李新一（譯）

（全國畜牧總站 中國飼料工業(yè)協(xié)會，北京朝陽 100125）

類固醇激素在動物的生長發(fā)育、成熟和衰老的各階段發(fā)揮著重要的作用，其作用機制是在體內(nèi)充當化學信使，通過與雄激素、雌激素、皮質(zhì)激素的受體結(jié)合，激發(fā)信號轉(zhuǎn)導，從而發(fā)揮相應(yīng)的作用。過量接觸此類激素會對動物產(chǎn)生相應(yīng)的毒性危害，人體接觸途徑主要是通過攝入動物性食品。由于類固醇激素可促進動物生長（Ahmadkhaniha等，2009；Rambaud 等，2007），因此一些畜禽養(yǎng)殖企業(yè)在養(yǎng)殖過程中違規(guī)添加，嚴重影響了我國畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量，增加了食品安全風險。目前，類固醇激素殘留檢測已成為各國例行監(jiān)測項目之一（Aufartovad 等，2011）。

類固醇激素是一類同源異構(gòu)化合物，在動物體內(nèi)含量極低（ng/kg～μg/kg），因此需要一種高靈敏度且能檢出多種殘留物的分析方法，用于有效檢測動物產(chǎn)品中的類固醇激素殘留水平。盡管酶聯(lián)測定法已用于醫(yī)療診斷篩選分析，但特異性弱、不穩(wěn)定性的特點限制了其在食品檢測中的應(yīng)用。色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，如氣相色譜 （GC-MS）、（LC-MS）由于具有特異性強、穩(wěn)定性好等特點，廣泛用于動物產(chǎn)品中的類固醇激素殘留分析（Bianchid 等，2010；Devierd 等，2010；Yangd 等，2009；Brabanderd 等 ，2007；Shaod 等 ，2005）。 與GC-MS方法相比，LC-MS方法更簡便，不需繁瑣的衍生化處理就可測定該激素的異構(gòu)體和結(jié)合態(tài)的 類 固 醇激 素 （Verheydend 等 ，2010；Chod 等 ，2009；Yangd 等，2008）。

蛋類產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，益于人體健康，但其含有的類固醇激素可對特定人群健康產(chǎn)生危害 （如嬰幼兒、兒童、妊娠期婦女及乳腺癌病人）（Passantino，2012）。有研究表明，蛋類是一種復雜的基質(zhì)，蛋黃中含有12.6%的蛋白質(zhì)、10.6%的脂肪和10%的磷脂（USDA）。對蛋類進行脂質(zhì)圖譜分析較為復雜，需要適當?shù)那疤幚?，液液萃?（Malone等，2009；Poucke 等，2007；Touber 等，2007）與固相萃?。⊿chmidt等，2012；Dusi G 等，2011；Deceuninck等，2011；Gineys等，2010） 是針對生物樣品前處理的典型方法。為避免基質(zhì)干擾，LC-ESI-MS檢測的樣品須處理得極其干凈。穩(wěn)定同位素標記的內(nèi)標也有助于減少樣品的基質(zhì)效應(yīng)，但流出的基質(zhì)仍需被去除以避免目標物的靈敏度降低（Eeckhau 等，2009；Muller等，2002）。 此外，不是所有內(nèi)標均具有實用性，而且僅一個內(nèi)標去校正其他目標物可能會得到不準確的結(jié)果。

