張 萍, 彭西甜, 馮鈺锜
(1.六盤水師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系,貴州六盤水 553004;2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所,湖北武漢 430064;3.武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院,湖北武漢 430072)
黃曲霉毒素(Aflatoxin,AFT)是一類由黃曲霉菌(Aspergiuusflavus)和寄生曲霉菌(Aspergiuusparasiticus)產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物的總稱[1]。目前發(fā)現(xiàn)的黃曲霉毒素有20多種,其中已分離鑒定出的黃曲霉毒素有B1、B2、G1、G2、M1、M2等18種[2]。常見污染農(nóng)產(chǎn)品的主要有黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2,其中M1和M2是哺乳動物食用了黃曲霉毒素污染的飼料所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物,因此常見于動物源性食品和牛奶中[3 - 5]。
黃曲霉毒素的基本結(jié)構(gòu)為二呋喃環(huán)和香豆素,其中B1是二氫呋喃氧雜萘鄰?fù)难苌?,它的毒性和致癌性最?qiáng)。1993年,世界衛(wèi)生組織(WHO)的癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)將黃曲霉度毒素B1、B2、G1和G2劃定為Ⅰ類致癌物質(zhì),將M1劃定為Ⅱ類致癌物質(zhì)(人類疑似致癌物質(zhì))。黃曲霉毒素的危害性在于對人及動物肝臟組織有破壞作用,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致肝癌甚至死亡。因此,根據(jù)人們對食品的攝入情況,世界各國紛紛制定食品中黃曲霉毒素的衛(wèi)生限量標(biāo)準(zhǔn)加以控制。我國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2761-2011)《食品中真菌毒素限量》中規(guī)定:花生、玉米及其制品等食品中黃曲霉毒素B1的限量標(biāo)準(zhǔn)為20 μg/kg,在稻谷、大米、糙米及食用油類(花生油除外)中為10 μg/kg,在堅(jiān)果、調(diào)味品及豆制品等其他食品至黃曲霉毒素B1含量不得超過5 μg/kg,在特殊膳食用食品中限量標(biāo)準(zhǔn)為0.5 μg/kg。黃曲霉毒素的毒性很高,各國政府及相關(guān)國際組織制定的黃曲霉毒素限量標(biāo)準(zhǔn)很低,同時(shí)食品樣品基質(zhì)復(fù)雜,這對黃曲霉毒素的檢測方法提出了很高的要求。因此,為了預(yù)防和控制黃曲霉毒素對食品的污染,保障人們的身體健康,為食品安全監(jiān)管提供技術(shù)支撐,加強(qiáng)黃曲霉毒素檢測方法的研究具有重要的意義。
目前,食品中黃曲霉毒素的檢測方法有很多,主要有薄層層析法(TLC)[6]、熒光光度法、酶聯(lián)免疫分析法(ELISA)[7]、高效液相色譜法(HPLC)[8]、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)[9]以及電化學(xué)免疫傳感器法[10 - 11]等。TLC法易受雜質(zhì)干擾,靈敏度、精密度和重現(xiàn)性不好,一般用于黃曲霉毒素的初步定性檢測[6]。ELISA法靈敏度高、特異性強(qiáng)、成本低、快捷,適合于大批量樣品的檢測,但重復(fù)性較差、假陽性概率較高[12 - 13]。HPLC法在黃曲霉毒素的檢測中應(yīng)用最為廣泛,具有分析效果好、靈敏度高、分析速度快、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。HPLC法通常使用熒光檢測器(FLD),而B1和G1分子二呋喃結(jié)構(gòu)中碳碳雙鍵吸電子誘導(dǎo)效應(yīng),致使分子熒光強(qiáng)度減弱,影響方法靈敏度,但可通過衍生增強(qiáng)熒光強(qiáng)度。