張居舟,李 靜
(1. 安徽省食品藥品檢驗(yàn)研究院,安徽 合肥 230051;2. 國(guó)家農(nóng)副加工食品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心,安徽 合肥 230051)
喹諾酮類藥物為人工合成的含4-喹諾酮基本結(jié)構(gòu)的廣譜抗生素,可作用于細(xì)菌的脫氧核糖核酸的回旋酶,使細(xì)胞無(wú)法分裂,從而起到抗菌效果[1]。該類藥物目前已發(fā)展到第五代,為人畜共用,可預(yù)防不同種類動(dòng)物的疾病。喹諾酮類藥物可防治蜜蜂的腐臭病、敗血病等,然而藥物濫用致使其在蜂產(chǎn)品中殘留。人類若長(zhǎng)期食用含有喹諾酮類藥物的食品,會(huì)誘導(dǎo)致病菌產(chǎn)生耐藥性;若過量食用此類藥物,還會(huì)出現(xiàn)惡心、腹瀉、頭痛、眩暈,以及白細(xì)胞減少、肝損傷等不良反應(yīng),有致畸、致突變的潛在風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。因此,國(guó)內(nèi)外對(duì)食品中喹諾酮的含量均進(jìn)行嚴(yán)格限定。我國(guó)規(guī)定,恩諾沙星、達(dá)氟沙星、雙氟沙星和沙拉沙星在家禽產(chǎn)蛋期禁用,并規(guī)定了其他動(dòng)物源食品中的最大殘留限量[4];洛美沙星、培氟沙星、氧氟沙星和諾氟沙星在食品動(dòng)物中禁用[5]。歐盟規(guī)定了麻保沙星、環(huán)丙沙星、達(dá)氟沙星、恩諾沙星、沙拉沙星、雙氟沙星、氟甲喹和噁喹酸的最大殘留限量,此類抗生素藥物也未被授權(quán)用于治療蜜蜂[6]。為規(guī)避市場(chǎng)監(jiān)管,仍有企業(yè)非法使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定之外的喹諾酮類抗生素,然而新一代喹諾酮類藥物的檢測(cè)方法尚未建立。因此,迫切需要開發(fā)一種能同時(shí)測(cè)定蜂蜜中目前上市的所有喹諾酮類藥物的檢測(cè)方法,進(jìn)而為監(jiān)管部門及蜂蜜進(jìn)出口貿(mào)易提供技術(shù)支持。
目前,蜂蜜中喹諾酮類藥物的檢測(cè)方法有薄層色譜法[7]、高效液相色譜法(HPLC)[8-9]、高效液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)[10-16]等,其中薄層色譜法適用于定性分析,HPLC 法的定性易受假陽(yáng)性干擾,HPLC-MS/MS法集多組分的定性、定量和高效分離于一體,應(yīng)用最為廣泛。喹諾酮類藥物結(jié)構(gòu)相似,且存在同分異構(gòu)體,文獻(xiàn)報(bào)道的前處理方法有經(jīng)典固相萃?。?0,14]、分子印跡固相萃?。?6]、磁性多壁碳納米管固相萃?。?5]、光纖固相微萃取[11]和QuEChERS[8,12]等,然而針對(duì)蜂蜜基質(zhì),上述方法均有各自的優(yōu)勢(shì)和不足。本文應(yīng)用在線固相萃取技術(shù),提升了前處理效率,采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜的動(dòng)態(tài)多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(dMRM)模式,系統(tǒng)自動(dòng)分配掃描時(shí)間,駐留時(shí)間更長(zhǎng),明顯提高了靈敏度,適合高通量快速分析;檢測(cè)26種目標(biāo)物,較文獻(xiàn)[10]和國(guó)標(biāo)[17-18]方法新增了尚未報(bào)道的那氟沙星、妥蘇沙星、克林沙星、莫西沙星、吉米沙星和巴洛沙星6 種藥物,可以滿足蜂蜜中喹諾酮類化合物高通量快速篩查和食品安全應(yīng)急檢驗(yàn)的需要。
Agilent 1290 超高效液相色譜儀、6495 型三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀(配電噴霧離子源,美國(guó)Agilent 公司),GX-271 ASPEC 全自動(dòng)固相萃取儀(美國(guó)Gilson 公司),IKA MS3 Basic 型渦旋振蕩器(i國(guó)IKA 公司)。Oasis PRiME HLB 固相萃取柱(200 mg/6 mL,美國(guó)Waters公司)。