相關(guān)研究表明，GC-MS法可用于分析雞蛋中的類固醇激素成分 （Hartmann等，1998），LC-MS/MS法能檢出雞蛋中雌激素（Wang等，2010）和孕激素（Yangd等，2008）。本研究應(yīng)用LC-ESI-MS法建立了26種類固醇激素檢測的方法，這些類固醇激素包括雄激素、雌激素、孕激素、皮質(zhì)類激素和類固醇化學物。研究結(jié)果顯示，本實驗方法適用于分析蛋類產(chǎn)品中的類固醇激素殘留，且可通過檢測不同品種蛋類產(chǎn)品的類固醇激素殘留量為食品安全評價提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 藥品與試劑 己烯雌酚、己烷雌酚、雙烯雌酚、皮質(zhì)醇、潑尼松龍、強的松、康力龍、孕酮、去氫表雄酮標準品，均購自德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司；β-雌二醇、雌酮、雌三醇、雙氫睪酮、睪酮、地塞米松、孕烯醇酮、17α-羥孕酮、皮質(zhì)酮、去氧皮質(zhì)酮、17β-雌二醇-17β-D-葡萄糖醛酸鈉、雌酮-3-硫酸鈉、牛肝提取的β-葡萄糖醛酸酶、鮑魚內(nèi)臟提取的硫酸酯酶，均購自美國Sigma公司；表雄酮、4-雄烯二酮、5-雄烯二醇、雄酮、5β-雄烷二酮、甲基睪酮、可的松、β-葡萄糖醛酸酶/芳香硫酸酯羅曼蝸?；旌厦?，均購自德國Merck公司。所有標準品純度均大于99%。

甲醇、乙腈為HPLC級，均購自Fisher科技公司；實驗用水為Milli-Q超純水；甲酸（96%）和氨水（25%），購自北京化學試劑公司；氯化鋅、二水磷酸二氫鈉、十二水磷酸氫二鈉，購自國藥化學試劑有限公司；Bond Elut Plexa固相萃取柱（60 mg，3 cm3）、Bond Elut C18 （200 mg，3 cm3）、Bond Elut Plexa（60 mg，3 cm3）和 Bond Elut PLRP-S 在線固相萃取柱（2.1×12.5 mm），均購自美國 Agilent公司；Oasis HLB 固相萃取柱（60 mg，3 cm3）、Hybrid固相萃取-磷脂柱 （500 mg，6 cm3），均購自美國Sigma公司。

類固醇激素標準品用甲醇配制成濃度為1 mg/mL 的儲備液。 用甲醇水（V/V，1∶1）溶液稀釋標準儲備溶液得到10 μg/mL與1 μg/mL的標準工作溶液。

1.2 樣品提取與凈化 稱取2 g均勻的鮮蛋樣品于50 mL聚丙烯離心管中，加入6 mL乙腈提取，渦旋 20 s，冰浴超聲 10 min，12000 r/min、4℃離心10 min，轉(zhuǎn)移上清液，再次添加6 mL乙腈進行第二次提取，合并兩次上清液；加入1 g ZnCl2，振蕩混勻，12000 r/min、4℃離心5 min；上清液轉(zhuǎn)移至離心管后30℃恒溫氮吹至2 mL；加入5 mL甲醇后再加5 mL水稀釋，12000 r/min、4℃離心10 min后除去沉淀物，上清液待凈化。

上清液凈化選取Plexa固相萃取柱。具體凈化方法如下：在線固相萃取柱在液相系統(tǒng)中處于脫機狀態(tài)，流動相以300 μL/min流速進行洗脫，10 μL類固醇激素標準品注射其內(nèi)，用3 mL甲醇、3 mL水活化Plexa固相萃取柱，樣品液加入萃取柱后，依次加3 mL水、3 mL 20%甲醇水（V/V）溶液淋洗小柱，真空抽干2min。6 mL乙腈進行洗脫并收集洗脫液，洗脫液氮吹至干后重溶于1 mL 50%甲醇水（V/V）中。

1.3 樣品酶解 使用三種不同類型水解酶測定結(jié)合態(tài)的類固醇激素，水解酶包括β-葡萄糖醛酸酶/芳香硫酸酯羅曼蝸?；旌厦?、牛肝中提取的β-葡萄糖醛酸酶與鮑魚內(nèi)臟提取的硫酸酯酶。酶解過程如下：稱取均勻的2 g雞蛋樣品于50 mL離心管中，加入4 mL磷酸鹽緩沖液（0.2 mol/L，pH 5.0）后混勻，添加100 μL水解酶后37℃恒溫水解16 h，水解結(jié)束后，加12 mL乙腈進行提取。提取和凈化參考1.2中的方法。

