CN112379015A - 贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法 - Google Patents

贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱‑串联质谱检测方法,包括如下步骤:1.1试样提取:贝类试样加入甲酸溶液,超声提取,离心,取上清液,定容,得到试样提取液;1.2 试样净化:所述试样提取液加入二氯甲烷,混匀,离心,取上清液加入已活化的C18固相萃取柱中,洗脱,收集流出液与洗脱液,合并后定容,静置,离心,取上清液过滤膜,得到试样检测液;1.3 试样检测:取所述试样检测液,进行液相色谱‑串联质谱检测,外标法定量。本发明属于食品安全检测技术领域,简化了操作,减少了有机溶剂消耗,试样的净化效果好,无需超滤步骤,同时还实现了PSTs中部分结构类似物的有效分离和检测,拓宽了对PSTs的检测种类。

Description

贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法
技术领域
本发明属于食品安全检测技术领域,尤其涉及贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法。
背景技术
贝类毒素通常指经由贝类富集和传递的海洋生物毒素。根据已有的记录症状和染毒的媒介,可将海洋生物毒素导致的中毒分为麻痹性贝类中毒(Paralytic ShellfishPoisoning,PSP)、神经性贝类中毒(Neurotoxic Shellfish Poisoning,NSP)、记忆缺失性贝类中毒(Amnestic Shellfish Poisoning,ASP)、腹泻性贝类中毒(DiarrheticShellfish Poisoning,DSP)和西加鱼中毒(Ciguatera Fish Poisoning,CFP)。
麻痹性贝类毒素(Paralytic shellfish toxins,PSTs),可以累积在滤食性双壳软体类和甲壳类等水生生物体内,是目前世界上分布最广、危害最大的一类海洋生物毒素。PSTs易溶于水,具有热稳定性和酸稳定性,是四氢嘌呤的衍生物,其基本结构为
Figure BDA0002751430860000011
根据R基团的不同,可将PSTs分为以下四类:1)氨基甲酸酯类毒素(Carbamate toxins),包括石房蛤毒素(STX)、新石房蛤毒素(neoSTX)和膝沟藻毒素1-4(GTX1、GTX2、GTX3、GTX4);2)脱氨甲酰基类毒素(decarbamoyl toxins),包括dcSTX、dcNEO和dcGTX1-4(dcGTX1、dcGTX2、dcGTX3、dcGTX4);N-磺酰氨甲酰基类毒素(N-sulfocarbamoyl toxins),包括GTX5、GTX6和C1-4(C1、C2、C3、C4);脱氧脱氨甲酰基类毒素(deoxydecarbamoyl toxins),包括DodcSTX、DodcGTX2和DodcGTX3。部分PSTs的具体信息如表1所示:
表1部分PSTs的名称、简称及对应的R基团表
Figure BDA0002751430860000021
人类食用受到该毒素污染的海产品往往会引起麻痹性贝类中毒,据统计,全球由海洋生物毒素导致的中毒事件中,80%以上是由PSTs引起的。因此,进行PSTs的检测,对于保障食品安全和公共卫生安全具有重要意义。
当前,用于贝类中麻痹性贝类毒素的检测方法主要包括:小鼠生物法、酶联免疫吸附法、高效液相色谱法和液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)。国家标准《GB 5009.213-2016食品安全国家标准贝类中麻痹性贝类毒素的测定》对麻痹性贝类毒素的小鼠生物法、酶联免疫吸附法、高效液相色谱法和液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)进行了规定。其中,液相色谱-串联质谱法,同时具备高效液相色谱强大的分离功能和质谱准确的定性能力,具有重复性好、灵敏度高、准确性好等优点,其检测原理和主要步骤包括:试样经甲酸溶液(0.5%)超声提取,先后经乙酸乙酯和三氯甲烷液-液分配去脂,经HLB固相萃取柱净化后,再经乙腈去除蛋白,超滤离心后进行检测,色谱-串联质谱的检测条件包括:采用亲水性氨基甲酰键合凝胶柱,以甲酸铵缓冲溶液(5mmol/L)为流动相A,以酸化乙腈(0.5%)为流动相B,进行按特定程序梯度洗脱35min,采用电喷雾离子源,正离子扫描和多反应监测模式,实现了STX、dcSTX、GTX1、GTX2、GTX3、GTX4、GTX5、dcGTX2、dcGTX3和NEO这10种麻痹性贝类毒素的检测。然而,该液相色谱-串联质谱法的除脂步骤较为繁琐,需要消耗大量的乙酸乙酯等有机溶剂,且能定量检测的PSTs成分种类较有限。
