王玉嬌+聶繼云+閆震+李志霞+程楊+張曉男
摘 要 建立了同時檢測10種常見干果中16種真菌毒素的超高效液相色譜串聯(lián)質譜方法。將干果可食部分加水勻漿,以10 mmol/L檸檬酸乙腈溶液為提取劑,C18為凈化劑,使用ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱分離樣品,在優(yōu)化的洗脫梯度和時間條件下,16種真菌毒素在8 min內實現(xiàn)良好分離,檢出限為0.02~1.00 μg/L; 在線性范圍 (1~200 μg/L) 內線性相關系數(shù)R>0.9981,3個添加水平的平均回收率為70.48%~118.85%,相對標準偏差 (RSD) 為0.3%~11.9%。本方法經(jīng)濟、快速、簡單、高效,能夠滿足不同干果基質中多種真菌毒素同時檢測要求。
1 引 言
我國是干果第一生產(chǎn)大國,主產(chǎn)干果有核桃 (Walnut)、板栗 (Chinese chestnut)、榛子 (Hazelnut)、松子 (Pine nut)、杏仁 (Almond)、無花果干 (Dried fig)、桂圓干 (Dried longan)、紅棗 (Chinese jujube)、葡萄干 (Raisin) 、柿餅 (Dried persimmon) 等。干果對人體生長發(fā)育、增強體質、預防疾病有極好的功效[1,2]。干果生長成熟期(果殼裂開)、采后處理(去殼、清洗等)及儲藏過程中可能被產(chǎn)毒真菌侵染[3]。據(jù)歐盟食品和飼料快速預警體系 (The Rapid Alert System for Food and Feed, RASFF)的通報數(shù)據(jù)顯示,2008~2014年,在被通報的26種食品安全風險因素中,真菌毒素通報數(shù)量始終在前三位,而堅果及其制品和種子類是被通報次數(shù)最多的食品種類[4,5]。在干果中檢出的真菌毒素主要有黃曲霉毒素 (Aflatoxin, AFB1、AFB2、AFG1、AFG2)[6~8]、恩鐮孢菌素 (Enniatine, ENA、ENA1、ENB、ENB1)[8]、白僵菌素 (Beauvericin, BEA)[8]、交鏈孢酚 (Alternariol, AOH)[8]、交鏈孢酚單甲醚(Alternariolmonomethyl ether, AME)[7]、騰毒素(Tentoxin, TEN)[8]、赭曲霉素(Ochratoxin, OTA、OTB)[8~11]、玉米赤霉烯酮(Zearalenone, ZEA)[10~12]、T2毒素[12,13]等16種。我國食品中真菌毒素限量標準(GB2761 2017)對4種毒素(AFB1、OTA、T2和ZEA)作出了限量標準,但只有AFB1的限量標準的適用范圍包括干果產(chǎn)品,標準規(guī)定熟制堅果及籽類中AFB1含量低于5 μg/kg,杏仁、榛子中低于15 μg/kg[14,15]。
多種真菌毒素同時檢測方法包括樣品前處理和儀器分析兩大步,其中以快速(Quick)、簡單(Easy)、經(jīng)濟(Cheap)、高效(Effective)、穩(wěn)定(Rugged)、安全(Safe)得名的QuEChERS前處理方法,具有儀器設備簡單、處理步驟少、可實現(xiàn)多組分同時凈化等優(yōu)點,廣泛用于真菌毒素檢測[16,17]。本研究選擇該樣品前處理方法處理樣品。常用的儀器分析方法有氣相色譜(Gas chromatography, GC)[18],液相色譜(Liquid chromatography, LC)[19,20]以及氣相色譜串聯(lián)質譜 (GCMS)[21]和液相色譜串聯(lián)質譜法 (LCMS)[22,23]等,其中超高效液相色譜串聯(lián)質譜(Ultra high performance liquid chromatographytandem mass spectrometry, UPLCMS/MS)能滿足多組分、高通量、快速定性和定量分析。
如今食品安全備受關注,而相關研究報道涵蓋的干果基質和真菌毒素種類不全面,主要集中在核桃[6,9,12]、無花果干[9,12]、杏仁[10,11]中的黃曲霉毒素[6,9,11,12]、赭曲霉毒素[11~13]。如白春林等[6]對湖北省市售堅果及籽類中的黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2進行了檢測分析,Trucksess等[9]對葡萄干、無花果中的AFB1、OTA進行了檢測分析?,F(xiàn)有的多種真菌毒素檢測方法適用的基質一般為1~ 5種[10,11],液相梯度洗脫時間在8 min以上[7,10,13],如文獻[13]和[29]中建立的檢測方法分別在10 min內實現(xiàn)10種毒素和11種毒素的同時檢測。本研究以我國主產(chǎn)的10種干果為基質,通過對比4種提取劑的提取效果。選擇并優(yōu)化凈化劑用量和液相梯度洗脫條件,建立了干果中16種真菌毒素同時檢測的超高效液相色譜串聯(lián)質譜方法。
