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高效液相色譜法測定養(yǎng)殖環(huán)境中甲基睪丸酮?dú)埩袅?/h1>
2013-08-07 09:02鄧建朝李來好楊賢慶岑劍偉吳燕燕陳勝軍
食品科學(xué) 2013年10期
關(guān)鍵詞:二氯甲烷底泥液相

鄧建朝,李來好,楊賢慶*,岑劍偉,吳燕燕,陳勝軍,戚 勃

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,國家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心,廣東 廣州 510300)

甲基睪丸酮(17α-methyltestosterone,17α-MeT)又名甲睪酮,甲基睪酮,甲基睪丸素。分子式為C20H30O2,相對分子質(zhì)量為302.45,不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,是一種人工合成的蛋白同化激素。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,甲基睪丸酮作為性別誘導(dǎo)制劑,魚苗期性別分化前投喂,可以誘導(dǎo)性逆轉(zhuǎn)得到單雄性,顯著提高漁業(yè)產(chǎn)量[1-3]。作為一種激素,研究表明極小的殘留即能危害人體健康,如干擾人體內(nèi)激素的平衡,引起婦女出現(xiàn)類似早孕的反應(yīng)及乳房脹、不規(guī)則出血等,影響肝臟功能,致新生兒畸形、溶血及黃疸等一系列副作用。鑒于甲基睪丸酮存在潛在的危害,包括我國在內(nèi)的許多國家都將其列為水產(chǎn)養(yǎng)殖中的禁用藥物。

目前甲基睪丸酮的檢測方法較多,主要有酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme-linked immuno sorbent assay,ELISA)法[4]、氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)法[5-7]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(high performance liquid chromatography-mass spectrometry,HPLC-MS)法[8-10]、毛細(xì)管電泳(capillary electrophoresis,C E)法[11]、化學(xué)發(fā)光法[12]和高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)法[13-15]。其中,酶聯(lián)免疫法作為一種生化檢測方法廣泛用于實(shí)際樣品檢測,其靈敏度高、特異性強(qiáng)、方便快捷,但存在假陽性問題;GC-MS法檢測限低,靈敏度高,但需將樣品經(jīng)過復(fù)雜的衍生化步驟后才能測定,導(dǎo)致前處理過程比較復(fù)雜,不適合大批量樣品的檢測;HPLC-MS法雖然靈敏度和特異性很高,但儀器昂貴,對操作人員要求較高,普及性較差;毛細(xì)管電泳法和化學(xué)發(fā)光法對操作人員要求較高,樣品前處理復(fù)雜,很難在實(shí)驗(yàn)室普及應(yīng)用。對于一些曾經(jīng)使用過甲基睪丸酮的池塘,長時期殘留在水體及底泥中的藥物會對后續(xù)養(yǎng)殖的水產(chǎn)動物造成二次污染,因此,有必要對養(yǎng)殖環(huán)境中的甲基睪丸酮進(jìn)行監(jiān)測評估。而至今養(yǎng)殖水體及底泥環(huán)境中的基睪丸酮的檢測方法尚未見有相關(guān)報道。本研究建立一套利用高效液相色譜檢測養(yǎng)殖池塘水體和底泥中甲基睪丸酮的方法,旨在為研究甲基睪丸酮代謝規(guī)律及監(jiān)測養(yǎng)殖環(huán)境中甲基睪丸酮的殘留提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)材料采自中山市羅非魚規(guī)?;B(yǎng)殖場養(yǎng)殖魚池的水體和底泥。甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%) 德國Dr.Ehrenstorfer GmbH 公司;甲醇(色譜純) 美國Sigma-Aldrich公司;甲醇、乙腈、乙醚、二氯甲烷和冰乙酸等(均為分析純) 廣州化學(xué)試劑廠;實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

1100高效液相色譜儀[配有二極管陣列檢測器(diode array detector,DAD)] 美國Agilent公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 日本Eyela公司;MMV-1000W萃取振蕩儀 日本東京理化器械株式會社;TDZ5-WS低速離心機(jī) 長沙湘智離心機(jī)儀器有限公司;XW-80A微型旋渦混合儀 上海滬西分析儀器廠;GB204型電子分析天平 瑞士Mettler Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 色譜條件

色譜柱:Agilent C18柱(250mm×4.6mm(i.d.),5μm);流動相:甲醇-0.5%乙酸(77:23,V/V);流速:1.0mL/min;柱溫:30℃;進(jìn)樣量:20μL;檢測波長:245nm。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

