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固相萃取柱凈化-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定糕點(diǎn)中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇及其衍生物和玉米赤霉烯酮

2017-08-09 02:46:40王麗娟柯潤(rùn)輝安紅梅尹建軍宋全厚中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院北京100015國(guó)家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心北京100015
食品工業(yè)科技 2017年14期
關(guān)鍵詞:烯醇糕點(diǎn)鐮刀

王麗娟,柯潤(rùn)輝,*,安紅梅,尹建軍,宋全厚 (1.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院,北京 100015; 2.國(guó)家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,北京 100015)

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固相萃取柱凈化-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定糕點(diǎn)中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇及其衍生物和玉米赤霉烯酮

王麗娟1,2,柯潤(rùn)輝1,2,*,安紅梅1,2,尹建軍1,2,宋全厚1,2
(1.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院,北京 100015; 2.國(guó)家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,北京 100015)

建立使用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測(cè)定糕點(diǎn)中玉米赤霉烯酮(ZEN)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)及其衍生物3-乙?;?脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(3-AcDON)、15-乙酰基-脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(15-AcDON)4種真菌毒素的方法。該方法在4 min內(nèi)完成4種真菌毒素的分析,線性范圍5~1000 μg/kg,標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均在0.997以上,DON、ZEN的最低檢出限為1.0 μg/kg,3-AcDON、15-AcDON的最低檢出限為1.5 μg/kg。通過對(duì)134份市售預(yù)包裝糕點(diǎn)樣品進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),4種真菌毒素均有一定檢出,其中ZEN、DON、3-AcDON和15-AcDON的檢出率分別為2.2%、78.4%、3.0%和5.2%,所有樣品中4種真菌毒素含量水平均未超過食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量要求。

固相萃取,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀,真菌毒素,糕點(diǎn)

真菌毒素廣泛存在于世界各地的谷物及其加工產(chǎn)品當(dāng)中,極大地影響到這些產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值并對(duì)人畜健康造成潛在危害。脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)和玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)是污染范圍最廣的兩種鐮刀菌毒素,會(huì)通過食物鏈在人體或動(dòng)物體中蓄積,造成對(duì)機(jī)體的危害,是影響食品安全的重要因素[1-2]。DON及其衍生物3-乙?;?脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(3-Acetyl deoxynivalenol,3-AcDON)和15-乙酰基-脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(15-Acetyl deoxynivalenol,15-AcDON)具有極性毒性、免疫毒性、細(xì)胞毒性、生殖毒性和三致作用[3-4],目前已被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織確定為最危險(xiǎn)的自然發(fā)生食品污染物之一。ZEN是具有雌激素作用的真菌毒素,通過食物鏈進(jìn)入人和動(dòng)物體,并在機(jī)體內(nèi)蓄積,產(chǎn)生多種雌激素效應(yīng)綜合癥狀,甚至引起致癌和致畸[1]。

我國(guó)作為糧食生產(chǎn)大國(guó),是受真菌毒素污染比較嚴(yán)重的國(guó)家之一。由于受氣候因素和農(nóng)戶個(gè)體種植、貯藏方式的影響,我國(guó)主要糧食作物易受鐮刀菌毒素污染。尤其是南方高溫高濕地區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū),梅雨季節(jié)有利于霉菌生長(zhǎng)及產(chǎn)毒,小麥、玉米等較普遍受到鐮刀菌毒素的污染,DON和ZEN的污染程度更是常超我國(guó)的限量標(biāo)準(zhǔn)[5-8]。食品中真菌毒素污染問題一直是備受關(guān)注的食品安全熱點(diǎn),但國(guó)內(nèi)相關(guān)研究多集中在小麥、玉米、花生等糧油及其加工產(chǎn)品上,而糕點(diǎn)作為一種以糧、油、糖、蛋等為主要原料加工而成的食品,其真菌毒素的殘留情況一直未受關(guān)注,目前關(guān)于糕點(diǎn)中真菌毒素污染水平數(shù)據(jù)十分欠缺。