2 實驗部分
2.1 儀器、試劑與材料
超高效液相色譜串聯(lián)質譜儀(UPLCMS/MS Xevo TQ, 美國Waters公司); CF16RXII立式大容量高速離心機(日本Hitachi公司); MilliQDirecet 8全自動超純水機(美國 Millipore 公司); ACQUITY UPLC BEHC18色譜柱(100 mm × 2.1 mm, 1.7 μm, 美國 Waters 公司); 九陽料理機(JYLC20, 中國九陽有限公司)。
甲醇、乙腈、乙酸銨、甲酸和檸檬酸(色譜純,美國Thermo Fisher Scientific公司); C18(50 μm, 6 nm)、 PSA (40 μm, 100 g) (美國Varian 公司); 無水MgSO4 (優(yōu)級純,天津市津科精細化工研究所); NaCl (優(yōu)級純,天津市科密歐化學試劑有限公司); 尼龍有機濾膜 (Nylon,美國FINE Scientific公司); 黃曲霉毒素 (AFB1、AFB2、AFG1、AFG2)、赭曲霉素 (OTA、OTB)、玉米赤霉烯酮、T2毒素、恩鐮孢菌素 (ENA、ENA1、ENB、ENB1)、白僵菌素、交鏈孢酚、交鏈孢酚單甲醚和騰毒素標準品(純度≥98%,新加坡Pribolab公司)。endprint
2.2 標準溶液的配制
準確稱取1 mg標準品,ENA、ENA1、ENB、ENB1和BEA標準品用甲醇溶解,其余毒素標準品用乙腈溶解,分別定容至5 mL,均配成200 mg/L的標準儲備液; 準確吸取16種真菌毒素標準儲備液各適量,以乙腈定容,得到10 mg/L的混合標準儲備液,
用10 mmol/L檸檬酸乙腈溶液和空白基質溶液將混合標準液逐級稀釋成200、 100、 50、 20、 10、 5.0、 2.0和1.0 μg/L的混合標準工作液。
2.3 樣品前處理
取10種干果的可食部分100 g,按表1所示加水量勻漿處理; 準確稱取一定量勻漿(表1)于50 mL離心管中,加入10 mL提取液,劇烈振蕩3 min; 加入NaCl(1 g)和無水MgSO4(4 g),劇烈振蕩1 min; 9000 r/min 離心5 min。吸取5 mL上清液于10 mL離心管,加入200 mg C18,渦旋1 min,靜置40 min,過0.22 μm有機濾膜后,待測。
2.4 添加回收實驗
以核桃空白基質為代表,添加100 μg/L的16種真菌毒素標準混合工作溶液,靜置1 h,按2.3節(jié)所述方法進行前處理。
2.5 UPLCMS/MS條件
色譜條件: ACQUITY UPLC BEHC18色譜柱; 柱溫: 40℃; 流動相A為乙腈,B為含0.5%甲酸的10 mmol/L乙酸銨溶液; 梯度洗脫程序: 0.0~1.0 min,5%A; 1.0~3.2 min,5%~50% A; 3.2~5.4 min,50%~95% A; 5.4~7.7 min,95% A; 7.7~8.0 min,95%~5% A。流速: 0.4 mL/min; 進樣體積: 5 μL。
質譜參數(shù): 電噴霧離子源(ESI); 掃描方式: 正負同時掃描; 毛細管電壓: 0.5 kV; 檢測方式: 多反應監(jiān)測(MRM); 離子源溫度: 150℃; 去溶劑氣溫度: 400℃; 去溶劑氣: 氮氣,800 L/h; 錐孔氣: 氮氣,50 L/h。其它參數(shù)見表2。
3 結果與討論
3.1 提取劑的選擇
如圖1所示,參考文獻[23],通過添加回收實驗對比了0.1%甲酸乙腈溶液(a,酸性)、乙腈(b,中性)、乙腈水甲酸(79∶20∶1,V/V)混合溶液(c,酸性極性)和 10 mmol/L
圖1 16種真菌毒素經(jīng)4種提取劑提取的回收率
Fig.1 Recoveries of 16 kinds of mycotoxins by four kinds of extracting agents
1: AFB1, 2: AFG1, 3: AFB2, 4: AFG2, 5: OTB, 6: OTA, 7: T2, 8: ENB, 9: ENB1, 10: ENA, 11: BEA, 12: AOH, 13: ZEA, 14: AME, 15: TEN, 16: ENA1. a, 0.1% formic acid (FA)acetonitrile (ACN); b, ACN; c, ACNwaterTA (79∶20∶1, V/V); d, 10 mmol/L citric acid in ACN.