200μg/mL甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)儲備液:準(zhǔn)確稱取10.0mg 甲基睪丸酮,用甲醇溶解,定容于50mL容量瓶中,于0~4℃避光存放;甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)工作液:準(zhǔn)確吸取適量甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)儲備液,根據(jù)需要用甲醇配制成適當(dāng)質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.3.3 水體樣品前處理

先將水樣用0.45μm膜過濾,除去固體雜質(zhì)。準(zhǔn)確移取100mL水樣于250mL分液漏斗,加入30mL二氯甲烷,振搖5min,靜置,將二氯甲烷層移至100mL的梨形瓶。向分液漏斗再加入30mL二氯甲烷重復(fù)上述步驟一次,靜置分層后,將二氯甲烷層并入同一梨形瓶,于45℃條件下減壓蒸發(fā)至近干。殘留物用1.0mL甲醇溶解,取溶解液過0.45μm微孔濾膜,供液相色譜測定。

1.3.4 底泥樣品前處理

稱取10.0g試樣于100mL聚丙烯離心管中,加入20mL甲醇,加塞劇烈振蕩提取10min,以4000r/min離心10min,將上清液移至雞心瓶中,向原離心管中加入20mL甲醇,重復(fù)上述步驟一次,合并提取液于梨形瓶中。在45℃水浴條件下減壓蒸發(fā)至近干,殘留物用1.0mL甲醇溶解,過0.45μm微孔濾膜,供液相色譜測定。

1.3.5 計算公式

水體中甲基睪丸酮的含量按公式(1)計算。

式中:cx為試樣中甲基睪丸酮含量/(μg/L);cs為標(biāo)準(zhǔn)溶液中甲基睪丸酮含量/(μg/mL);A為試液峰面積響應(yīng)值;As為標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積響應(yīng)值;V為試液定容體積/mL;V0為試樣體積/mL。

底泥中甲基睪丸酮的含量按公式(2)計算。

式中:cx為試樣中甲基睪丸酮含量/(μg/kg);cs為標(biāo)準(zhǔn)溶液中甲基睪丸酮含量/(μg/mL);A為試液峰面積響應(yīng)值;V為試液定容體積/mL;As為標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積響應(yīng)值;m為試樣質(zhì)量/g;W為含水率/%。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件的優(yōu)化

2.1.1 流動相的選擇

流動相優(yōu)化過程中,以甲醇為有機(jī)相,分別選擇水、0.5%乙酸溶液、50mmol/L乙酸銨溶液(pH4.5)作為水相,比較分離效果。結(jié)果表明,水相為0.5%乙酸和50mmol/L乙酸銨(pH4.5)時,能夠減少峰形拖尾,鑒于鹽溶液會影響分離柱的使用壽命,本實(shí)驗(yàn)選用0.5%的乙酸作為水相。由于底泥樣品中成分復(fù)雜,甲醇提取液中雜質(zhì)較多,如果甲醇在流動相中所占體積過大,樣品中雜質(zhì)峰對目標(biāo)物干擾嚴(yán)重,綜合考慮,采用甲醇-0.5%乙酸體積比為77:23時,峰型較好,目標(biāo)峰和雜質(zhì)峰能夠完全分離。

2.1.2 取樣量和進(jìn)樣量的選擇

由于甲基睪丸酮在水體中殘留較少,試樣提取時,取樣量過小則不利于監(jiān)控,取樣量過大又造成操作上的困難,最后取樣量選擇100mL。底泥本身含雜質(zhì)成分較多,取樣量過大,雜質(zhì)的干擾變大,最后選擇10g作為土樣的取樣量。由于提高色譜進(jìn)樣量可以降低實(shí)際樣品檢測限,比較了進(jìn)樣量為10、20、30、40μL和50μL條件下甲基睪丸酮的分離情況。結(jié)果表明,隨著進(jìn)樣量的增大,目標(biāo)峰的峰寬變寬,峰高變低,加大了樣品中雜質(zhì)的干擾。進(jìn)樣量太小,不利于實(shí)際試樣的測定,綜合考慮以上因素,進(jìn)樣量選用20μL。

2.1.3 檢測波長的選擇

圖 1 甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖Fig.1 Chromatogram of 17α-Met standard solution

圖 2 水體中甲基睪丸酮加標(biāo)色譜圖Fig.2 Chromatograms of blank water with and without spiked 17α-MeT (5 μg/L)

圖 3 底泥中甲基睪丸酮加標(biāo)色譜圖Fig.3 Chromatograms of blank sediment with and without spiked 17α-MeT (5 μg/L)