真菌毒素的檢測(cè)方法很多,有生物鑒定法、化學(xué)分析法、儀器分析法和免疫分析法等[9-12],其中免疫親和柱或多功能柱凈化,液相色譜或液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測(cè)定的方法在食品中真菌毒素的分析中得到了廣泛的應(yīng)用[13-16]。免疫親和柱凈化效果好,但通常只適用于單種毒素,通用性較差,且價(jià)格昂貴,使用成本高[17-18]。多功能凈化柱適用于多種毒素,操作簡(jiǎn)單,但對(duì)復(fù)雜基質(zhì)的樣品凈化效果不佳。固相萃取作為一種成熟、穩(wěn)定的樣品前處理技術(shù),主要作用是降低樣品基質(zhì)干擾、富集目標(biāo)物質(zhì)、提高檢測(cè)靈敏度,在食品安全檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。本研究采用固相萃取柱凈化,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)糕點(diǎn)中DON、3-AcDON、15-AcDON和ZEN 4種真菌毒素殘留,并應(yīng)用此方法分析134份市售糕點(diǎn)中4種真菌毒素殘留情況,以期為今后更全面深入的研究提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樣品 超市、集市及網(wǎng)購(gòu)的包括蛋糕、餅干、麻花、鍋巴等在內(nèi)的134份預(yù)包裝糕點(diǎn)(包括熱加工糕點(diǎn)93份和冷加工糕點(diǎn)41份);脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、3-乙酰基-脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、15-乙?;?脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮 純度≥98%,美國(guó)Sigma公司;甲醇、乙腈、正己烷為色譜純 美國(guó)J T Baker公司;實(shí)驗(yàn)用水 為經(jīng)Milli-Q Reference凈化系統(tǒng)過濾的去離子水;其他試劑 分析純。

Cleanert PEP固相萃取柱、Cleanert C18固相萃取柱 天津博納艾杰爾科技有限公司;LCMS-8050超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀 日本Shimadzu公司,具體配置為L(zhǎng)C-20ADXR×2輸液泵,DGU-20A3R在線脫氣機(jī),SIL-20AXR自動(dòng)進(jìn)樣器,CTO-20AC柱溫箱,CBM-20A系統(tǒng)控制器,LCMS-8050三重四極桿質(zhì)譜儀,LabSolutions Ver. 5.72色譜工作站;Milli-Q Reference超純水器 美國(guó)Millipore公司;KQ-500DE超聲波清洗器 昆山超聲儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 4種真菌毒素標(biāo)準(zhǔn)品分別用乙腈配制成100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,再用乙腈配制5 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,于-18 ℃避光儲(chǔ)存。

基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液:選取不含4種待測(cè)真菌毒素的糕點(diǎn)作為空白樣品,按1.2.2的方法處理,移取6份各1 mL空白樣品提取液于10 mL刻度試管中,以弱氮?dú)饬鞔抵两?分別加入一定量的4種真菌毒素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,再加甲醇-水(20∶80)溶液定容至1 mL,混勻,配制成5、10、20、100、500和1000 μg/kg的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液,經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾供LC-MS/MS分析。

1.2.2 樣品前處理方法 準(zhǔn)確稱取粉碎均勻的樣品粉末5.0 g(精確到0.01 g),置于40 mL塑料離心管中,加入乙腈20 mL,渦旋振蕩3 min,超聲10 min,浸泡過夜;9000 r/min離心10 min,上清液轉(zhuǎn)移至100 mL雞心瓶中,45 ℃旋蒸至干;加入3 mL 5%乙腈-水溶液(乙腈∶水=5∶95,體積比),再加入3 mL乙腈飽和的正己烷,渦旋2 min,充分溶解殘?jiān)?倒入10 mL塑料離心管中,6000 r/min離心5 min,棄去上層正己烷,下層水相待凈化。

待凈化液過3 mL甲醇和3 mL水活化好的Clenert PEP(60 mg/3 mL)固相萃取小柱,控制樣品溶液滴落速度為1滴/s,1 mL蒸餾水淋洗小柱,負(fù)壓抽干,3 mL甲醇洗脫并接收。洗脫液于45 ℃下氮?dú)獯蹈?1 mL甲醇-水(20∶80)溶解,過0.22 μm濾膜,LC-MS/MS測(cè)定。

1.2.3 液相色譜條件 使用HALO C18色譜柱(2.1 mm×50 mm,2.7 μm);流動(dòng)相:A相-甲醇,B相-0.1%氨水溶液;流速:0.3 mL/min;梯度洗脫程序:0 min,甲醇的體積分?jǐn)?shù)為10%;0~0.5 min,保持甲醇的體積分?jǐn)?shù)為10%;0.5~2 min,甲醇體積分?jǐn)?shù)由10%升至80%,并保持0.2 min;2.21 min,甲醇的體積分?jǐn)?shù)從80%降至10%;2.21~4.0 min,甲醇的體積分?jǐn)?shù)保持10%;柱溫:40 ℃;進(jìn)樣體積:5 μL。

1.2.4 質(zhì)譜條件 離子源:ESI(-);離子源接口電壓:0.5 kV;霧化氣:氮?dú)?.0 L/min;干燥氣:氮?dú)?0 L/min;碰撞氣:氬氣;DL溫度:250 ℃;加熱模塊溫度:400 ℃;掃描模式:多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM);駐留時(shí)間:15 ms;延遲時(shí)間:3 ms;4種真菌毒素標(biāo)準(zhǔn)品MRM參數(shù):見表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采集與處理通過儀器配套的Version 5.27軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 固相萃取柱的選擇