目前,常采用的衍生方法有三氟乙酸(TFA)柱前衍生法[14 - 15]、碘柱前衍生法[16]、碘柱后衍生法[17 - 19]、光化學(xué)柱后衍生法[20]、電化學(xué)柱后衍生法[21]、溴柱后衍生法[22]。HPLC法的柱前或柱后衍生分析時(shí)間長、步驟多,干擾較多,易出現(xiàn)假陽性。HPLC-MS/MS法是一種集高效分離及多組分定性、定量于一體的聯(lián)用技術(shù),在HPLC法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上無需衍生化即可進(jìn)行檢測,而隨著同位素內(nèi)標(biāo)的商品化,使得檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠,但是質(zhì)譜儀器價(jià)格昂貴,檢測成本較高[23 - 24]。
楊琳等[25]將糧谷類食品樣品經(jīng)甲醇-水溶液(80∶20,V/V)提取,然后用三氯甲烷液-液萃取(LLE)凈化富集,用三氟乙酸衍生后熒光檢測,4種黃曲霉毒素(B1、B2、G1、G2)的檢出限分別為0.06、0.03、0.18、0.05 μg/kg,在玉米、大米、小麥3類樣品中加標(biāo)回收率在71.73%~115.37%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.00%~9.88%。彭志兵等[26]比較了二氯甲烷和三氯甲烷兩種萃取劑,發(fā)現(xiàn)三氯甲烷萃取樣品中黃曲霉毒素的加標(biāo)回收率較高,采用LLE凈化的前處理方法,建立了用甲醇-乙腈-水(40∶5∶55,V/V)流動相體系分離黃曲霉毒素(G2、G1、B2、B1),HPLC法測定糧食樣品中黃曲霉毒素的新方法,在不同加標(biāo)水平的回收試驗(yàn)中,回收率為80.3%~97.0%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%~4.0%。然而,LLE通常使用大量有機(jī)溶劑,在目前黃曲霉毒素的常規(guī)分析中應(yīng)用較少。
固相萃取(SPE)可同時(shí)完成樣品的富集與凈化,比LLE快,節(jié)省溶劑,重現(xiàn)性好。畢瑞峰等[27]把腰果樣品用甲醇-水(8∶2,V/V)溶液提取后用弗羅里硅土柱凈化,HPLC-MS/MS法檢測其中的4種黃曲霉毒素。王恒玲等[28]以二氧化硅-氧化石墨烯復(fù)合物為SPE材料,建立了植物油中黃曲霉毒素B1、B2的HPLC檢測方法。蔡增軒等[29]將花生及其制品經(jīng)一種自制的混合SPE柱純化,超高效液相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)檢測,可對其中的6種黃曲霉毒素同時(shí)進(jìn)行定性定量分析。付朝暉等[30]用二氯甲烷提取發(fā)酵茶中黃曲霉毒素,提取液經(jīng)濃縮后,用氰基鍵合硅膠SPE小柱凈化,UPLC-UV法檢測。
多功能凈化柱(Multifunctional Cleanup Column,MFC)是一種特殊的SPE柱,可選擇性吸附樣品溶液中的脂類、蛋白類等雜質(zhì),而黃曲霉毒素不被吸附。MFC的操作簡便,不需要進(jìn)行活化、淋洗和洗脫操作只需直接上樣,凈化效果理想,但是沒有富集的作用。根據(jù)多功能柱填料的不同,又分為僅用于凈化黃曲霉毒素和可凈化多種霉菌毒素兩大類。宋月等[31]采用PriboFast M228型多功能柱凈化,建立了玉米和花生中黃曲霉毒素的光化學(xué)衍生,HPLC-FLD檢測方法和UPLC-MS/MS檢測方法。萬青云等[32]采用可凈化黃曲霉毒素的Mycosep 226多功能凈化柱,建立了三氟乙酸(TFA)柱前衍生,加壓毛細(xì)管電色譜-激光誘導(dǎo)熒光(Pressurized Capillary Electrochromatography-Laser-Induced Fluorescence,pCEC-LIF)快速測定花生醬中黃曲霉毒素的方法。王瑞國等[33]運(yùn)用可凈化多種霉菌毒素的Mycospin 400型多功能凈化柱,建立了同時(shí)檢測玉米、豆粕中黃曲霉毒素、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇等26種霉菌毒素的LC-MS/MS方法。劉柱等[34]對Mycosep 113、Mycosep 226、Mycosep 228和Waters HLB柱4種多功能柱的凈化效果進(jìn)行了考察,發(fā)現(xiàn)Mycosep 228型多功能凈化柱對玉米和花生中黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素和展青霉素9種真菌毒素有非常好的凈化效果,建立了MFC-HPLC柱后光化學(xué)衍生的黃曲霉毒素檢測方法。