随着科技发展和环保的需求,提供一种操作较简便、减少有机溶剂消耗的麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱法具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明对液相色谱-串联质谱法的净化和检测进行了系统性的分析,预料不到地发现,通过去酯溶剂、固相萃取柱、色谱柱和梯度洗脱程序等的协同优化,不仅简化了操作,减少了有机溶剂消耗,试样的净化效果好,无需超滤步骤,加快了检测,同时还实现了PSTs中部分结构类似物、同分异构体的有效分离和检测,拓宽了对PSTs的检测种类。
本发明的目的将通过下面的详细描述来进一步说明。
本发明提供一种贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,包括如下步骤:
1.1试样提取:取贝类试样于离心管中,加入甲酸溶液,涡旋混匀,超声提取,离心,取上清液,使用甲酸溶液定容,得到试样提取液;
1.2试样净化:取所述试样提取液于离心管中,加入二氯甲烷,涡旋混匀,离心,取上清液加入已活化的C18固相萃取柱中,再用甲酸溶液洗脱,收集流出液与洗脱液,合并后使用乙腈定容,涡旋混匀,静置,离心,取上清液过滤膜,得到试样检测液;
1.3试样检测:取所述试样检测液,进行液相色谱-串联质谱检测,外标法定量;液相色谱的条件包括:色谱柱为Waters Amide,柱温:38~42℃,流动相包括A组分和B组分,A组分为含甲酸的甲酸铵溶液,B组分为含甲酸的乙腈,采用梯度洗脱;质谱分析的条件包括:离子源:电喷雾离子源,离子源温度:300℃,脱溶剂管温度:200℃,离子源电压:4.0kV,扫描方式:正负离子分段扫描,多反应监测模式。
GB 5009.213-2016中的液相色谱-串联质谱法进行提取后的试样提取液体积相对较大,需要消耗较多的乙酸乙酯和三氯甲烷,去脂步骤较复杂(15mL的提取液加入20mL的乙酸乙酯涡旋后离心,毒素成分分布在下层,弃去上层溶液的操作不太方便;弃上层溶液后再加入20mL的三氯甲烷涡旋离心,毒素成分分布于上层),使用活化的HLB固相萃取柱进行净化。发明人在对试样提取液的成分和去脂进行系统性研究分析,同时对固相萃取柱进行筛选优化,创造性地发现:使用二氯甲烷代替乙酸乙酯和三氯甲烷进行去脂,不仅可以简化去脂步骤,且去脂效果好,不会干扰后续检测,提高了萃取效率,同时,减少了有机溶剂的消耗;HLB固相萃取柱和C18固相萃取柱对PSTs都有保留作用,其中,HLB固相萃取柱对目标物的保留效果表现更好,但是净化效果较差,干扰峰较多,而且洗脱时目标物的洗脱不完全;而使用C18固相萃取柱,会流失部分目标物,但是净化效果更好,干扰峰较少,目标物的洗脱较容易。因此,优选C18固相萃取柱作为净化柱,并且将流出液与洗脱液合并以提高回收率。试样提取液过C18固相萃取柱净化后,加入乙腈定容的目的在于沉淀蛋白质,同时也起到稀释作用,降低基质影响,低温静置利于加速蛋白质的析出和去除。
PSTs是一类极易溶于水的强极性化合物,本发明结合色谱柱,考察了乙酸铵溶液、甲酸铵溶液和超纯水作为水相,乙腈和甲醇作为有机相条件下对目标化合物的洗脱效果。乙腈与甲醇相比,无论是峰形还是响应,乙腈作为有机相对于目标物的分离效果更好。当以超纯水作为水相时,目标物较难洗脱,而添加甲酸铵或者乙酸铵能够提高流动相的极性,使目标物更容易洗脱,且乙酸铵溶液作为流动相会导致目标物的峰形上抬,因此,采用甲酸铵溶液作为水相。发明人还发现:高浓度的甲酸铵溶液(5mmol/L)会降低目标物的信号响应值,流动相添加适量的甲酸可以加快出峰时间,因此,本发明以Waters Amide为色谱柱,以1mmol/L甲酸铵溶液(含1.3mmol/L甲酸)和乙腈(含1.3mmol/L甲酸)作为流动相,在此条件下可以使PSTs的信号响应最高,且分离效果最好。采用特定梯度洗脱程序,可以加快目标物的出峰时间并提高结构类似物的分离度。