標(biāo)準(zhǔn)品:克林沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL,美國(guó)A ChemTek 公司);加替沙星(純度98.5%)、鹽酸莫西沙星(純度99.8%)購(gòu)于美國(guó)CATO 公司;吉米沙星(純度97%)、巴洛沙星(純度98%)、鹽酸妥蘇沙星(純度97%)購(gòu)于加拿大TRC 公司;那氟沙星(純度97.6%)購(gòu)于i國(guó)Dr. Ehrenstorfer 公司;其余19 種喹諾酮類混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL)購(gòu)于美國(guó)A ChemTek 公司。內(nèi)標(biāo):恩諾沙星-D5、諾氟沙星-D5、氧氟沙星-D3(i國(guó)Dr. Ehrenstorfer 公司);環(huán)丙沙星-D8、培氟沙星-D5、沙拉沙星-D8、依諾沙星-D8、雙氟沙星-D3購(gòu)于北京Manhage生物科技公司;氟羅沙星-D3、洛美沙星-D5、達(dá)氟沙星-D3、氟甲喹-13C3(美國(guó)A ChemTek公司),加替沙星-D4、莫西沙星-13CD3購(gòu)于加拿大TRC公司,噁喹酸-D5購(gòu)于上海ANPEL公司。
甲醇、乙腈(LC-MS 級(jí))購(gòu)于i國(guó)Merck 公司;甲酸(色譜純)購(gòu)于美國(guó)ACS 公司;實(shí)驗(yàn)用水由Milli-Q超純水機(jī)制備。
樣品:洋槐蜜、棗花蜜、荊條蜜、油菜花蜜、紫云英蜜、枸杞蜜、枇杷蜜、百花蜜、櫻花蜜均為本地市售。
1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:分別準(zhǔn)確稱取10.0 mg(精確至0.01 mg)加替沙星、莫西沙星、吉米沙星、巴洛沙星、妥蘇沙星、那氟沙星固體標(biāo)準(zhǔn)品至100 mL容量瓶,用甲醇溶解并定容至刻度,配成質(zhì)量濃度為100 μg/mL的6種混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。再分別吸取1 mL克林沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液、6種混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、其余19 種喹諾酮類藥物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL 容量瓶中,配成質(zhì)量濃度為1 μg/mL 的26種混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,于-18 ℃下避光儲(chǔ)存。
同位素內(nèi)標(biāo)混合溶液:使用甲醇-水溶液(體積比3∶1,諾氟沙星-D5、培氟沙星-D5溶液分別加2 滴鹽酸助溶)分別配制100 μg/mL 的各單標(biāo)儲(chǔ)備液。再用甲醇稀釋成1 μg/mL 的15 種混合內(nèi)標(biāo)溶液,于-18 ℃下避光儲(chǔ)存。
分別精密量取上述混合標(biāo)準(zhǔn)溶液及同位素內(nèi)標(biāo)混合溶液適量,用1%甲酸溶液-甲醇(體積比10∶90)稀釋成0.1、0.2、0.4、1.0、2.0、5.0、10、20 μg/L 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作液,其中內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度均為10 μg/L。
1.2.2 樣品前處理 稱取2 g(精確至0.001 g)蜂蜜于50 mL離心管中,準(zhǔn)確加入100 μL 1 mg/L混合內(nèi)標(biāo)溶液和10.0 mL 1%甲酸溶液-甲醇(10∶90),渦旋混合至樣品溶解,10 000 r/min 離心3 min。將PRiME HLB 小柱置于全自動(dòng)固相萃取儀萃取架上,調(diào)節(jié)流速為1 mL/min,吸取2 mL提取液過柱,收集流出液,過0.22 μm濾膜至樣品瓶,待分析。
1.2.3 色譜參數(shù) 色譜柱:Agilent Eclipse Plus RRHD C18(2.1 mm×50 mm,1.8 μm),流動(dòng)相:A 為0.1%甲酸溶液,B 為乙腈;線性梯度洗脫程序:0~1.0 min,95% A;1.0~2.0 min,95%~90% A;2.0~3.0 min,90%~87% A;3.0~5.0 min,87%~85% A;5.0~7.0 min,85%~35% A;7.0~8.0 min,35%~10% A;8.0~9.0 min,10% A;9.0~11.0 min,10%~95% A。流速:0.3 mL/min;柱溫:35 ℃;進(jìn)樣體積:2 μL。
1.2.4 質(zhì)譜參數(shù) 離子源:電噴霧離子源(AJS ESI);監(jiān)測(cè)方式:dMRM;掃描模式:正離子掃描;干燥氣溫度:220 ℃;干燥氣流速:17 L/min;霧化氣壓力:2.1×105Pa;鞘氣溫度:340 ℃;鞘氣流速:11 L/min;毛細(xì)管電壓:3 000 V;噴嘴電壓:400 V;碰撞池加速電壓:5 V;碎裂電壓:380 V;其它質(zhì)譜參數(shù)見表1。
表1 26種喹諾酮類化合物及15種內(nèi)標(biāo)的質(zhì)譜參數(shù)Table 1 MS/MS parameters of the 26 quinolones and 15 internal standards