免疫親和柱是一種特殊的固相萃取柱,其吸附劑的功能團(tuán)不同于常規(guī)的化學(xué)官能團(tuán),而是特異性抗體,利用抗原與抗體免疫反應(yīng)的原理,高選擇性地吸附上樣溶液中的目標(biāo)物,具有高親和力、高專一性和可結(jié)合的特點(diǎn)。目前,免疫親和柱凈化被廣泛應(yīng)用于植物油及糧谷類[35 - 39]、中藥材及中成藥類[40 - 45]、牛奶類[46 - 48]及其他食品[49 - 50]等中黃曲霉毒素的檢測。
隨著人們對多種真菌霉素檢測的需求,可同時(shí)高效準(zhǔn)確處理多種毒素的復(fù)合免疫親和柱的應(yīng)用日益廣泛。Wilcox等[51]建立了食品(黑麥粉、玉米、早餐麥片、全麥面包)中不同免疫親和柱的組合,對特定的多種真菌毒素進(jìn)行凈化,所得結(jié)果可以滿足歐盟成年人和嬰兒食品中多種毒素檢測的限量標(biāo)準(zhǔn)要求。孫雪等[52]建立了動物源性食品(豬肉、魚肉、豬肝)中6種黃曲霉毒素和6種玉米赤霉醇類真菌毒素的復(fù)合免疫親和柱凈化,HPLC-MS/MS檢測方法。
盡管免疫親和柱對黃曲霉毒素具有很好的選擇性,然而其同時(shí)也存在溫度穩(wěn)定性差、價(jià)格昂貴、檢測成本高的問題,在實(shí)際應(yīng)用中也受到了一定的限制。
3.4.1基質(zhì)固相分散基質(zhì)固相分散(Matrix Solid-Phase Dispersion,MSPD )是一種快速樣品處理技術(shù),該技術(shù)通過將固體、半固體以及粘稠性樣品與固相分散劑一起放入玻璃研缽中輕輕研磨,樣品組織結(jié)構(gòu)被研磨的剪切力破壞后,樣品基質(zhì)分散在固體分散劑的表面,然后將得到的混合物轉(zhuǎn)移到固相萃取空柱中用適當(dāng)?shù)娜軇⒛繕?biāo)化合物洗脫下來。MSPD濃縮了傳統(tǒng)的樣品前處理中的樣品勻化、組織細(xì)胞裂解、提取、凈化等過程,避免了樣品的損失,但該技術(shù)需由操作者在研缽中混合,不能完全自動化,適用于多藥物的殘留分析[53]。
Hu等[54]利用中性氧化鋁與石墨化炭黑基作為MSPD的吸附劑,電化學(xué)衍生,熒光檢測測定了深色食品(辣椒粉、綠豆、黑芝麻)中黃曲霉毒素的含量,并與免疫親和柱凈化法做了比較,不存在顯著性差異。朱閏月等[55]采用C18作為吸附劑,結(jié)合MSPD技術(shù),建立了雞蛋中包括黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2在內(nèi)的15種真菌毒素生物標(biāo)志物的同時(shí)定量分析方法。
3.4.2凝膠滲透色譜凝膠滲透色譜(Gel Permeation Chromatography,GPC)根據(jù)溶質(zhì)(被分離物質(zhì))分子量大小不同而達(dá)到分離目的。GPC具有凈化容量大、可重復(fù)使用、適用范圍廣、自動化程度高等特點(diǎn),但其存在分離不完全,常常還需要結(jié)合其他的樣品前處理技術(shù),同時(shí)存在有機(jī)溶劑消耗大的缺點(diǎn)。劉柱等[56]提出了填料為Bio-Beads SX3(中性、多孔的聚苯乙烯-二乙烯基苯微球體)的凝膠滲透色譜凈化和柱后光化學(xué)衍生-HPLC法測定食用油中黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2等9種真菌毒素。段兵等[57]建立了用Bio-Beads SX3為填料的GPC凈化,結(jié)合UPLC-MS/MS法測定牛奶中黃曲霉毒素M1的方法。王浩等[58]以乙酸乙酯-環(huán)己烷(1∶1,V/V)提取植物油樣品,GPC凈化,HPLC-MS/MS法檢測,建立了植物油中黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2和苯并芘的分析方法。
