高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法快速檢測海參中硝基呋喃代謝物前處理方案的探討

孫稚菁 ，王　嬋，李　崇 ，張國翠 ，任國杰 ，盧熠川

(1.大連市產(chǎn)品質(zhì)量檢測研究院，遼寧　大連　116030；2.大連標準檢測技術(shù)研究中心,遼寧　大連　116030)

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高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法快速檢測海參中硝基呋喃代謝物前處理方案的探討

孫稚菁1，王嬋2*，李崇2，張國翠2，任國杰2，盧熠川2

(1.大連市產(chǎn)品質(zhì)量檢測研究院，遼寧大連116030；2.大連標準檢測技術(shù)研究中心,遼寧大連116030)

利用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)聯(lián)合改進的QuEChERS建立了同時測定活海參中硝基呋喃類藥物的代謝物氨基脲、1-氨基乙內(nèi)酰脲、3-氨基-2-唑烷基酮、5-甲基嗎啉-3-氨基-2-唑烷基酮的方法。樣品經(jīng)鹽酸水解，2-硝基苯甲醛衍生，37 ℃水浴16 h，調(diào)節(jié)至pH 7.0 ～7.5，QuEChERS提取凈化，氮吹至干后，用20%乙腈水定容，經(jīng)C18色譜柱分離，以乙腈-0.1%甲酸溶液為流動相進行梯度洗脫，用HPLC-MS/MS以多反應(yīng)監(jiān)測模式進行檢測。結(jié)果表明，該方法的線性范圍為1.0 ～10 μg/L，4種代謝物的相關(guān)系數(shù)均不小于 0.999，檢出限和定量下限分別為0.15 μg/kg 和0.5 μg/kg，在0.5，1.0，2.0，5.0 μg/kg的加標水平下，回收率為88.0%～109.6%，相對標準偏差(RSD)為3.8% ～11.0%。用此方法對大連地區(qū)200批海參進行檢測，合格率為95%。該方法前處理操作簡便，省時，溶劑消耗量小，可作為同時分析活海參中4種硝基呋喃類藥物代謝物殘留量的有效手段。

硝基呋喃代謝物；QuEChERS；海參；高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜

硝基呋喃類藥物是一種廣譜抗生素，對大多數(shù)革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌、真菌和原蟲等病原體均有殺滅作用。近年來，為提高海參幼苗成活率，防止生病，一些養(yǎng)殖戶在海參養(yǎng)殖過程中大量添加抗生素等藥物[1-2]。其中，由硝基呋喃類藥物導致的活海參不合格率為10%。由于硝基呋喃類藥物具有潛在的“三致”作用，歐盟1995年EC/1442/95將呋喃唑酮列為不得檢出藥物；我國農(nóng)業(yè)部在2002 年發(fā)布1號、193號、235號公告明確禁止呋喃它酮、呋喃唑酮用于所有食品動物，規(guī)定其不得檢出，在2005年的560號公告中將呋喃西林、呋喃妥因列為禁用獸藥[3]。

硝基呋喃類藥物主要包括呋喃唑酮、呋喃西林、呋喃它酮、呋喃妥因，被攝入后在體內(nèi)極不穩(wěn)定，會很快代謝，其代謝產(chǎn)物分別為氨基脲(SEM)、1-氨基乙內(nèi)酰脲(AHD)、3-氨基-2-唑烷基酮(AOZ)、5-甲基嗎啉-3-氨基-2-唑烷基酮( AMOZ)[4]。硝基呋喃及其代謝產(chǎn)物的分子式與結(jié)構(gòu)式如表1所示。Hassan等[5]建立了檢測硝呋索爾等4種硝基呋喃類藥物的LC-MS/MS方法，楊琳等[6]建立了水產(chǎn)品及其苗種中硝基呋喃代謝物的LC-MS/MS檢測方法，郭無瑕等[7]利用LC-MS/MS建立了干海參中硝基呋喃代謝物殘留量的檢測方法，楊奕、王傳現(xiàn)等[8-9]利用LC-MS/MS對蝦中的硝基呋喃進行檢測。以上文獻均用鹽酸水解衍生后，固相萃取小柱凈化，但其操作繁瑣、耗時且成本較高，所以建立一種準確快速的硝基呋喃藥物的檢測方法成為亟待解決的問題。本實驗在對海參樣品衍生后，采用改進的QuEChERS法進行凈化，兼具Quick(快速)、Easy(簡單)、Cheap(便宜)、Effective(高效)、Rugged(耐用)和Safe(安全)等優(yōu)點，結(jié)合HPLC-MS/MS建立了硝基呋喃代謝產(chǎn)物的檢測方法，并對200個活海參樣品進行檢測，為水產(chǎn)品中硝基呋喃代謝物快速檢測新方法的建立提供了理論依據(jù)。