取适量的PSTs标准原液稀释100倍,配制成单标工作液,利用一级离子扫描获取13种PSTs的母离子信息。发明人发现STX、dcSTX、GTX5、NEO和dcNEO在正离子模式下质谱信号强,而C1、C2、GTX1、GTX2、GTX3、GTX4、dcGTX2和dcGTX3适合使用负离子扫描模式。再根据已获取的母离子信息进行二级质谱扫描,得到各分析化合物的子离子信息以及其他质谱参数,子离子中,以信号响应更高者作为定量离子。
优选地,所述色谱柱的填料粒径为3.5μm、规格为2.1×100mm;所述A组分中,甲酸铵的浓度为1mmol/L,甲酸的浓度为1.3mmol/L;所述B组分中,甲酸的浓度为1.3mmol/L;所述梯度洗脱的程序如表2所示:
表2梯度洗脱的程序
Figure BDA0002751430860000061
本发明中,除非明确指出,百分含量指体积百分含量。
优选地,所述质谱分析的条件还包括:雾化气流速:3.0L/min;干燥气流速:10.0L/min;加热气流速:10.0L/min;驻留时间:30ms。
优选地,所述麻痹性贝类毒素包括:STX、dcSTX、GTX1、GTX2、GTX3、GTX4、GTX5、dcGTX2、dcGTX3、NEO、C1、C2和dcNEO。C1、C2的结构与GTX5较接近,且C1、C2是同分异构体,共享一对离子对,需要错开C1、C2的出峰时间才能分别进行定性定量,dcNEO的结构与dcGTX2、dcGTX3较接近。因此,增加对C1、C2和dcNEO的检测,存在一定的分离和检测难度。本发明通过色谱和质谱条件的优化,构建的液相色谱-串联质谱检测方法在实现对GB 5009.213-2016中10种PSTs成分的同时,还实现了对C1、C2和dcNEO的定量检测,拓宽了对PSTs的检测种类。
C1、C2和dcNEO毒性相对较低,根据现有文献记载,其毒性因子分别为0.01、0.1和0.4,容易被研究和检测人员所轻视,但这3种PSTs在中国海域皆有被检出,尤其以C1的检出率和检出浓度较高,因此,实现对C1、C2和dcNEO的液相色谱-串联质谱法检测,并将其列为筛查对象,具有重要意义。
优选地,所述试样提取包括:取4~6g贝类试样于离心管中,加入6~9mL 0.5%体积百分含量的甲酸溶液,涡旋混匀,超声提取8~12min,9000~10000r/min离心8~12min,取上清液,使用0.5%体积百分含量的甲酸溶液定容至10mL,得到试样提取液。
优选地,所述试样净化包括:取2mL所述试样提取液于离心管中,加入4~6mL二氯甲烷,涡旋混匀,9000~10000r/min离心4~6min,取1mL上清液加入已活化的C-18固相萃取柱中,再用1.5mL 0.5%体积百分含量的甲酸溶液洗脱,收集流出液与洗脱液,合并后使用乙腈定容至6mL,涡旋混匀,4~8℃静置20~40min,9000~10000r/min离心4~6min,取上清液过滤膜,得到试样检测液;所述活化包括:依次加入3mL乙腈和3mL 0.5%甲酸溶液进行活化。
优选地,所述贝类试样的制备包括如下步骤:清洗贝类样品外壳,开壳,淋洗去除内部泥沙和异物,取出贝肉,沥水,匀浆,得到贝类试样。
优选地,所述滤膜的粒径为0.22μm。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:
(1)前处理方面,本发明创造性地使用二氯甲烷代替乙酸乙酯和三氯甲烷进行去脂,简化了去脂步骤,去脂效果好,不会干扰后续检测,提高了萃取效率,缩短了前处理时间,同时,也减小了萃取体系,减少了有机溶剂的消耗;同时使用C18固相萃取柱进行净化,净化效果好,干扰峰较少,目标物的洗脱较容易,加入乙腈定容,可起到沉淀蛋白质和稀释的作用,降低基质影响,低温静置利于加速蛋白质的析出和去除,无需进行超滤步骤。
(2)本发明以Waters Amide作为色谱柱,以含甲酸的甲酸铵溶液为流动相A组分,以含甲酸的乙腈为流动相B组分,搭配特定的梯度洗脱程序,在保证分离效果的同时,大大缩短了洗脱时间,本发明的洗脱程序用时仅18.5min(明显少于国标方法中的35min),提高了检测效率;采用电喷雾离子源,采用正负离子分段扫描和多反应监测模式,还获得了包括C1、C2、dcNEO在内的13种PSTs成分的质谱参数,基本覆盖了典型的麻痹性贝类毒素,拓宽了对PSTs的检测种类,具有测定结果准确、重复性好、高灵敏度等优点,为麻痹性贝类毒素的监测提供技术支持。
附图说明
图1 STX的标准工作液色谱图。
图2 NEO的标准工作液色谱图。
图3 GTX1的标准工作液色谱图。
图4 GTX2的标准工作液色谱图。
图5 GTX3的标准工作液色谱图。