1.4 儀器條件 實驗采用配備有分析軟件的高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜法對樣品進行分析。正離子與負離子模式的色譜分離分別采用Eclipse Plus-C18柱、Extend-C18柱，均使用線性梯度程序，進樣量10 μL。表1為正/負離子流動相梯度條件。

表1 正/負離子流動相梯度條件

正離子模式下的電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜優(yōu)化參數(shù)如下：卷簾氣電壓：20 psi；離子噴霧電壓：5500 V；碰撞氣壓力：5 psi；霧化氣壓力與加熱輔助氣壓力分別為70、50 psi；離子源溫度：500℃。此模式下分析的類固醇激素有20種：皮質(zhì)醇、可的松、皮質(zhì)酮、潑尼松龍、強的松、地塞米松、康力龍、孕酮、孕烯醇酮、17α-羥孕酮、去氧皮質(zhì)酮、表雄酮、4-雄烯二酮、5-雄烯二醇、5β-雄烷二酮、雄酮、雙氫睪酮、睪酮、甲基睪酮和去氫表雄酮。

負離子模式下的電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜優(yōu)化參數(shù)如下：卷簾氣壓力：25 psi；離子噴霧電壓：-4500 V；碰撞氣壓力：5 psi；霧化氣與加熱輔助氣壓力均為50 psi；離子源溫度：450℃。此模式下分析的類固醇激素有6種：雌一醇、17β-雌二醇、雌三醇、己烯雌酚、雙烯雌酚和己烷雌酚。

數(shù)據(jù)采集在質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測模式 （MRM）下進行，且代表性的子離子被選取出來。每一化合物的采樣參數(shù)：母離子、子離子、去簇電壓、碰撞能量、碰撞室出口電壓如表2所示。

1.5 基質(zhì)干擾 樣品中的基質(zhì)干擾容易影響電噴霧離子化過程，而柱后注射法可以評估樣品提取對基質(zhì)干擾去除的影響（Bonfiglio等，1999）。實驗采用添加與不添加ZnCl2的提取方法，然后注射泵將 1 μg/mL的混標溶液以5 μL/min恒定流速注射入質(zhì)譜，同時10 μL雞蛋樣品提取物注入色譜柱，最后色譜柱流出物與注入物一起進入電噴霧質(zhì)譜中進行分析。

表2 26種類固醇激素的質(zhì)譜優(yōu)化參數(shù)

1.6 方法驗證 類固醇激素的標準曲線是由0.1～500 ng/mL內(nèi)的6個濃度點繪制?；厥章实臏y定是通過向空白雞蛋樣品中添加三個濃度（10、20、50 ng/g）標準品計算，且空白樣品中的類固醇激素含量將被扣除用于回收率的計算，每個濃度重復6次。方法精確度用相對標準偏差（RSD）表示。由于在質(zhì)譜離子化中的低靈敏度，孕烯醇酮以50、100、250 ng/g水平添加。雞蛋樣品提取物中的分析物濃度是樣品中的2倍。檢測限與定量限分別是類固醇激素信噪比的3、10倍。對于高含量內(nèi)源性類固醇激素的空白禽蛋樣品，標準溶液可用于測定LOD與LOQ值。本實驗測定了不同種類（雞蛋、鵪鶉蛋、鴨蛋、鴿子蛋）以及不同飼養(yǎng)方式（散養(yǎng)、普通）的禽蛋類樣品中的類固醇激素的含量，每個品種重復5次，該分析結(jié)果可以評價方法的選擇性與重復性。