檸檬酸乙腈溶液(d,酸性)4種提取劑的提取效果。其中c組回收率在120.75%~183.75%之間,不能滿足檢測要求; 其余3組回收率在76.15%~124.30%之間,利用統(tǒng)計分析軟件SAS(STATISTICAL ANALYSIS SYSTEM)分析, b組和d組回收率方差呈現(xiàn)顯著差異,且前者方差大于后者,說明10 mmol/L檸檬酸乙腈溶液提取的16種真菌毒素回收率更接近100%,因此棄用乙腈; 而a組和d組回收率方差無明顯差異,考慮到檸檬酸比甲酸更經(jīng)濟環(huán)保,因此選取10 mmol/L檸檬酸乙腈溶液作為本研究方法的提取劑。
3.2 凈化劑選擇及用量
參考EN 15662[25]中的凈化方法,首先考察PSA和C18對16種真菌毒素的吸附情況,結果見圖2。OTB、OTA和AOH在3個PSA用量(低20 mg/mL、中50 mg/mL、高100 mg/mL)下的回收率都低于51.30%,表明PSA對OTB、OTA和AOH有強烈吸附; 而3個C18用量(低10 mg/mL、中30 mg/mL、高50 mg/mL)下16種真菌毒素平均回收率分別為90.58%、80.07%、76.43%,但C18用量為50 mg/mL時,BEA、ENA、ENA1、ENB和ENB1的回收率低于53.45%。采用50、100、150、200、300和450 mg C18添加量梯度做添加回收實驗,計算樣品基質溶液的基質效應(Matrix effect,ME(ME = B/A×100%,B為目標化合物在空白基質中的響應值,A為目標化合物在提取液中的響應值))[26],通過回收率和基質效應評價凈化效果[26]。由圖3A可見,C18添加量為150、200、300和450 mg時,16種毒素的回收率在75.60%~111.8%之間; C18添加量為200 mg時的基質效應在57.55%~116.44%之間(圖3B),利用SAS軟件分析200 mg C18添加量與其它3種添加量(150、300和450 mg)的基質效應方差差異性,結果200 mg添加量的基質效應方差小于其它3種添加量且差異極顯著,因此選擇添加200 mg的C18進行凈化。但葡萄干、紅棗、柿餅等基質中的色素不能被去除,有待進一步優(yōu)化。
3.3 梯度洗脫時間和條件優(yōu)化
以乙腈(A)和含0.5%甲酸的10 mmol/L乙酸銨溶液(B)為流動相,分別在8、10和15 min內對16種真菌毒素總離子流進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)16種真菌毒素在8 min內完全出峰??疾炝?個梯度洗脫條件(表3)的效果,結果在2.5節(jié)所述梯度洗脫條件(表3a)下,16種真菌毒素(濃度200 μg/L)峰形最佳且分離良好(圖4); 文獻[13]和文獻[28]中建立的檢測方法分別在10 min內同時檢測10種毒素和11種毒素,文獻[29]建立的方法在7 min內同時檢測14種毒素[13,27,29],而本方法在8 min內實現(xiàn)了16種真菌毒素同時檢測,與之前報道的同類方法相比,在更短的時間內實現(xiàn)了更多真菌毒素同時檢測。endprint
3.4 線性范圍及檢出限
在2.5節(jié)所述條件下測定16種真菌毒素標準混合工作液,以峰面積對各真菌毒素進行線性回歸分析,以核桃空白基質樣品為基質,參考文獻[30]利用低濃度添加回收(0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.00、2.00和5.00 μg/L)得出方法檢出限和定量限。16種真菌毒素在1~200 μg/L范圍內線性相關系數(shù)大于0.9981,檢出限為0.02~1.00 μg/L,定量限為0.10~5.00 μg/L(表4),ENB、ENB1、ENA、ENA1、BEA的檢出限與文獻[8]一致,線性相關系數(shù)比文獻[8]略高,而黃曲霉毒素(AFB1、AFB2、AFG1、AFG2)、赭曲霉毒素A、T2毒素和ZEA的檢出限比文獻[29]高,線性范圍窄于該文獻,但本研究同時檢測的真菌毒素種類更多,適用的基質也更廣泛。
3.5 回收率和精密度
用10種干果空白基質進行加標回收試驗,對線性范圍為1~20 μg/L的真菌毒素添加2、10和20 μg/L 的混合標準溶液,對線性范圍在為5~200 μg/L的真菌毒素添加10、20和100 μg/L的混合標準溶液,每個水平進行6次平行實驗,結果見表5。16種真菌毒素的平均回收率在70.48%~118.85%之間,RSD范圍為0.3%~11.9%,能夠滿足10種干果基質中16種真菌毒素同時檢測的需要,且以核桃基質為代表建立的前處理方法適用于其它9種基質。
3.6 實際樣品分析
利用本方法對市售10種干果共30份樣品(每種干果3份樣品)進行檢測。結果表明,17份(核桃2份,板栗2份,榛子1份,松子2份,杏仁1份,無花果3份,桂圓2份,紅棗2份,柿餅2份)樣品被檢出含有真菌毒素。16種真菌毒素除了T2和BEA其它均有檢出,其余14種真菌毒素檢出值為黃曲霉毒素(AFB1、AFB2、AFG1、AFG2)