表1　硝基呋喃類藥物及其代謝物的分子式、結(jié)構(gòu)式Table 1　Molecular structure and structural formula of nitrofuran and its metabolites

1　實驗部分

1.1儀器、材料試劑

Q-Trap 5500串聯(lián)四極桿復合線性離子阱質(zhì)譜儀-配電噴霧離子源(美國AB公司)；旋渦混勻器(德國IKA公司)；離心機(美國Sigma公司)；超純水機(美國Millipore公司)。

海參樣品均為大連地區(qū)養(yǎng)殖海參。

乙腈(色譜純，J&K公司)；甲酸(色譜純，迪馬科技公司)；Bond Elut QuEChERS萃取鹽包A(內(nèi)含4 g Na2SO4和1 g NaCl)、Bond Elut QuEChERS萃取鹽包B(內(nèi)含4 g MgSO4、1 g NaCl、1 g 檸檬酸鈉、0.5 g 三水合二檸檬酸二鈉) 以及Bond Elut QuEChERS凈化管(1支15 mL離心管，內(nèi)含50 mg PSA、150 mg C18、900 mg Na2SO4)均為美國Agilent公司產(chǎn)品；HCl、Na3PO4、NaOH(分析純，科密歐試劑有限公司)；2-硝基苯甲醛(純度為98%，百靈威科技有限公司)；實驗用水為超純水；硝基呋喃代謝物標準樣品：AOZ、SEM(純度≥99%，德國Dr.Ehrenstorfer GmbH)，AMOZ、AHD(純度≥99%，德國Wtega公司)，內(nèi)標標準樣品D4-AOZ、D5-AMOZ、13C3-AHD和13C-15N2-SEM(純度≥99%，德國Dr.Ehrenstorfer GmbH)。

準確稱取 4 種硝基呋喃代謝物標準物質(zhì)及其內(nèi)標標準物質(zhì)(精確至0.001 g)，用甲醇溶解并逐級稀釋定容至1.0 μg/mL，分別配制成 4 種硝基呋喃代謝物的混合標準溶液和混合內(nèi)標溶液，-18 ℃避光保存，保存期6個月。

1.2實驗條件

1.2.1樣品處理及凈化將樣品攪碎搗勻，準確稱取樣品4.00 g(精確至0.01 g)置于50 mL具塞離心管中，向樣品中加入0.1 μg/mL硝基呋喃代謝物混合內(nèi)標溶液100 μL，渦旋混合1 min后加入0.2 mol/L鹽酸溶液8 mL和衍生化試劑2-硝基苯甲醛0.5 mL，渦旋混合1 min后于37 ℃恒溫水浴振蕩16 h衍生。衍生后的樣品加入1 mL 0.3 mol/L Na2SO4，用2 mol/L NaOH調(diào)至pH 7.0 ～7.5，向樣品中加入10 mL乙腈，渦旋均勻后加入萃取鹽包，渦旋混勻1 min后于4 ℃ 8 000 r/min離心5 min，取6 mL上清液加入凈化管中凈化，渦旋1 min后于4 ℃ 8 000 r/min 離心5 min，取5 mL上清液在40 ℃下氮氣吹干，1 mL 20%乙腈水定容，過0.22 μm濾膜，上機測定。

