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        高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定釀酒原料中10種真菌毒素

        2018-10-16 08:06:06周韓玲廖勤儉宋廷富安明哲李楊華王小琴
        釀酒科技 2018年9期
        關(guān)鍵詞:黃曲霉甲酸內(nèi)標

        周韓玲,廖勤儉,宋廷富,安明哲,李楊華,王 芳,郭 艷,王小琴,羅 珠

        (宜賓五糧液集團有限公司技術(shù)中心,四川宜賓644007)

        真菌毒素(Mycotoxins)是某些真菌產(chǎn)生的二級代謝產(chǎn)物,目前已知的真菌毒素有300多種,在糧食谷物中較受關(guān)注的真菌毒素主要有黃曲霉毒素(Aflatoxins)、赭曲霉毒素A(Ochratoxin A)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)、玉米赤霉烯酮(Zearalmone,ZEN)、HT-2毒素(HT-2)、T-2毒素(T-2)、展青霉素(patulin,PAT)、雜色曲霉毒素(Sterigmatocystin,ST)等,其中,糧食中污染的黃曲霉毒素主要有黃曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)、黃曲霉毒素B2(Aflatoxin B2,AFB2)、黃曲霉毒素G1(Aflatoxin G1,AFG1)和黃曲霉毒素G2(Aflatoxin G2,AFG2)4種[1]。真菌毒素被歸類為比合成污染物、食品添加劑或農(nóng)藥殘留更重要的食源性風險因子,其中,黃曲霉毒素B1被公認為是目前具有強致癌力的天然物質(zhì)之一[2]。真菌毒素廣泛存在于以糧谷為原料的食品和飼料中,我國針對食品中的真菌毒素制訂了限量標準,對食品中黃曲霉毒素B1的最高允許量為:玉米、花生及其制品中不得超過20 μg/kg;大米及食用油類不得超過10 μg/kg;其他糧食、豆類及發(fā)酵食品中不得超過5 μg/kg;小麥、面粉、玉米及玉米粉中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇不得超過1000 μg/kg;小麥、玉米中玉米赤霉烯酮的限量為60 μg/kg[3]。

        真菌毒素的檢測方法有酶聯(lián)免疫法(ELISA)、薄層層析色譜法(TIC)、液相色譜法(HPLC)、液相與質(zhì)譜聯(lián)用檢測法(LC-MS)等。ELISA法具有前處理簡單、特異性強、靈敏度高等特點,但是該方法存在一定的假陽性;TIC法無需昂貴設(shè)備,成本低,但是操作復雜,精確度低;HPLC法穩(wěn)定性好、靈敏度高,但是該法只依靠保留時間定性,存在一定的假陽性,且該法一次只能檢測同一類毒素,無法做到多種真菌毒素的同時檢測。LC-MS法依靠目標化合物的保留時間和分子結(jié)構(gòu)信息定性,準確性好,具有靈敏度高、雜質(zhì)影響小的特點,可同時分析多種真菌毒素[4-5]。本試驗采用黃曲霉毒素免疫親和柱和多功能柱對樣品進行凈化,利用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析,其中,AFB1、AFB2、AFG1、AFG2采用外標法定量,HT-2、T-2、ST、DON、ZEN、PAT這6種毒素使用內(nèi)標法定量,方法穩(wěn)定性好,靈敏度高,適用于釀酒原料中多種真菌毒素的分析。

        1 材料與方法

        1.1 材料、試劑及儀器

        原料樣品:小麥、大米、玉米、糯米、高粱,五糧液股份有限公司提供。

        儀器設(shè)備:5500三重四極桿液相質(zhì)譜儀(美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司);5810R冷凍離心機(德國Eppendof公司);百分之一天平(梅特勒-托利多公司);十萬分之一天平(梅特勒-托利多公司);振蕩器(德國IKA公司);固相萃取儀(上海安譜有限公司);旋風磨(福斯公司);超純水制備儀(美國Millipore公司)。

        試劑耗材:甲醇(LC-MS級,美國Merck公司);甲酸(美國fisher公司);真菌毒素標準品:AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、HT-2、T-2、ST、DON、ZEN、PAT(99%,百靈威試劑公司);真菌毒素同位素內(nèi)標:13C22-HT-2、13C24-T-2、13C18-ST、13C7-PAT、13C15-DON、13C18-ZEN(25.1 mg/L,Romer公司),真菌毒素免疫親和柱(Romer公司);Mycosep 226多功能凈化柱(Romer公司)。