(續(xù)表1)
喹諾酮類化合物結(jié)構(gòu)含有哌嗪環(huán)、羧基或喹啉環(huán),其[M+H]+峰響應(yīng)強(qiáng)度均較大,因此選擇[M+H]+作為分子離子峰。使用電噴霧離子源,正離子模式(ESI+),在m/z100~500 范圍內(nèi)對(duì)母離子進(jìn)行全掃描,比較各化合物的母離子響應(yīng)強(qiáng)度,依次優(yōu)化毛細(xì)管電壓、干燥氣溫度、干燥氣流速、霧化氣壓力、鞘氣溫度、鞘氣流速和噴嘴電壓;再分別進(jìn)行子離子掃描,子離子主要為脫羧峰[M +H-CO2]+和脫羧后哌嗪環(huán)斷裂重排峰[M+H-CO2-C2H4NR]+[10],在優(yōu)化碰撞能及碰撞池加速電壓后,形成多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)方法,進(jìn)一步優(yōu)化色譜條件,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,在MRM 方法數(shù)據(jù)或圖譜的基礎(chǔ)上升級(jí)形成dMRM方法,每個(gè)化合物的保留時(shí)間窗口自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配,靈敏度和峰形均有不同程度的改善。值得注意的是,氟甲喹和噁喹酸、恩諾沙星-D5和氧氟沙星-D3互為同分異構(gòu)體,具有相同的母離子和碎片離子信息,需分別優(yōu)化其單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液以確定各離子對(duì)的碰撞能,并通過各同分異構(gòu)體在色譜柱上保留時(shí)間的差異,設(shè)置保留時(shí)間窗對(duì)峰進(jìn)行定位。
喹諾酮類化合物結(jié)構(gòu)含有親油親水兩性基團(tuán),極性存在一定差異,實(shí)驗(yàn)分別選擇Agilent Eclipse Plus RRHD C18(2.1 mm×50 mm,1.8 μm)、Agilent Eclipse Plus RRHD C18(2.1 mm×100 mm,1.8 μm)和Waters BEH HILIC(2.1 mm×100 mm,1.7 μm)色譜柱進(jìn)行分析,為避免在反向色譜柱上出現(xiàn)色譜峰拖尾現(xiàn)象,選擇0.1%甲酸溶液-乙腈為流動(dòng)相,依次優(yōu)化流動(dòng)相的初始比、梯度洗脫曲線斜率和洗脫時(shí)間。結(jié)果表明,0.1%甲酸溶液不僅可為正離子掃描提供質(zhì)子,提高離子化效率,且提高了峰的對(duì)稱性;C18色譜柱較HILIC 色譜柱的分離效果更佳。隨著洗脫曲線斜率的變小,洗脫時(shí)間的延長(zhǎng),各化合物被洗脫的速率變緩,可將互為同分異構(gòu)體的氟甲喹和噁喹酸、恩諾沙星-D5和氧氟沙星-D3完全分離,26 種化合物的靈敏度和分辨率均滿足要求。在優(yōu)化的梯度洗脫程序下,由于100 mm 長(zhǎng)度的C18和HILIC 色譜柱需更長(zhǎng)的分離時(shí)間,且分離效果和峰靈敏度均比50 mm 長(zhǎng)度的色譜柱差,因此實(shí)驗(yàn)采用50 mm的Agilent Eclipse Plus RRHD C18(2.1 mm×50 mm,1.8 μm)色譜柱,目標(biāo)化合物的分離效果良好(如圖1)。
圖1 26種喹諾酮類化合物(2.0 μg/L)及15種內(nèi)標(biāo)(10 μg/L)的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatograms of 26 quinolones(2.0 μg/L)and 15 internal standards(10 μg/L)the peak numbers denoted were the same as those in Table 1
喹諾酮類化合物中含有叔氨基和羧基,溶于堿性或酸性溶液,可使用酸性或堿性溶液混合有機(jī)溶劑提取。實(shí)驗(yàn)對(duì)1%甲酸溶液-乙腈(5∶95)、1%甲酸溶液-甲醇(5∶95)、氨水-甲醇(5∶95)的提取效果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,1%甲酸溶液-乙腈(5∶95)的提取液有少量白色沉淀,26 種待測(cè)物的回收率為65%~115%,其中氟羅沙星、克林沙星的回收率低于70%;1%甲酸溶液-甲醇(5∶95)可將蜂蜜樣品完全溶解,26 種待測(cè)物的回收率為70%~128%,其中雙氟沙星的回收率≥120%。氨水-甲醇(5∶95)也能完全溶解樣品,除奧比沙星的回收率為32%外,其它待測(cè)物的回收率為75%~125%。