3.4.3免疫磁珠免疫磁珠凈化(Immunomagnetic Microbeads,IMBs)是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的新方法。這一方法的核心是在磁珠表面包被具有免疫反應(yīng)性的抗體進(jìn)行抗原抗體反應(yīng),無該種表面抗原的細(xì)胞由于不能與連接著磁珠的特異性單抗結(jié)合而沒有磁性,不在磁場中停留,從而達(dá)到分離的目的[59]。雷方等[60]用NaIO4將抗體Fc段的糖殘基氧化生成醛基,與磁珠上的氨基共價(jià)偶聯(lián),實(shí)現(xiàn)抗體在磁珠上的定向固定化。以該方法同時(shí)偶聯(lián)多種抗體,獲得定向固定多種真菌毒素抗體的免疫磁珠,進(jìn)而對其親和性能及使用條件進(jìn)行詳細(xì)表征和優(yōu)化,建立了免疫磁珠親和純化-UPLC-MS/MS法檢測小麥中多種真菌毒素。邢言言等[61]將N-羥基丁二酰亞胺鍵合磁珠與抗黃曲霉毒素總量單克隆抗體偶聯(lián),得到了黃曲霉毒素總量免疫磁珠,其具有較好的分散性,良好的磁性能和特異的選擇性。劉偉偉等[62]利用化學(xué)共沉淀方法,制得了主要成分為Fe3O4的超順磁性納米磁珠,與氨丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)而帶上氨基基團(tuán),然后通過戊二醛活化后發(fā)生醛基化,與黃曲霉毒素B1多克隆抗體偶聯(lián)得到黃曲霉毒素B1免疫磁珠,利用該免疫磁珠為凈化工具,建立了譜檢測植物油中黃曲霉毒素B1 HPLC法。
3.4.4QuEChERS法QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe)法是近年發(fā)展的一種用于農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測的快速樣品前處理技術(shù),由美國農(nóng)業(yè)部Anastassiades教授等[63]于2003年首次提出。該方法采用單一溶劑乙腈提取,無水MgSO4和NaCl鹽析分層、分散固相萃取劑N-丙基乙二胺(PSA)凈化的快速樣品前處理方法,具有快速、簡單、廉價(jià)、有效、可靠及安全的特點(diǎn)。由于該方法的顯著優(yōu)勢,近年來在植物源性及動物源性食品中的獸藥、真菌毒素、食品添加劑等殘留檢測領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛[64]。
Tamura等[65]將啤酒類樣品經(jīng)乙腈提取后加入NaCl、無水Na2SO4和檸檬酸鈉凈化,利用改良的QuEChERS結(jié)合UPLC-MS/MS法測定了啤酒中包括黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2在內(nèi)的15種真菌毒素的含量。陳慧菲等[66]優(yōu)化了QuEChERS方法的鹽析包,建立了改進(jìn)的QuEChERS方法結(jié)合UPLC-MS/MS測定谷物樣品中的8種真菌毒素的方法。蘇碧玲等[67]將嬰幼兒輔助食品樣品經(jīng)乙腈-水-乙酸提取后,采用含有C18、弗羅里硅土及無水MgSO4的QuEChERS凈化管中凈化,UPLC-MS/MS法檢測,建立了嬰幼兒谷類輔助食品中黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2等12種真菌毒素的分析方法。郭禮強(qiáng)等[68]使用QuEChERS方法,考察了中性氧化鋁(Alumina-N)、石墨炭黑粉(GCB)、C18、PSA和氨丙基硅膠5種凈化材料對干腌火腿中15種真菌毒素(含黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2)的回收率的影響,發(fā)現(xiàn)C18對15種真菌毒素的吸附影響較小,結(jié)合譜庫檢索建立了干腌火腿中15種真菌毒素的快速LC-MS/MS檢測方法。