图6 GTX4的标准工作液色谱图。
图7 GTX5的标准工作液色谱图。
图8 C1的标准工作液色谱图。
图9 C2的标准工作液色谱图。
图10 dcGTX2的标准工作液色谱图。
图11 dcGTX3的标准工作液色谱图。
图12 dcNEO的标准工作液色谱图。
图13 dcSTX的标准工作液色谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明中,所涉及的设备、试剂均为市售产品,或可通过本领域的常规技术手段获得。例如,8050液相色谱-三重四极杆质谱联用仪购自日本Shimadzu公司;C18固相萃取柱、Waters Amide购自美国Waters公司;STX、C1、dcGTX2等PSTs标准品购自加拿大国家海洋研究所。
实施例一 贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法
一种贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,包括如下步骤:
1.1试样提取:取5g贝类试样于50mL离心管中,加入8mL 0.5%体积百分含量的甲酸溶液,涡旋混匀5min,超声提取10min,9500r/min离心10min,取上清液,使用0.5%体积百分含量的甲酸溶液定容至10mL,得到试样提取液;
1.2试样净化:取2mL试样提取液于15mL离心管中,加入5mL二氯甲烷,涡旋混匀3min,9500r/min离心5min,取1mL上清液加入已依次加入3mL乙腈和3mL 0.5%甲酸溶液进行活化的C18固相萃取柱中,再用1.5mL0.5%甲酸溶液洗脱,收集流出液与洗脱液,合并后使用乙腈定容至6mL(相当于0.5g贝类试样),涡旋混匀3min,4℃静置30min,9500r/min离心5min,取上清液过0.22μm滤膜,得到试样检测液;
1.3试样检测:取所述试样检测液,进行液相色谱-串联质谱检测,外标法定量;液相色谱的条件包括:色谱柱为Waters Amide,填料粒径为3.5μm、规格为2.1×100mm,柱温:40℃,流动相包括A组分和B组分,A组分为含甲酸的甲酸铵溶液,甲酸铵的浓度为1mmol/L,甲酸的浓度为1.3mmol/L,B组分为含甲酸的乙腈,甲酸的浓度为1.3mmol/L,采用梯度洗脱,梯度洗脱的程序如表2所示;
质谱分析的条件包括:离子源:电喷雾离子源,离子源温度:300℃,脱溶剂管温度:200℃,加热模块温度:400℃,离子源电压:4.0kV,扫描方式:正负离子分段扫描,多反应监测模式。雾化气流速:3.0L/min;干燥气流速:10.0L/min;加热气流速:10.0L/min;驻留时间:30ms。取适量的PSTs标准原液稀释100倍,配制成单标工作液,利用一级离子扫描获取13种PSTs的母离子信息。本申请所检测的13种PSTs成分的质谱参数如表3所示。
表3 13种PSTs成分的质谱参数
Figure BDA0002751430860000101
注:*为定量离子。
实施例二 液相色谱-串联质谱检测方法的线性和检测限
为消除基质效应,本实验利用空白基质将13种PSTs配制成不同浓度梯度的基质标准工作液,13种PSTs成分的标准工作液色谱图如图1-图13所示。以该工作液的浓度为横坐标,定量离子峰面积作为纵坐标绘制13种PSTs成分的基质标准曲线,结果如表4所示,各目标物的线性相关系数(r2)均高于0.99,表明线性关系良好。当低浓度的目标物的倍信噪比大于或等于3(S/N≥3)时,则以满足该条件的最低浓度作为对应目标物的检出限(LOD);当目标物的信噪比大于或等于10(S/N≥10)时,则以满足该条件的最低浓度作为对应目标物的定量限(LOQ)。最终确定13种PSTs的检出限为2~5ng/mL,定量限为4~10ng/mL。
表4 13种PSTs成分的基质标准曲线和检出限
Figure BDA0002751430860000111
实施例三 液相色谱-串联质谱检测方法的回收率和精密度
对空白贝类样品添加3个不同水平浓度的PSTs混合标准液,每个添加水平设3个平行,结果如表5所示。测得PSTs的回收率为53.65%~122.95%,除了C1、dcGTX2与GTX3的低添加水平之外,其它毒素的方法回收率都在60%~120%中。3个平行实验测得的方法精密度为0.98%~16.74%。
表5部分PSTs成分的加标回收率和检测精密度
Figure BDA0002751430860000121