為進(jìn)一步驗(yàn)證各提取劑的效果,取6組陽(yáng)性蜂蜜(其中含有不同濃度的諾氟沙星、氧氟沙星、恩諾沙星及環(huán)丙沙星),應(yīng)用上述3種提取劑進(jìn)行提取。結(jié)果顯示,1%甲酸溶液-乙腈(5∶95)提取液只檢出氧氟沙星;氨水-甲醇(5∶95)提取液對(duì)低濃度樣品未檢出,1%甲酸溶液-甲醇(5∶95)提取液與國(guó)標(biāo)GB/T 20757-2006[17]的檢測(cè)結(jié)果基本一致,故選擇1%甲酸溶液-甲醇(5∶95)作為提取劑,并比較了不同體積比(50∶50、40∶60、30∶70、20∶80、10∶90、5∶95)的1%甲酸溶液-甲醇對(duì)26種待測(cè)物的回收率(如圖2)。結(jié)果顯示,體積比為20∶80時(shí),除吡派酸、氟羅沙星、氧氟沙星、洛美沙星外,其余化合物的回收率明顯偏離100%,體積比為50∶50時(shí)整體回收率降至最低,凈化時(shí)的流速也最慢。實(shí)驗(yàn)選擇對(duì)26種待測(cè)物回收率更佳的1%甲酸溶液-甲醇(10∶90)作為提取劑。
圖2 不同體積比的1%甲酸溶液-甲醇對(duì)26種待測(cè)物的提取效果Fig.2 Extraction efficiencies of 26 analytes by different volume ratios of 1% formic acid solution-methanol
蜂蜜含有氨基酸、有機(jī)酸、糖類、色素和少量蛋白質(zhì)等[19],針對(duì)蜂蜜的凈化方法有固相萃取和QuEChERS 等方法,本文考察了PRiME HLB 柱、HLB 柱[17]、PAX 柱[18]和QuEChERS[12]的凈化效果。稱取空白基質(zhì)樣品進(jìn)行10.0 μg/kg 的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,PRiME HLB 柱可去除蜂蜜中有機(jī)酸、部分色素及糖類等雜質(zhì)。從去除雜質(zhì)效果看,HLB 柱與PAX 柱相當(dāng),PRiME HLB 柱和QuEChERS 次之。從回收率上看,PRiME HLB 柱優(yōu)于HLB柱,均有24種目標(biāo)物的回收率在80%~110%之間;QuEChERS次之;PAX 最差,只有10 種化合物的回收率大于80%,其余在22%~78%之間。實(shí)驗(yàn)最終選擇凈化能力略弱,但回收率較好,且無(wú)需活化、淋洗和洗脫,操作過程更簡(jiǎn)便的PRiME HLB柱進(jìn)行凈化。
基質(zhì)效應(yīng)(ME)是指在測(cè)定過程中,由于待測(cè)化合物的離子化效應(yīng)被樣品基質(zhì)改變,從而使響應(yīng)信號(hào)受到增強(qiáng)或抑制的現(xiàn)象。目前評(píng)價(jià)基質(zhì)效應(yīng)的方法有標(biāo)準(zhǔn)曲線法和相對(duì)響應(yīng)值法,本文采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法考察喹諾酮類化合物在蜂蜜中的基質(zhì)效應(yīng),ME=基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率/溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率×100%。當(dāng)ME>115%時(shí)為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng);當(dāng)85%≤ME ≤115%時(shí)基質(zhì)效應(yīng)可忽略;當(dāng)ME<85%時(shí)為基質(zhì)抑制效應(yīng)[20-21]。實(shí)驗(yàn)考察了洋槐蜜、油菜花蜜和荊條蜜的基質(zhì)效應(yīng)(分別以ME1、ME2、ME3表示),表2結(jié)果表明,目標(biāo)化合物及其同位素內(nèi)標(biāo)在各個(gè)峰蜜中的基質(zhì)效應(yīng)變化趨勢(shì)一致,荊條蜜較其他蜜的基質(zhì)效應(yīng)略小,奧比沙星、加替沙星等8種化合物的基質(zhì)效應(yīng)不明顯(89%~115%),麻保沙星等18種化合物為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng),其中,吡派酸、依諾沙星、諾氟沙星、培氟沙星、達(dá)氟沙星、環(huán)丙沙星的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)較強(qiáng)。
表2 26種喹諾酮類化合物及15種內(nèi)標(biāo)的基質(zhì)效應(yīng)(%)Table 2 Matrix effects of 26 quinolones and 15 internal standards(%)