固相萃取柱凈化技術(shù)具有能夠有效去除雜質(zhì)、富集目標(biāo)物的特點(diǎn),在痕量分析中應(yīng)用廣泛。本實(shí)驗(yàn)分別考察了Cleanert PEP固相萃取柱和Cleanert C18固相萃取柱的凈化吸附和濃縮效果。

表1 4種真菌毒素的化合物信息和MRM優(yōu)化參數(shù)Table 1 The information of 4 mycotoxicns compounds and MRM optimization parameters

注:*表示定量離子。

結(jié)果表明:采用C18柱凈化時(shí),4種真菌毒素回收率較PEP柱低,4種真菌毒素在PEP柱中的保留效果更為理想(回收率均大于70%);另外,C18柱對(duì)色素等極性雜質(zhì)的凈化效果不好,凈化液噪音較PEP柱凈化液大,因此,本實(shí)驗(yàn)最終采用PEP柱凈化。

2.2 質(zhì)譜條件優(yōu)化

圖1 4種真菌毒素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇離子圖Fig.1 Ior chromatograms for 4 mycotoxins注:A. DON;B. 3-AcDON;C. 15-AcDON;D. ZEN。

根據(jù)4種真菌毒素的分子結(jié)構(gòu)特征,選擇ESI-電離模式。取100 μg/L的4種真菌毒素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,不接色譜柱直接進(jìn)樣,采用單極質(zhì)譜掃描,得到4種真菌毒素的母離子,利用儀器的自動(dòng)優(yōu)化功能,分別對(duì)Q1、Q3、CE等進(jìn)行優(yōu)化,確定4種真菌毒素的母離子和子離子,以強(qiáng)度較大的子離子作為定量離子,強(qiáng)度稍小的子離子為定性離子,各化合物的定量離子及定性離子見表1。

2.3 液相色譜條件優(yōu)化

根據(jù)4種真菌毒素的理化性質(zhì),采用柱填料為C18的色譜柱,比較了50 mm和100 mm兩種不同長(zhǎng)度及1.7 μm和2.7 μm不同粒徑色譜柱的分離效果,發(fā)現(xiàn)采用HALO C18(2.1 mm×50 mm,2.7 μm)時(shí),4種真菌毒素的分離效果良好,分析時(shí)間短,峰形尖銳,保留時(shí)間適中,可滿足4種真菌毒素的定量檢測(cè)要求。

測(cè)定真菌毒素通常使用的流動(dòng)相為乙腈-水或者甲醇-水[16],在流動(dòng)相中加入一定量氨水、乙酸銨等適合負(fù)離子模式的鹽,可顯著提高待測(cè)物的離子化效率。通過比較不同流動(dòng)相體系的分離效果,發(fā)現(xiàn)當(dāng)用乙腈-10 mmol/L乙酸銨的水溶液為流動(dòng)相時(shí),樣品色譜峰與其它雜質(zhì)峰未能完全分離;當(dāng)用甲醇-0.1%氨水為流動(dòng)相時(shí),待測(cè)組分達(dá)到較好的分離,最終確定甲醇-氨水體系作為流動(dòng)相。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)比較甲醇與0.05%、0.1%和0.2%的氨水作為流動(dòng)相時(shí),真菌毒素的測(cè)定效果,發(fā)現(xiàn)采用0.1%的氨水時(shí),靈敏度和分離度均達(dá)到最好,故采用甲醇、0.1%氨水作為流動(dòng)相。優(yōu)化條件下4種真菌毒素的MRM質(zhì)譜圖見圖1。

2.4 定量方法學(xué)評(píng)價(jià)

表2 4種真菌毒素的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Table 2 Linear range,calibration curves,correlation coefficients(R2),and LOD of 4 mycotoxins

2.4.1 方法的線性范圍和檢出限 將5、10、20、100、500和1000 μg/kg濃度的基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)工作液按1.2中的分析條件進(jìn)行測(cè)定,外標(biāo)法定量。以濃度為橫坐標(biāo),峰面積為縱坐標(biāo),繪制校準(zhǔn)曲線。用空白糕點(diǎn)樣品作為基質(zhì),添加5 μg/kg濃度水平的4種真菌毒素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液后按1.2.2方法處理后重復(fù)測(cè)定,根據(jù)3倍信噪比計(jì)算最低檢出限,校準(zhǔn)曲線參數(shù)和方法最低檢出限見表2。由表2可知,線性范圍為5~1000 μg/kg,標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均在0.997以上。本方法的檢出限(1~1.5 μg/kg)低于國(guó)標(biāo)檢出限[19-20],靈敏度更高。

表4 市售糕點(diǎn)樣品中4種真菌毒素的檢測(cè)結(jié)果(n=3)Table 4 Results of 4 mycotoxins residual in pastry samples(n=3)

