CN102590386A - 一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法，其特征在于：取吸烟者尿液样品加入烟碱-d₃、可替宁-d₃、反3′-羟基可替宁-d₃混合内标溶液，采用固相萃取小柱进行净化，洗脱液吹干后进行BSTFA衍生化，冷却至室温进行GC-MS检测；内标法定量。本发明的有益效果在于：能够有效的消除尿液的基体干扰，具有较低的检出限和较高的精密度，能够对吸烟者尿液中烟碱及其3种代谢物(可替宁、降可替宁、反3′-羟基可替宁)进行检测，便于了解烟碱及其代谢产物在体内的存在浓度和衰减规律，对明确与吸烟状态相关的生物标记物，建立生物标记物的体内浓度与烟气暴露程度的相关性，有着重要意义。

Description

一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法

技术领域

本发明涉及吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法。该方法采用同位素内标作为标记物，采用GC-MS对吸烟者尿液中烟碱及其代谢物进行检测。

背景技术

烟碱是烟草中的主要生物碱，约占烟草总生物碱量的90％以上。卷烟抽吸时，烟草中的烟碱约有40％直接转移到卷烟主流烟气和侧流烟气中。人体吸入烟气后，烟碱经口腔、喉部、气管以及肺泡的细胞壁进入血液循环系统，再经肝脏代谢，形成多种代谢产物，之后通过尿液、唾液、汗液等分泌物排出体外[Hukkanen J，Jacob P III，Benowitz N L. Metabolismand Disposition Kinetics of Nicotine[J].Pharmacol Rev，2005，57(1)：79-115]。

研究烟碱的体内代谢途径，了解各代谢产物在体内的存在浓度和衰减规律，对明确与吸烟状态相关的生物标记物，建立生物标记物的体内浓度与烟气暴露程度的相关性，有着重要意义。目前，烟碱及其代谢物作为评价暴露烟草烟气程度的生物标记物，受到了生物医学研究、烟草与健康研究的广泛重视[Scherer G.Biomonitoring of inhaled complexmixtures-Ambient air，diesel exhaust and cigarette smoke[J].Exp Toxicol Pathol，2005，57(1)：75-110]，所以需要建立准确检测尿液中烟碱及其代谢物的检测方法。尿液样品由于组成复杂，其中烟碱及其代谢物等目标组分含量较低，选择合适的样品前处理方法和有效的检测方法是保证检测结果准确可靠的重要环节。

烟碱在体内可代谢成多种物质，其中烟碱本身、可替宁和反3′-羟基可替宁、降可替宁都可作为烟气暴露的有效生物标记物，其中可替宁是使用最多的生物标记物，已成为评估吸烟量的特异性生物标记物。但研究表明烟碱及其多个代谢物的总剂量比单个代谢物更能准确表征个体烟气暴露的状态[Boswell C，Curvall M，Elswick R Jr，et al.Modeling nicotineintake in smokers and snuff users using biological fluid nicotine metabolites[J].Biomarkers，2000，5：341-345]。

文献报道有关吸烟者尿液中烟碱及其代谢物的检测方法很多，其中包括巴比妥酸法，免疫法^[89-104]，气液色谱法(GLC)^[105-110]，气相色谱法(GC)^[111-114]或气质联用法(GC-MS)^[115-123]，高效液相色谱法(HPLC)^[124-131]和液相色谱-质谱联用法(LC-MS/MS)^{[80，132-140]}。相比其它方法，LC-MS法虽然检出限低，分离能力强，但是价格昂贵，同时在检测尿液样品时还存在基质效应的干扰[Meger M，Meger-Kossien I，Schuler-Metz A，et al.Simultaneous determinationof nicotine and eight nicotine metabolites in urine of smokers using liquidchromatography-tandem mass spectrometry[J].J Chromatogr B Analyt Technol BiomedLife Sci，2002，778(1-2)：251-261]，所以很多研究者采用GC-MS法检测吸烟者尿液中的烟碱及其代谢物，但这些方法只检测了烟碱在尿液中的1-2种代谢物，前处理方法大多也采用液液萃取，容易出现乳化现象和溶剂浪费[Shin H S，Kim J G，Shin Y J，et al.Sensitiveand simple method for the determination of nicotine and cotinine in human urine，plasma and saliva by gas chromatography-mass spectrometry[J].J Chromatogr B AnalytTechnol Biomed Life Sci，2002，769(1)：177-183]。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种吸烟者尿液复杂基质中烟碱及其代谢物的检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法，所述步骤为：取吸烟者尿液样品加入混合内标溶液，采用固相萃取小柱进行净化，洗脱液吹干后进行BSTFA衍生化，冷却至室温进行GC-MS检测。