        1.2 標準溶液的配制

        真菌毒素標準溶液的配制:分別準確稱取AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、HT-2、T-2、ST、DON、ZEN、PAT各0.00010 g,分別以甲醇定容至10 mL,配成濃度為100 mg/L的儲備液;稱取0.00010 g PAT,以0.2%甲酸水溶液定容至10 mL,配成濃度為100 mg/L的儲備液,分別吸取一定量的HT-2、T-2、ST、DON、ZEN、PAT標準儲備液,以甲醇定容至5 mL,配制混合標準溶液(1),混合標準溶液(1)中HT-2、T-2、ST、DON、ZEN、PAT濃度分別為1 mg/L、1 mg/L、40 μg/L、40 μg/L、10 mg/L、2 mg/L。分別吸取一定量的AFB1、AFB2、AFG1、AFG2標準儲備液,以甲醇定容至5 mL,配制混合標準溶液(2),混合標準溶液(2)中AFB1、AFB2、AFG1、AFG2濃度均為200 μg/L。

        真菌毒素同位素內(nèi)標的配制:分別吸取一定量的13C22-HT-2、13C24-T-2、13C18-ST、13C18-ZEN、13C7-PAT、13C15-DON標準溶液,各以甲醇定容至5 mL,制備內(nèi)標儲備液,使得各內(nèi)標濃度分別為1 mg/L、1 mg/L、100 μg/L、100 μg/L、1 mg/L、1 mg/L。

        以20%甲醇稀釋混合標準溶液(1)和混合標準溶液(2),配成一系列的標準溶液,每個標準溶液中含有13C22-HT-2、13C24-T-2、13C18-ST、13C18-ZEN、13C7-PAT、13C15-DON濃度分別為10 μg/L、10 μg/L、0.5 μg/L、0.5 μg/L、20 μg/L、100 μg/L。

        1.3 液相色譜、質(zhì)譜條件

        液相色譜條件:色譜柱:C18柱(100 mm×2.1 mm,1.8 μm),相:A:5 mmol/L甲酸銨溶液,B:甲醇。洗脫梯度:0 min,80%A;5 min,50%A;7~10 min,2%A;11~15 min,80%A。流速:0.2 mL/min。柱溫:30 ℃。進樣體積:5 μL。

        質(zhì)譜條件:電噴霧離子源(ESI);檢測方式:多離子反應(yīng)監(jiān)測(MRM);毛細管電壓:5500 V(ESI+),4500 V(ESI-);氣簾氣:35 psi;碰撞氣:8 psi;離子源溫度:550 ℃;加熱氣1:55 psi;加熱氣2:55 psi。其他質(zhì)譜采集參數(shù)見表1。

        1.4 樣品前處理

        樣品前處理(1):稱取粉粹后的樣品5.00 g,加入一定量的6種真菌毒素同位素內(nèi)標,加入84%的乙腈20 mL,振蕩1 h后8000 r/min離心10 min,取上清液8 mL于Mycosep 226多功能柱的套管中,緩慢將柱芯推入試管底部,取4 mL套管中的凈化液,50℃下N2吹至干,以20%甲醇定容至1 mL,渦旋混勻,過0.22 μm濾膜,進LC-MS/MS分析6種毒素含量[6]。

        樣品前處理(2):稱取粉粹后的樣品5.00 g,加入84%的乙腈20 mL,振蕩1 h后以8000 r/min離心10 min,取上清液4 mL,加入PBS緩沖液(pH7.4,含1%tritonX 100)46 mL,以約2 mL/min的速度上黃曲霉毒素免疫親和柱,待樣液滴完后,以2×10 mL超純水淋洗免疫親和柱,抽干,以2×1 mL甲醇洗脫,抽干,收集全部洗脫液,50℃下N2吹至干,以20%甲醇定容至1 mL,渦旋混勻,過0.22 μm濾膜,進LC-MS/MS分析4種黃曲霉毒素含量[7]。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 流動相的選擇

        本實驗考察了乙腈-水、甲醇-水、乙腈-0.1%甲酸水、甲醇-0.1%甲酸水、乙腈-5 mmoL/L甲酸銨、甲醇-5 mmoL/L甲酸銨作為流動相的結(jié)果,實驗表明,以甲醇作為流動相時,質(zhì)譜信號強于以乙腈作為流動相時的質(zhì)譜信號,以甲醇-水、甲醇-0.1%甲酸水、甲醇-5 mmoL/L甲酸銨作為流動相時,標準品的質(zhì)譜信號強度相差不大,但是,以甲醇-5 mmoL/L甲酸銨作為流動相時,樣品中目標化合物信號明顯強于以甲醇-水、甲醇-0.1%甲酸水作為流動相時的信號。因此,最終選擇甲醇-5 mmoL/L甲酸銨作為本實驗的流動相。