综上所述,本发明提供的贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,实现了对STX等13种PSTs成分的检测,操作简便,减少了有机溶剂消耗,检测结果的准确性和重复性好。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,其特征在于:包括如下步骤:
1.1试样提取:取贝类试样于离心管中,加入甲酸溶液,涡旋混匀,超声提取,离心,取上清液,使用甲酸溶液定容,得到试样提取液;
1.2试样净化:取所述试样提取液于离心管中,加入二氯甲烷,涡旋混匀,离心,取上清液加入已活化的C18固相萃取柱中,再用甲酸溶液洗脱,收集流出液与洗脱液,合并后使用乙腈定容,涡旋混匀,静置,离心,取上清液过滤膜,得到试样检测液;
1.3试样检测:取所述试样检测液,进行液相色谱-串联质谱检测,外标法定量;液相色谱的条件包括:色谱柱为Waters Amide,柱温:38~42℃,流动相包括A组分和B组分,A组分为含甲酸的甲酸铵溶液,B组分为含甲酸的乙腈,采用梯度洗脱;质谱分析的条件包括:离子源:电喷雾离子源,离子源温度:300℃,脱溶剂管温度:200℃,离子源电压:4.0kV,扫描方式:正负离子分段扫描,多反应监测模式。
2.根据权利要求1所述的贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,其特征在于:所述色谱柱的填料粒径为3.5μm、规格为2.1×100mm;所述A组分中,甲酸铵的浓度为1mmol/L,甲酸的浓度为1.3mmol/L;所述B组分中,甲酸的浓度为1.3mmol/L;所述梯度洗脱的程序包括:0min时,A组分5%、B组分95%;2min时,A组分20%、B组分80%;8min时,A组分28%、B组分72%;9min时,A组分30%、B组分70%;15min时,A组分30%、B组分70%;16min时,A组分35%、B组分65%;17min时,A组分5%、B组分95%;18.5min时,A组分5%、B组分95%,流速为0.5mL/min,百分含量分别为体积百分含量。
3.根据权利要求1所述的贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,其特征在于:所述质谱分析的条件还包括:雾化气流速:3.0L/min;干燥气流速:10.0L/min;加热气流速:10.0L/min;驻留时间:30ms。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,其特征在于:所述麻痹性贝类毒素包括:STX、dcSTX、GTX1、GTX2、GTX3、GTX4、GTX5、dcGTX2、dcGTX3、NEO、C1、C2和dcNEO。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,其特征在于:所述试样提取包括:取4~6g贝类试样于离心管中,加入6~9mL 0.5%体积百分含量的甲酸溶液,涡旋混匀,超声提取8~12min,9000~10000r/min离心8~12min,取上清液,使用0.5%体积百分含量的甲酸溶液定容至10mL,得到试样提取液。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,其特征在于:所述试样净化包括:取2mL所述试样提取液于离心管中,加入4~6mL二氯甲烷,涡旋混匀,9000~10000r/min离心4~6min,取1mL上清液加入已活化的C-18固相萃取柱中,再用1.5mL 0.5%体积百分含量的甲酸溶液洗脱,收集流出液与洗脱液,合并后使用乙腈定容至6mL,涡旋混匀,4~8℃静置20~40min,9000~10000r/min离心4~6min,取上清液过滤膜,得到试样检测液;所述活化包括:依次加入3mL乙腈和3mL 0.5%甲酸溶液进行活化。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,其特征在于:所述贝类试样的制备包括如下步骤:清洗贝类样品外壳,开壳,淋洗去除内部泥沙和异物,取出贝肉,沥水,匀浆,得到贝类试样。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的贝类中麻痹性贝类毒素的液相色谱-串联质谱检测方法,其特征在于:所述滤膜的粒径为0.22μm。
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