该方法包括以下步骤：

①吸烟者尿液样品的收集：采集吸烟者24h尿样；

②配制混合内标溶液：以同位素标记物烟碱-d₃、可替宁-d₃、反3′-羟基可替宁-d₃作为内标物，配制浓度均为10μg/mL的混合内标乙酸乙酯溶液；

③配制混合标准溶液：准确称取烟碱、可替宁、降可替宁和反3′-羟基可替宁各10mg，配制浓度均为10μg/mL的混合标准溶液；

④标准曲线的绘制：取50μL混合内标乙酸乙酯溶液和250μL BSTFA，然后加入系列烟碱及其代谢物的混合标准溶液配制成浓度(ng/mL)为2.0，5.0，10.0，50.0，100.0，500.0，1000.0，5000.0的标准溶液，旋涡混合后在70℃水浴中衍生化40min，吸入样品瓶，冷却至室温，进行GC-MS检测；然后以被测物的峰面积与其内标的峰面积的比值(Y)对稀释后的空白尿液中被测物的浓度(X)进行线性回归，求得各种代谢物的标准曲线；

⑤样品前处理：取1mL尿液，加入50μL混合内标乙酸乙酯溶液，按照10000r/min离心5min后取上清液上样至活化过的HLB固相萃取小柱，分别采用1mL甲醇和水进行活化，然后用5％甲醇淋洗柱子；接着用氮气吹干HLB小柱，再1ml甲醇洗脱；收集吹脱液于10mL的试管中；在氮吹仪上于45℃吹干上述洗脱液，分别加入250μL乙酸乙酯和250μLBSTFA，密封，旋涡混合后在70℃水浴中衍生化40min，吸入样品瓶，冷却至室温，进行GC-MS检测；

⑥数据处理与检测：由组分峰面积与内标峰面积之比进行内标法定量。

所述步骤④和⑤中的烟碱-d₃、反3′-羟基可替宁-d₃分别为烟碱和反3′-羟基可替宁的内标物，可替宁-d₃为可替宁、降可替宁的内标物。

所述步骤④和⑤中的色谱条件如下：

色谱柱：DB-5MS石英毛细管柱，规格为30m×0.25mm i.d.×0.25μm d.f；GC进样方式：采用不分流进样，进样量为1μl；

溶剂延迟：5min

进样口温度：250℃；

载气为He，流速为1.2mL/min；

程序升温方法：

所述步骤④和⑤中的质谱条件如下：

电离方式：EI；

传输线温度：290℃；

离子化能：70eV；

离子源温度：230℃；

四极杆温度：150℃；

每种目标检测物及其内标特征离子：

烟碱：定性离子162m/z、定量离子84m/z；

可替宁：定性离子176m/z、定量离子98m/z；

反3′-羟基可替宁：定性离子249m/z、定量离子144m/z；

降可替宁：定性离子234m/z、定量离子219m/z；

烟碱-d₃：定性离子165m/z、定量离子87m/z；

可替宁-d₃：定性离子179m/z、定量离子101m/z；

反3′-羟基可替宁-d₃：定性离子252m/z、定量离子147m/z。

所述尿液收集时晨尿弃去，以后每次尿液都收集于清洁容器中，直至收集了第二天晨尿。每种目标检测物及其内标特征离子：

检测物	定性离子(m/z)	定量离子(m/z)
			烟碱	162	84
可替宁	176	98
			反3′-羟基可替宁	249	144
降可替宁	234	219

烟碱-d3	165	87
			可替宁-d3	179	101
反3′-羟基可替宁-d3	252	147

本发明依据的测试原理在于：烟碱和可替宁选定GC-MS条件下分离较好且灵敏度较高，由于反3′-羟基可替宁和降可替等其它烟碱代谢物存在极性基团，所以在选定条件下响应很弱或没有响应。而反3′-羟基可替宁和降可替的分子中都存在活泼氢，所以可通过衍生化来提高其在质谱中的响应强度。本发明采用BSTFA对反3′-羟基可替宁和降可替进行硅烷化，然后进行GC-MS检测。