        2.2 質(zhì)譜條件的選擇

        本實驗對10種真菌毒素及6種同位素內(nèi)標的離子化方式、去簇電壓、碰撞電壓等進行了優(yōu)化,結(jié)果見表1。

        表1 真菌毒素質(zhì)譜條件

        2.3 前處理方法及內(nèi)標的選擇

        本實驗采用多功能凈化柱對樣品進行凈化處理,其原理是提取液通過不同類型的吸附劑裝填而成的柱體,吸附劑吸附雜質(zhì)而不吸附目標物,從而達到樣品凈化的目的,在本實驗中,采用Mycosep 226多功能凈化柱對高粱、玉米、小麥、大米、糯米樣品進行凈化,不用內(nèi)標校正時,10種真菌毒素回收率偏低,均低于65%,其原因可能是吸附劑對真菌毒素有一定的吸附作用,也可能是多功能柱除雜不完全,基質(zhì)中雜質(zhì)對測定有一定的干擾,因此,本實驗采用6種同位素13C22-HT-2、13C24-T-2、13C18-ST、13C7-PAT、13C15-DON、13C18-ZEN分別作為HT-2、T-2、ST、PAT、DON 、ZEN的內(nèi)標;而市場上所售黃曲霉毒素同位素標品濃度低,價格昂貴,不適用于企業(yè)大量樣品的監(jiān)測,因此,在本實驗中,4種黃曲霉毒素采用外標法進行定量,所采用的預處理柱為黃曲霉毒素免疫親和柱,使用1支免疫親和柱即可處理1個樣品中的4種毒素,結(jié)果穩(wěn)定,方法可靠。

        表2 10種真菌毒素的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限

        2.4 方法的線性范圍、檢出限與定量限

        HT-2、T-2、ST、ZEN、DON、PAT采用內(nèi)標法定量,以待測化合物和各自的峰面積為縱坐標,以待測化合物的濃度為橫坐標進行回歸分析,AFB1、AFB2、AFG1、AFG2采用外標法定量,以待測化合物峰面積為縱坐標,以待測化合物的濃度為橫坐標進行回歸分析,得到線性方程和相關(guān)系數(shù),分別取空白高粱粉和大米粉作為基質(zhì),添加不同量的混合標準溶液(1),按1.4中樣品前處理(1)處理,添加不同量的混合標準溶液(2),按1.4中樣品前處理(2)處理,分析測定后,按照S/N=3計算各化合物的檢出限,按S/N=10計算各化合物的定量限,結(jié)果見表2,10種真菌毒素及6種同位素內(nèi)標MRM色譜圖見圖1至圖18。

        圖1 正模式下6種毒素和3種同位素內(nèi)標MRM色譜圖

        圖2 AFB1 MRM色譜圖

        圖3 AFB2 MRM色譜圖

        圖4 AFG1 MRM色譜圖

        從表2可看出,10種真菌毒素在各自的線性范圍內(nèi),線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)(R)均不低于0.998,各種真菌毒素的檢出限及定量限低,能滿足日常測樣的要求。

        2.5 加標回收率及精密度實驗

        圖5 AFG2 MRM色譜圖

        圖6 ST MRM色譜圖

        圖7 13C18-ST MRM色譜圖

        圖8 HT-2 MRM色譜圖

        圖9 13C22-HT-2 MRM色譜圖

        圖10 T-2 MRM色譜圖

        圖11 13C24-T-2 MRM色譜圖

        圖12 負模式下3種毒素和3種同位素內(nèi)標MRM色譜圖

        圖13 PAT MRM色譜圖

        圖14 13C7-PAT MRM色譜圖

        圖15 DON MRM色譜圖

        圖16 13C15-DON MRM色譜圖

        圖17 ZEN MRM色譜圖

        圖18 13C18-ZEN MRM色譜圖

        取空白高粱、大米樣品,分別添加不同濃度的混合標準溶液(1)和混合標準溶液(2),分別按照.4中前處理方法(1)和前處理方法(2)處理,進行加標實驗,每個加標水平平行測定5次,計算各種真菌毒素的回收率和精密度,結(jié)果見表3,采用內(nèi)標法定量的6種真菌毒素在3個水平下平均加標回收率為77.96%~116.2%,相對標準偏差為0.88~4.83。采用外標法定量的4種黃曲霉毒素在3個水平下平均加標回收率為61%~102.7%,相對標準偏差為1.11%~8.61%,其中,AFB2前處理損失最大,加標回收率相對較低,為61%~76%,AFG2加標回收率最好,為85.0%~102.7%。

        表3 10種真菌毒素的加標回收率和精密度(n=5)

        2.6 實際樣品的測定

        按上述建立的檢測方法對五糧液公司釀酒所使用的高粱、玉米、小麥、大米、糯米中真菌毒素含量進行了檢測,結(jié)果表明,5種釀酒原料中均未檢出上述10種真菌毒素。

        3 結(jié)論

        建立了基于高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的釀酒原料中10種真菌毒素的檢測方法,使用黃曲霉毒素免疫親和柱和Mycosep 226多功能柱可實現(xiàn)高粱、玉米、小麥、大米、糯米中10種毒素的凈化。實驗表明,該方法靈敏度高,穩(wěn)定性好,適用于釀酒原料中10種真菌毒素的檢測。

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