隨著質(zhì)譜等高性能分析儀器的發(fā)展,可以將提取液不經(jīng)凈化直接進(jìn)樣分析,大大提高了整個分析過程的效率?;|(zhì)效應(yīng)(Matrix Effect,ME)是影響HPLC-MS/MS定量的準(zhǔn)確性和精密度最重要的因素,它是指提取中共留組分在檢測過程中對目標(biāo)分析物的離子化效率產(chǎn)生影響。從基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)制可以看出,通過優(yōu)化質(zhì)譜的各種參數(shù),在最大程度上提高各種真菌毒素的離子化效率,增強(qiáng)其與樣品的共留組分在離子源離子化時(shí)的競爭力,是一種克服基質(zhì)效應(yīng)可行的方案。王芹等[69]將面粉樣品粉碎后,經(jīng)乙腈-水(84∶16,V/V)提取,提取液直接濃縮定容后,濾液經(jīng)Agilent Poroshell120ec-C-(18)反相色譜柱分離,以0.1%甲醇-甲酸水溶液作為流動相,梯度洗脫分離4種黃曲霉毒素,對質(zhì)譜檢測條件進(jìn)行了優(yōu)化,黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2呈現(xiàn)較好的響應(yīng),減少了黃曲霉毒素質(zhì)譜檢測的基質(zhì)效應(yīng)。
稀釋法是一種克服基質(zhì)效應(yīng)的有效手段,雖然它在一定程度上會降低LC-MS/MS法的靈敏度,但它能夠有效減少干擾組分的濃度,提高目標(biāo)分析物離子化的競爭力,具有檢測成本低、分析速度快和操作簡便等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品中真菌毒素的檢測。鄭潤生等[70]采用稀釋法,并通過優(yōu)化色譜和質(zhì)譜條件,成功克服苦杏仁的基質(zhì)效應(yīng)對整個分析過程的干擾,建立了一種可對苦杏仁污染黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2進(jìn)行大量篩查及檢測的HPLC-MS/MS方法,并與Mycosep 226型凈化柱純化的方法做了對比,回收率與準(zhǔn)確度均高于凈化柱純化方法。然而,稀釋法沒有直接去除共存組分,長期使用該方法可能會對質(zhì)譜等檢測系統(tǒng)造成污染;同時(shí),樣品化學(xué)成分復(fù)雜多樣,目標(biāo)物檢測靈敏度高低不一,可能會限制稀釋法的應(yīng)用范圍。
同位素內(nèi)標(biāo)法不僅可以減小、甚至抵消真菌毒素在離子化效率上的改變,還能消除樣品在前處理過程中的操作誤差,從而提高整個HPLC-MS/MS檢測方法的穩(wěn)定性,因此近年來也是一種應(yīng)用相當(dāng)廣泛的方法。曹婭等[71]采用同位素內(nèi)標(biāo)稀釋法,建立了大米、小麥和大豆中8種真菌毒素的HPLC-MS/MS分析方法。但是,該方法存在以下缺點(diǎn):同位素內(nèi)標(biāo)的的價(jià)格比較昂貴,依靠一個同位素內(nèi)標(biāo)的校正很難消除全部真菌毒素基質(zhì)效應(yīng)的差異,檢測成本過高,不利于大批量樣品的檢測。因此,在實(shí)際大批量樣品檢測中,其可行性比較低。
黃曲霉毒素作為真菌毒素中的一種高毒性物質(zhì),可以通過污染多種作物進(jìn)而進(jìn)入到食品當(dāng)中,嚴(yán)重威脅到人類的健康。盡管色譜、質(zhì)譜分離檢測系統(tǒng)的性能得到了很大的改善,但高效的樣品前處理技術(shù)對于獲得可靠的檢測數(shù)據(jù)來支持食品安全的監(jiān)管非常重要。目前,對于復(fù)雜食品中黃曲霉毒素的樣品前處理技術(shù),吸附劑凈化富集的相關(guān)技術(shù)(例如SPE、免疫親和柱、QuEChERS方法等)溶劑消耗少、僅僅使用一次性的化學(xué)品或吸附劑,已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的樣品前處理方法(例如溶劑消耗大的GPC法和LLE法),多種凈化技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用與多種黃曲霉毒素的同時(shí)檢測是目前研究的熱點(diǎn)。黃曲霉毒素分析的樣品前處理技術(shù)逐漸向自動化、更高的樣品分析通量、更少的溶劑使用量的方向發(fā)展。隨著各國對食品安全愈加重視,食品安全標(biāo)準(zhǔn)也越來越嚴(yán)格,開發(fā)高效快速的樣品前處理技術(shù),提高分析的準(zhǔn)確度,降低檢測成本,最終實(shí)現(xiàn)在日常檢測中的應(yīng)用,具有深遠(yuǎn)的意義。
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