本发明的有益效果是：采集吸烟者24h尿样，能更为真实的反应吸烟者的烟碱感受量；可同时检测吸烟者尿液中的烟碱及其3种代谢物。本发明能够有效的消除尿液的基体干扰，具有较低的检出限和较高的精密度，能够对吸烟者尿液中烟碱及其3种代谢物进行准确定量检测。

附图说明

图1为本发明的标准样品色谱图；

图2为本发明的典型样品色谱图。

具体实施方式

本发明结合以下实施例做进一步描述，但并不限制本发明。

实施例1：采集10名吸烟者24h尿样：晨尿弃去，以后每次尿液都收集于清洁容器中，直至收集了第二天晨尿，收集后保存于-20℃下。

HLB小柱净化：取1mL尿液，加入50μL混合内标水溶液(烟碱-d₃、可替宁-d₃和反3′-羟基可替宁-d₃的浓度为10μg/mL)，离心5min(10000r/min)后上样至活化过的HLB固相萃取小柱(分别采用1mL甲醇和水进行活化)，然后用5％甲醇淋洗柱子。接着用氮气吹干HLB小柱，再1ml甲醇洗脱。收集吹脱液于10mL的试管中。

BSTFA衍生化与GC-MS检测：在氮吹仪上于45℃吹干上述洗脱液，分别加入250μL乙酸乙酯和250μLBSTFA，密封，旋涡混合后在70℃水浴中衍生化40min，吸入样品瓶，冷却至室温，进行GC-MS检测。GC-MS检测条件见表1。

表1GC-MS检测条件

标准曲线制作：分别称取标准品各10.0mg，用甲醇溶解后转移至10ml棕色容量瓶中，用甲醇定容，于-40℃保藏。取一定量的各目标物(内标除外)贮备液混合后用水定容至10mL即可得到10μg/mL的混合工作液。各取一定量的烟碱-d₃、可替宁-d₃、反3′-羟基可替宁-d₃贮备液混合后用乙酸乙酯定容至10mL即可得到内标的混合工作液(10μg/mL)。取干净衍生化小瓶，加入50μL混合内标乙酸乙酯溶液(烟碱-d₃、可替宁-d₃和反3′-羟基可替宁-d₃的浓度为10μg/mL)和250μL BSTFA，然后加入系列烟碱及其代谢物混合工作液配制成浓度(ng/mL)为2.0，5.0，10.0，50.0，100.0，500.0，1000.0，5000.0的标准溶液，再进行GC-MS检测。以被测物的峰面积与其内标的峰面积的比值(Y)对稀释后的空白尿液中被测物的浓度(X)进行线性回归，求得各种代谢物的标准曲线，见表2。

表2各检测物的线性方程、线性范围、相关系数、检测限

注：①烟碱及其糖苷以烟碱-d₃作内标，可替宁及其糖苷、降烟碱、降可替宁、可替宁氮氧化物、烟碱氮氧化物以可替宁-d₃做为内标，反3′-羟基可替宁及其糖苷的内标为反3′-羟基可替宁-d₃；

检测限：以信噪比S/N＝3对应浓度确定检出限，结果如表2所示；

精密度与回收率：取空白尿液加入检测物的标准溶液，制备高、中、低3种不同浓度的质控样品，其中烟碱、可替宁和反3′-羟基可替宁的3种浓度约为1000、150、10ng/mL，降可替宁的3种浓度约为500、150、10ng/mL。按照上述方法进行前处理操作。高、中、低3个浓度的质控样品，每个浓度6份样品同日内检测，得回收率和日内相对标准偏差。每日每个浓度检测6份样品，连续测定3d，得日间相对标准偏差(表4.4)。由此看出，检测物高、中、低3个水平的精密度(RSD)在5.8％-9.6％之间，回收率在89.9％-103.5％之间。

稳定性实验：取空白尿液，配制低、中、高这3种浓度(10、250、1000ng/mL)的质控样品。分别于室温和-40℃放置24h，然后按上文的条件进行前处理和衍生化，进样检测，评价室温下的稳定性。同样，配制上述3种浓度的尿样，按上文的条件对其进行前处理和衍生化后在室温下放置24h，然后进行GC-MS检测，评价室温状态下衍生物的稳定性。测定结果显示，24h内烟碱及其代谢物在室温和-40℃都很稳定；室温下降可替宁和反3′-羟基可替宁的衍生物在24h内也很稳定。

