N标准样品均能获得较理想的分析精度,其中自然丰度和15N富集参比溶液的NH4+-N的δ15N的精度可控制在0.5‰以内,而15N标记的标准溶液的15N atom%测试精度为0.001~0.006 atom%（CV在0.1~0.3%之间）。所有NH4+-N标准样品的15N测定值与参考值一致,无分馏现象发生。将该方法应用于两种不同土地类型的旱地和稻田土壤浸提液中NH4+-N稳定同位素丰度的测定,也可获得较好的重现性（CV<0.5%）,与原方法测定结果基本一致,且精度更优。优化后的前处理方法操作简单,耗时短,重复性好,适用于土壤溶液铵态氮15N丰度测定的快速、批量前处理。     

MgCl2/Et3N催化合成α,β-不饱和氰代酯

用MgCl₂/Et₃N催化氰乙酸乙酯和芳香醛的缩合反应合成α,β-不饱和氰代酯, 反应可在室温进行. 产率87%～92%.     

液相色谱-同位素比值质谱法研究桔橙汁中柠檬酸碳同位素比值

以国际原子能机构提供的蔗糖(δ13C为-10.449‰)作为溯源标准,建立了液相色谱-同位素比值质谱联用法(LC-IR MS)分析天然柑桔、橙汁中柠檬酸碳同位素比的方法,对不同产地个柑桔、橙子中有机酸碳同位素情况进行了研究。基于建立天然水果的柠檬酸碳同位素δ13C值的数据,提出了柑桔、橙子样品的δ13C值范围。方法将果汁用水稀释后,液相色谱-钙离子交换色谱在线制备柠檬酸,氢型离子交换柱分离柠檬酸后采用液相色谱-稳定同位素比质谱分析,柠檬酸方法检出限为5μg/m L,在2.00~100μg/m L水平时,柠檬酸响应与浓度成线性关系,相关系数为0.9997。方法日内、日间和人员比对结果相对标准偏差小于0.82%。收集不同产地161个橙子、167个柑桔测得天然桔汁中柠檬酸δ13C值在-32.87‰~-27.07‰之间,橙汁柠檬酸δ13C值在-32.73‰~26.01‰之间。采集40个市售柑桔、橙汁样品进行鉴定,检出17个掺有C4植物柠檬酸的的阳性样品,新方法可提高勾兑柠檬酸掺假果汁的鉴别能力。