取某一濃度甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)品,用液相自帶光電二極管陣列檢測器從190~400nm波長處進(jìn)行掃描,結(jié)果顯示甲基睪丸酮的最大吸收波長在245nm處。因此,檢測波長選擇245nm。

在優(yōu)化的色譜條件下,甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)品典型色譜圖見圖1,相對保留時間約為7.9min,峰形尖銳,對稱。加標(biāo)池塘水體和底泥色譜圖見圖2、3。

2.2 提取溶劑的選擇

根據(jù)甲基睪丸酮的性質(zhì)及環(huán)境樣品的特點(diǎn),水體中的甲基睪丸酮?dú)埩艨梢酝ㄟ^二氯甲烷進(jìn)行液-液萃取。底泥中的甲基睪丸酮分別采用甲醇、乙腈、乙醚、二氯甲烷等作為提取溶劑進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。當(dāng)?shù)啄嗉訕?biāo)質(zhì)量濃度為50.0μg/kg時,甲醇、乙腈、乙醚作為提取溶劑對底泥中甲基睪丸的提取率分別為97.6%、101%和93.7%。結(jié)果表明,除二氯甲烷,幾種有機(jī)溶劑對甲基睪丸酮的提取率均較高。二氯甲烷可使底泥嚴(yán)重變性,凝成一團(tuán),將底泥中有機(jī)膠體(腐殖質(zhì))中的雜質(zhì)提取出來,懸浮于溶液中,給后期處理和測定造成很大麻煩。底泥本身含有一定量水,采用乙醚提取后,經(jīng)過離心,乙醚和水相分層,也增加了后期處理的難度。相比之下,甲醇和乙腈的提取效果最好,從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性考慮,最后選用甲醇作為提取溶劑。

2.3 線性關(guān)系與檢測限

用甲醇配制質(zhì)量濃度依次為0.0500、0.100、0.500、1.00、10.0μg/mL和50.0μg/mL的甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)溶液,測定其峰面積相應(yīng)值,以峰面積對應(yīng)的質(zhì)量濃度做工作曲線。當(dāng)進(jìn)樣量為20μL時,甲基睪丸酮在質(zhì)量濃度為0.0500~50.0μg/mL的范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,線性方程為Y=43.61X-0.3601,r=0.9999;在本法測定條件下,按信噪比RSN=3所對應(yīng)的質(zhì)量濃度為依據(jù)計算檢出限,水體中甲基睪丸酮的檢測限為0.5μg/L,底泥中甲基睪丸酮的檢測限5.0μg/kg。

2.4 回收率與精密度

表1 水體加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)Table 1 Recovery rates and relative standard deviations of 17α-MeT in spiked water at three levels (n=5)

將已知質(zhì)量濃度的甲基睪丸酮標(biāo)準(zhǔn)溶液加入所采集水體和底泥中,使水體加標(biāo)質(zhì)量濃度分別為1.00、5.00、25.0μg/L,每個平行設(shè)一個空白對照,每個質(zhì)量濃度做5個平行樣品;使底泥加標(biāo)量為10.0、50.0、250μg/kg,每個平行設(shè)一個空白對照,每個質(zhì)量濃度做5個平行樣品。加標(biāo)后充分混勻,靜置30min,按1.3.3節(jié)進(jìn)行樣品前處理,計算回收率和精密度。

表2 底泥加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)Table 2 Recovery rates and relative standard deviations of 17α-MeT in spiked sediment at three levels (n=5)

由表1、2 可見,水體中方法的加標(biāo)回收率在93.3%~101%,其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.0%~5.5%;底泥中方法的加標(biāo)回收率在88.7%~96.6%,其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.7%~6.2%,說明方法的準(zhǔn)確度和精密度良好。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)建立的養(yǎng)殖環(huán)境水體和底泥中甲基睪丸酮?dú)埩舾咝б合嗌V測定方法中,甲基睪丸酮在水體和底泥中檢測限分別為0.5μg/L和5.0μg/kg。在本實(shí)驗(yàn)條件下,被測樣品的各組分與樣品基質(zhì)均實(shí)現(xiàn)較好分離,出峰時間合適,檢測靈敏度較高。結(jié)果表明,采用本方法測定養(yǎng)殖水體和底泥中的甲基睪丸酮,操作簡便、快速,適合于大批量樣品的處理和檢測,準(zhǔn)確度和精密度較高,并具有很高的可靠性和實(shí)用性,適合在養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測中推廣使用。

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