测定结果：将样品测定的检测物实际面积与内标峰面积比，与相应得线性回归方程进行拟各，计算出检测物的含量见表3。

表3  10名吸烟者尿液中的烟碱及其3种代谢物的浓度

尿样	烟碱(ng/mL)	可替宁(ng/mL)	反3′-羟基可替宁(ng/mL)	降可替宁(ng/mL)
					1#	248.0	300.1	452.0	28.2
2#	354.8	950.2	3040.0	102.8
					3#	746.0	701.5	1072.0	80.8
4#	544.0	1092.2	1236.0	76.4
					5#	238.0	114.9	164.0	23.1
6#	464.0	839.2	2348.0	75.6
					7#	836.0	1491.8	5840.0	102.4
8#	1276.0	595.0	1428.0	53.6
					9#	580.0	1274.3	880.0	17.2
10#	187.2	131.3	366.4	18.3

Claims (6)

1.一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法，其特征在于：所述步骤为：取吸烟者尿液样品加入混合内标溶液，采用固相萃取小柱进行净化，洗脱液吹干后进行BSTFA衍生化，冷却至室温进行GC-MS检测。

2.根据权利要求1所述的一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

①吸烟者尿液样品的收集：采集吸烟者24h尿样；

②配制混合内标溶液：以同位素标记物烟碱-d₃、可替宁-d₃、反3′-羟基可替宁-d₃作为内标物，配制浓度均为10μg/mL的混合内标乙酸乙酯溶液；

③配制混合标准溶液：准确称取烟碱、可替宁、降可替宁和反3′-羟基可替宁各10mg，配制浓度均为10μg/mL的混合标准溶液；

④标准曲线的绘制：取50μL混合内标乙酸乙酯溶液和250μL BSTFA，然后加入系列烟碱及其代谢物的混合标准溶液配制成浓度(ng/mL)为2.0，5.0，10.0，50.0，100.0，500.0，1000.0，5000.0的标准溶液，旋涡混合后在70℃水浴中衍生化40min，吸入样品瓶，冷却至室温，进行GC-MS检测；然后以被测物的峰面积与其内标的峰面积的比值(Y)对稀释后的空白尿液中被测物的浓度(X)进行线性回归，求得各种代谢物的标准曲线；

⑤样品前处理：取1mL尿液，加入50μL混合内标乙酸乙酯溶液，按照10000r/min离心5min后取上清液上样至活化过的HLB固相萃取小柱，分别采用1mL甲醇和水进行活化，然后用5％甲醇淋洗柱子；接着用氮气吹干HLB小柱，再1ml甲醇洗脱；收集吹脱液于10mL的试管中；在氮吹仪上于45℃吹干上述洗脱液，分别加入250μL乙酸乙酯和250μLBSTFA，密封，旋涡混合后在70℃水浴中衍生化40min，吸入样品瓶，冷却至室温，进行GC-MS检测；

⑥数据处理与检测：由组分峰面积与内标峰面积之比进行内标法定量。

3.根据权利要求2所述的一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法，其特征在于：所述步骤④和⑤中的烟碱-d₃、反3′-羟基可替宁-d₃分别为烟碱和反3′-羟基可替宁的内标物，可替宁-d₃为可替宁、降可替宁的内标物。

4.根据权利要求2所述的一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法，其特征在于：所述步骤④和⑤中的色谱条件如下：

色谱柱：DB-5MS石英毛细管柱，规格为30m×0.25mm i.d.×0.25μm d.f；

GC进样方式：采用不分流进样，进样量为1μl；

溶剂延迟：5min；

进样口温度：250℃；

载气为He，流速为1.2mL/min；

程序升温方法：

5.根据权利要求2所述的一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法，其特征在于：所述步骤④和⑤中的质谱条件如下：

电离方式：EI；

传输线温度：290℃；

离子化能：70eV；

离子源温度：230℃；

四极杆温度：150℃；

每种目标检测物及其内标特征离子：

烟碱：定性离子162m/z、定量离子84m/z；

可替宁：定性离子176m/z、定量离子98m/z；

反3′-羟基可替宁：定性离子249m/z、定量离子144m/z；

降可替宁：定性离子234m/z、定量离子219m/z；

烟碱-d₃：定性离子165m/z、定量离子87m/z；

可替宁-d₃：定性离子179m/z、定量离子101m/z；

反3′-羟基可替宁-d₃：定性离子252m/z、定量离子147m/z。

6.根据权利要求2所述的一种吸烟者尿液样品中烟碱及其代谢物的检测方法，其特征在于：所述尿液收集时晨尿弃去，以后每次尿液都收集于清洁容器中，直至收集了第二天晨尿。

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