圖1 不同SPE柱對類固醇激素的回收率比較

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品制備與凈化 雞蛋富含蛋白質(zhì)、脂類，這些因素會干擾對類固醇激素的分析檢測。為選擇適宜的提取溶劑，實驗比較了乙腈與甲醇兩種溶劑，發(fā)現(xiàn)采用這兩種有機溶劑提取的多數(shù)類固醇激素有相似的回收率，但乙腈比甲醇沉淀蛋白質(zhì)的效果好，乙腈提取物更為純凈，背景噪聲小。本研究同時采用3%三氯乙酸溶液沉淀蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)與乙腈溶劑提取法比較，樣品凈化效果并未明顯改善。樣品凈化采用了液液萃取與Plexa、HLB、C18、Hybrid固相色譜柱的方法，發(fā)現(xiàn)該法使用后分析結(jié)果并無顯著差異（圖1）。再者固相萃取柱淋洗與洗脫的方法優(yōu)化耗時，柱用量大，花費高（O’Mahony等，2013）。本實驗采用在線固相萃取柱優(yōu)化淋洗與洗脫條件，其即可脫機使用，也可與分析色譜柱串聯(lián)應(yīng)用，該方法也比傳統(tǒng)方法更為快捷。

實驗中過大的基質(zhì)抑制效應(yīng)可導致加標樣品中分析物的回收率降低，當對樣品進行液液萃取與固相萃取的凈化處理后，基質(zhì)干擾效果顯著減小。一般認為，雞蛋含有的磷脂具有兩相性質(zhì)而變得難以去除，從而干擾類固醇激素的測定。但有研究表明，二價金屬離子（如 Zn2+、Pb2+、Cd2+）能夠有效地結(jié)合且沉淀雞蛋中的磷脂 （Yu等，2003），此法可用于雞蛋樣品的凈化處理（Zhang等，2010）。另一項研究結(jié)果也認為ZnCl2可沉淀雞蛋中的磷脂，提高類固醇激素的回收率（Wang等，2010）。柱后注射法常被用于研究ZnCl2對基質(zhì)的凈化效果。結(jié)果表明，添加ZnCl2后離子響應(yīng)值出現(xiàn)明顯的變化，陽離子梯度中7～11 min以及陰離子梯度中5～12 min基質(zhì)抑制效應(yīng)均明顯減小，表明前處理過程中添加ZnCl2可使多數(shù)類固醇激素的回收率大幅提高（圖2）。

圖2 柱后注射法檢測基質(zhì)效應(yīng)的總離子流圖：正離子（A）與負離子（B）

2.2 酶水解 生物組織如血漿、肝臟中的部分內(nèi)源性類固醇激素是以結(jié)合態(tài)形式存在的，β-葡萄糖苷酸酶/芳香硫酸酯酶混合酶對雞蛋樣品中的類固醇激素的羥基化作用已有研究 （Wang等，2010；Hartmann 等，1998）。本實驗研究從蝸牛中提取的β-葡萄糖醛酸酶/芳香硫酸酯酶混合酶對類固醇激素的水解效果發(fā)現(xiàn)，除孕酮外，添加酶與否，多數(shù)類固醇激素的響應(yīng)值并未發(fā)生改變。圖3A顯示酶水解作用導致孕酮的響應(yīng)值大幅提高，這是因為孕酮結(jié)構(gòu)中缺乏羥基而使得其以游離形式存在。此外，圖3B顯示酶水解會引起孕烯醇酮的響應(yīng)值顯著降低。為解釋此現(xiàn)象，分別使β-葡萄糖醛酸酶、芳香硫酸酯酶作用于雞蛋樣品，結(jié)果顯示孕酮與孕烯醇酮并未發(fā)生含量改變。實驗中還使用內(nèi)標物（17β-雌二醇-17β-D-葡萄糖醛酸鈉及雌一醇-3-硫酸鈉）對樣品的羥基化作用來驗證β-葡萄糖醛酸酶與芳香硫酸酯酶的活性，結(jié)果表明，孕酮、孕烯醇酮不是以結(jié)合態(tài)形式在蛋類產(chǎn)品中存在，而且沒有研究表明它們是以結(jié)合態(tài)形式存在的。研究還發(fā)現(xiàn)孕烯醇酮轉(zhuǎn)變?yōu)樵型捎绊懨噶u基化后的類固醇激素含量的變化，該現(xiàn)象表明蝸牛中提取的酶具有類固醇激素還原酶的活性，并且研究已發(fā)現(xiàn)酶水解是其原因（Noppe等，2008；Hartmann 等，1997），本實驗進一步證實了這一點。因此研究認為應(yīng)慎重選擇針對類固醇激素中使用的水解酶類型。