基質(zhì)效應(yīng)的消除方法通常有基質(zhì)匹配曲線、同位素內(nèi)標(biāo)、基質(zhì)凈化法等[22],本文選擇內(nèi)標(biāo)法減弱基質(zhì)效應(yīng)對(duì)目標(biāo)物定量結(jié)果的影響。對(duì)于有同位素內(nèi)標(biāo)的待測(cè)物,選擇其同位素內(nèi)標(biāo)作為內(nèi)標(biāo)定量;對(duì)于無(wú)同位素內(nèi)標(biāo)的化合物,依據(jù)結(jié)構(gòu)相似、保留時(shí)間相近、基質(zhì)效應(yīng)差異較小的原則選擇其它同位素內(nèi)標(biāo)定量(見表3)。
表3 26種喹諾酮類化合物的線性范圍、相關(guān)系數(shù)、定量下限、平均回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table 3 Linear ranges,correlation coefficients(r2),limits of quantitation,average recoveries and relative standard deviations of 26 quinolones(n=6)
(續(xù)表3)
精密量取適量喹諾酮類化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,用初始流動(dòng)相配制質(zhì)量濃度為0.1~20 μg/L 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,同時(shí)加入15 種內(nèi)標(biāo)(內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度均為10 μg/L),按優(yōu)化的條件進(jìn)行UPLC-MS/MS 分析。以定量離子和內(nèi)標(biāo)化合物的峰面積比為縱坐標(biāo)(y),待測(cè)化合物和內(nèi)標(biāo)化合物的質(zhì)量濃度比為橫坐標(biāo)(x),繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,內(nèi)標(biāo)法定量。結(jié)果表明,26 種喹諾酮類化合物在各自的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性良好,相關(guān)系數(shù)(r2)>0.997。采用空白蜂蜜樣品添加待測(cè)物,以10倍信噪比(S/N≥10)對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度確定為定量下限(LOQ),結(jié)果表明,26種喹諾酮類化合物的LOQ為0.5~2.0 μg/kg(見表3)。
按照本方法對(duì)空白洋槐蜜進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),加標(biāo)水平為低、中、高3 個(gè)濃度,每個(gè)濃度平行6 個(gè)。由表3 可知,26 種喹諾酮類化合物的平均回收率為79.5%~110%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為2.0%~12%,表明方法的準(zhǔn)確度和精密度良好。
為評(píng)價(jià)該方法的有效性,本實(shí)驗(yàn)測(cè)定了隨機(jī)抽取的市售洋槐蜜、棗花蜜、荊條蜜、油菜花蜜、紫云英蜜各10份,枸杞蜜、枇杷蜜各5份,百花蜜、櫻花蜜各1份,共62份樣品。在2份紫云英蜜、3份洋槐蜜樣品中檢出諾氟沙星,檢出量為2.1~22.1 μg/kg;1份棗花蜜樣品中檢出氧氟沙星,檢出量為17.1 μg/kg;1份枇杷蜜中同時(shí)檢出3.4 μg/kg諾氟沙星和8.8 μg/kg氧氟沙星(如圖3);其余樣品均未檢出目標(biāo)化合物。
圖3 陽(yáng)性樣品中諾氟沙星和氧氟沙星的選擇離子色譜圖Fig.3 Selected ion chromatograms of norfloxacin and ofloxacin in positive sample
本文建立了一種同時(shí)檢測(cè)蜂蜜中26種喹諾酮類藥物的在線固相萃取/超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法。蜂蜜樣品以1%甲酸溶液-甲醇(10∶90)提取,經(jīng)PRiME HLB 小柱在線通過式固相萃取凈化后,回收率優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)方法;液質(zhì)聯(lián)用儀采用dMRM 采集模式,進(jìn)一步提升了檢測(cè)靈敏度;15種同位素內(nèi)標(biāo)有效補(bǔ)償了基質(zhì)效應(yīng)帶來(lái)的定量偏差;并首次檢測(cè)了巴洛沙星等新一代喹諾酮類藥物,填補(bǔ)了相關(guān)物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的空白。本方法操作簡(jiǎn)便、快速,重復(fù)性好、靈敏度高、準(zhǔn)確可靠,完全滿足蜂蜜的實(shí)際檢驗(yàn)和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)需要。