2.4.2 方法的回收率和精密度 以空白糕點(diǎn)樣品加標(biāo)的回收率表示方法的準(zhǔn)確度,以回收率的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)表示方法的精密度。向空白糕點(diǎn)樣品中添加真菌毒素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,進(jìn)行低、中、高3個(gè)水平的添加回收實(shí)驗(yàn),按1.2.2節(jié)所述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行處理和測(cè)定,進(jìn)行6次重復(fù)實(shí)驗(yàn),計(jì)算其回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果表明,糕點(diǎn)中4種待測(cè)物的平均回收率在74.6%~92.8%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.6%(表3),方法的準(zhǔn)確度和精密度均符合分析要求。

表3 糕點(diǎn)中4種真菌毒素的添加回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table 3 Average recoveries and precisions of 4 mycotoxins spiked in pastry(n=6)

2.5 實(shí)際樣品分析

用建立的方法對(duì)134份糕點(diǎn)樣品進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果(表4)發(fā)現(xiàn):134份樣品中DON的檢出率為78.4%,最高為441.6 μg/kg,DON的平均含量為44.8 μg/kg;3-AcDON的檢出率為3.0%,最高檢出濃度為8.1 μg/kg;15-AcDON的檢出率為5.2%,最高檢出濃度為13.2 μg/kg;ZEN的檢出率為2.2%,最高濃度為50.3 μg/kg。3-AcDoN、15-AcDON和ZEN的檢出率明顯低于DON,陽(yáng)性樣品總離子流圖見圖2。

圖2 某陽(yáng)性糕點(diǎn)樣品檢出真菌毒素總離子流譜圖Fig.2 Total ion current of detected mycotoxins in one pastry sample

我國(guó)《GB 2761-2011 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中真菌毒素限量》中規(guī)定谷物及其制品中DON和ZEN的限量分別為1000 μg/kg和60 μg/kg。根據(jù)本研究的檢測(cè)結(jié)果,所有樣品均符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),處于安全水平,但它們?cè)诟恻c(diǎn)產(chǎn)品中的存在值得引起重視,可采用更加有效的食品保存手段以防食品在儲(chǔ)存時(shí)霉變。

3 結(jié)論

本文建立了一種固相萃取凈化-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測(cè)定預(yù)包裝糕點(diǎn)中4種真菌毒素的方法。該方法在4 min內(nèi)完成4種真菌毒素的分析,線性范圍5~1000 μg/kg,標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均在0.997以上,DON、ZEN方法最低檢出限為1 μg/kg,3-AcDON、15-AcDON方法最低檢出限為1.5 μg/kg,方法簡(jiǎn)便可靠,可滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析、檢測(cè)的需要。按照本方法對(duì)市售134份糕點(diǎn)樣品進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn):4種真菌毒素均有一定檢出,其中DON的檢出率達(dá)78.4%,3-AcDoN、15-AcDON和ZEN的檢出率明顯低于DON,所有樣品中4種真菌毒素含量水平均未超過食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量要求。

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Determination of deoxynivalenols and zearalenone in pastry by solid phase extraction coupled with liquid chromatography-tandem mass spectrometry

WANG Li-juan1,2,KE Run-hui1,2,*,AN Hong-mei1,2,YIN Jian-jun1,2,SONG Quan-hou1,2

(1.China National Research Institute of Food & Fermentation Industries,Beijing 100015,China; 2.National Food Quality Supervision and Inspection Center,Beijing 100015,China)

A method for simultaneous determination of deoxynivalenol,3-Acetyl deoxynivalenol,15-Acetyl deoxynivalenol and zearalenone in pastry had been developed by high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(HPLC-MS/MS). The determination was finished within 4 minutes. The results showed that all of the 4 mycotoxins had good linearity in the range of 5~1000 μg/kg with the correlation coefficients(R2)better than 0.997. The limits of detection(LODs)of DON and ZEN were 1.0 μg/kg,3-AcDON and 15-AcDON were 1.5 μg/kg. The results of 134 pastry samples determined by the method showed that all of the 4 mycotoxins were detected in the tested samples.The detection rate were 2.2%,78.4%,3.0% and 5.2% for ZEN,DON,3-AcDON and 15-AcDON. The maximum residual contents were lower than national food safety limited requiements.

solid phase extraction;high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(HPLC-MS/MS);mycotoxins;pastry

2016-12-14

王麗娟(1987-),女,碩士研究生,工程師,研究方向:食品安全分析與檢測(cè)技術(shù),E-mail:wanglijuan8802@163.com。

*通訊作者:柯潤(rùn)輝(1980-),博士,高級(jí)工程師,研究方向:食品安全分析與檢測(cè)技術(shù),E-mail:runhuike@163.com。

TS207.3

A

1002-0306(2017)14-0031-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.007

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