2.3 方法驗證 表3為26種類固醇激素標準曲線的線性關(guān)系，線性范圍內(nèi)各類固醇激素的相關(guān)系數(shù)均大于0.99。表4為三個不同加標濃度的類固醇激素的回收率和相對標準偏差（RSD）。由表4可看出，26種類固醇激素在低中高三個添加水平中，加標回收率分別為63.2%～95.6%（RSD為0.2%～14.9%）、66.0%～115.3%（RSD 為 0.3%～13.5% ）、66.1% ～ 121.5% （RSD 為 0.3% ～12.6%）。 按照信噪比（S/N=3）和（S/N=10）確定分析物的檢出限和定量限，其范圍分別為0.015～7.5 ng/g和0.05～25 ng/g。表5顯示為本實驗的驗證方法與已有研究方法結(jié)果的比較。已有研究中的方法回收率大于100%，負離子模式（ESI-）下的類固醇激素有較小定量限（24），而本實驗建立的方法中正離子模式（ESI+）下類固醇激素有最小定量限。

表3 類固醇激素的保留時間、線性曲線方程以及方法的檢測限（LOD）與定量限（LOQ）

圖3 雞蛋樣品中孕酮（A）與孕烯醇酮（B）使用不同水解酶的對比色譜圖

2.4 實際樣品檢測 為了對蛋類產(chǎn)品中類固醇激素進行風險性評估，采用本實驗建立的方法檢測北京市場上所購的蛋類產(chǎn)品，每個品種選取10個樣品進行檢測，結(jié)果表明所有蛋類樣品均含天然類固醇激素。表6為各種蛋類產(chǎn)品中的孕酮、4-雄烯二酮、睪酮、孕烯醇酮、5β-雄烷二酮、雌一醇等類固醇激素的含量。其中，孕酮和孕烯醇酮含量較高，分別為23.69～89.80 ng/g和18.74～116.03 ng/g，兩種激素為類固醇激素在體內(nèi)代謝的前體物質(zhì)，且在胚胎發(fā)育階段發(fā)揮重要生理功能。4-雄烯二酮是一種雄激素，在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為睪酮，也是蛋類產(chǎn)品中含量很高的激素種類（3.98～8.15 ng/g）。其他具有生物活性的激素如睪酮、雌一醇也可在所有蛋類樣品中被檢出，含量分別為睪酮0.18～1.42 ng/g、雌一醇0.12～0.84 ng/g。另外，鴿子蛋中檢測到的去氫表雄酮（DHEA）以及羥基化的孕酮、孕烯醇酮，在其他蛋類產(chǎn)品中均無檢出。此外，在蛋類產(chǎn)品中檢出5β-雄烷二酮（60.37～299.8 ng/g），其在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成的雙氫睪酮在前列腺癌發(fā)展中起重要作用（Chang等，2011），然而該激素尚未被報道。本實驗研究結(jié)果表明人體攝入的蛋類含有一定量的類固醇激素，這也符合傳統(tǒng)認識即雞蛋源于具有合成類固醇激素的器官（Hartmann等，1998）。同時類固醇激素在孵化期蛋類的生理成長中起著重要作用。通過與文獻所測雞蛋中激素含量對比，可以看出本實驗所測普通雞蛋中的激素含量與文獻（Hartmann等，1998）中測定的激素含量相符，而雌一醇含量與文獻相比較低，這可能是由樣品間的差異造成的，由文獻報道還可知5個獨立的雞蛋個體中僅有一個樣品中雌一醇含量較高 （0.89 ng/g），其余樣品含量均低于0.4 ng/g（Hartmann等，1998）。本實驗中17β-雌二醇在所有樣品中均未被檢出，且在已有蛋類產(chǎn)品檢測實驗中，有關(guān)不同種類的蛋類產(chǎn)品中的類固醇激素含量的對比未見報道。本實驗結(jié)果表明，遺傳因素與飼料組成的差異可能是不同品種蛋類產(chǎn)品含有不同含量類固醇激素的原因。實驗還發(fā)現(xiàn)，不同品種蛋類產(chǎn)品間的蛋黃與蛋白含量比值不同，也可能影響蛋類產(chǎn)品中的類固醇激素含量，這是因為蛋黃的親脂性特點可引起蛋黃富含有類固醇激素。此外，飼養(yǎng)方式也對蛋類產(chǎn)品中的類固醇激素的含量有較大影響。散養(yǎng)雞蛋比普通雞蛋具有更高含量的孕酮和5β-雄烷二酮。由于中國的散養(yǎng)雞通常在野外放養(yǎng)，因此推測飼養(yǎng)環(huán)境和采食可能會影響具有生成類固醇激素的器官的成熟以及蛋類產(chǎn)品中類固醇激素的含量。綜上，本實驗結(jié)果能夠為蛋類產(chǎn)品的風險評估提供可靠的數(shù)據(jù)。

表4 雞蛋空白基質(zhì)添加回收實驗結(jié)果(n=6）

表5 方法的回收率與定量限比較

主成分分析（PCA）是用于區(qū)分種類不同的蛋類的方法。分析結(jié)果表明，前三個主成分可分別解釋實驗原始數(shù)據(jù)的39.35%、28.34%、20.18%。前兩個主成分可解釋原始數(shù)據(jù)的67.69%，選取前兩個主成分繪制主成分的二維譜圖，見圖4A。由圖4可見，不同種類的蛋類產(chǎn)品在譜圖中可被完全分離，主成分1可以明顯將雞蛋與其它蛋類分開，而普通雞蛋與有機雞蛋可主要通過主成分2分開，鴨蛋與鴿子蛋、鵪鶉蛋也可由主成分2分開。圖4A還顯示，鴿子蛋比較分散，這可能是因為鴿子蛋含有的類固醇激素含量差別大。

表6 蛋類產(chǎn)品中類固醇激素含量（n=10） ng/g

圖4 不同種類和養(yǎng)殖方式的蛋產(chǎn)品中類固醇激素的主成分分析（A）及分層聚類分析（B）

實驗也對5種蛋類產(chǎn)品進行分層聚類分析，采用最短距離法得到的聚類分析結(jié)果如圖4B所示。圖4B顯示，5種蛋類產(chǎn)品分為兩組，普通雞蛋與有機雞蛋一組，鴨蛋與鴿子蛋一組，普通雞蛋與有機雞蛋間距離最短，二者可與其他的蛋類品種有效地區(qū)分。實驗中鵪鶉蛋并未歸屬于任何一組中。

3 結(jié)論

本實驗建立了蛋類產(chǎn)品中26種類固醇激素的LC-MS/MS檢測方法，檢測限為μg/kg級。這些激素涵蓋面廣，包括雄激素、雌激素、皮質(zhì)激素、孕激素以及違法添加的類固醇激素。本方法用于實際蛋類產(chǎn)品中的類固醇激素含量的檢測，結(jié)果表明6種類固醇激素在所測的蛋類產(chǎn)品中檢出。

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（譯自《Journal of chromatography A》2014 年第 1356期54～63頁）