1.2.2液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜條件色譜柱：Agilent Poroshell 120(3.0 mm×50 mm×2.7 μm)；流動相：A為水(含0.1%甲酸)，B為乙腈；柱溫箱：40 ℃；流速：0.3 mL/min；進樣體積：2 μL。梯度洗脫程序：0～0.5 min，18%B；0.5～4 min，18%～50%；4～4.5 min，50% B;4.5～7 min，50%～82% B。采用電噴霧離子源，噴霧電壓(IS)：5 500 V；霧化器壓力(GS1):50 psi(344.5 kPa)；氣簾氣壓力(CUR)：35 psi(241.3 kPa)；輔助氣壓力(GS2)：50 psi(344.5 kPa)；離子源溫度(TEM)：550 ℃。定性離子對和定量離子對等參數(shù)見表2。

表2　代謝衍生產(chǎn)物的分子量及質(zhì)譜參數(shù)Table 2　Molecular weight and MS parameters of nitrofurans and its metabolites

*quantitative ion

2　結(jié)果與討論

2.1前處理條件的優(yōu)化

2.1.1衍生化原理及試劑的選擇硝基呋喃代謝物常用的衍生化試劑有2-硝基苯甲醛(2-NPA)[10]、2-氯苯甲醛(2-CPA)[11]、2-羥基-1-萘甲醛(2-HN)[12]等，本實驗采用2-NPA作為衍生試劑，代謝物的親核基團R-NH2在酸性催化環(huán)境很快游離出來與2-NBA碳酰基發(fā)生化學作用[13]。4種代謝物及其相應(yīng)的衍生產(chǎn)物分別為3-[2-硝基苯(亞甲基)]-氨基-唑酮(NPAAOZ)、5-甲基嗎啉-[2-硝基苯(亞甲基)]-氨基-2-唑酮(NPAAMOZ)、[2-硝基苯(亞甲基)]-氨基脲(NPASEM)和[2-硝基苯(亞甲基)]-氨基-2-內(nèi)酰脲(NPAAHD)[14]。

2.1.2固相萃取與QuEChERS的比較 QuEChERS方法是由Anastassiades和Lehotay于2003年首先在EPRW會議提出，于2003年正式發(fā)表的用于農(nóng)產(chǎn)品中多農(nóng)藥殘留分析的前處理方法。由于動物樣品中含有大量的脂肪、蛋白質(zhì)等物質(zhì)難以去除，可能對檢測產(chǎn)生較大的干擾，因此QuEChERS 方法在獸藥殘留檢測方面的應(yīng)用少于農(nóng)藥殘留。

傳統(tǒng)的硝基呋喃代謝物檢測方法一般選用固相萃取小柱凈化，本實驗采用改進的QuEChERS方法可降低時間和溶劑成本。將均質(zhì)后的樣品經(jīng)乙腈提取后，采用萃取鹽析分層，利用基質(zhì)分散萃取機理，采用PSA 、C18、無水Na2SO4與基質(zhì)中絕大部分干擾物(脂肪酸和蛋白質(zhì))結(jié)合，通過離心方式去除，從而達到凈化目的。分別采用GB/T 20752-2006[15]與改進的QuEChERS法對海參樣品進行加標回收實驗，內(nèi)標法定量。結(jié)果顯示，兩種前處理方法的回收率均可達到90% ～110%，且回收率差距較小，但選用固相萃取小柱操作繁瑣耗時，消耗溶劑較多，因此最終選擇改進的QuEChERS作為前處理方法。

2.1.3QuEChERS萃取鹽包的選擇 比較了“1.1”所示的兩種萃取鹽包的萃取效率，外標法定量。結(jié)果表明，鹽包A的萃取效率比鹽包B的萃取效率低5% ～17%，可能是由于MgSO4相比Na2SO4具有更大的吸水容量，能明顯減少水相，從而促進待測物在有機相中的分配和兩相的分層。且在萃取-分配步驟中，MgSO4水合作用是一個強放熱過程，可使萃取液變熱，達到40 ～45 ℃，更有利于待測物從水相到有機相的轉(zhuǎn)移。在萃取液中添加檸檬酸鈉和三水合二檸檬酸二鈉緩沖鹽，也使得提取溶液保持相對穩(wěn)定的pH值。因此實驗最終選擇萃取鹽包A。

圖1　4種硝基呋喃代謝產(chǎn)物的總離子流色譜圖Fig.1　Total ion chromatogram of four kinds of nitrofuran metabolites

2.2方法驗證

2.2.1標準曲線與檢出限在優(yōu)化實驗條件下，按“1.2.1”前處理方法制備1.0，2.0，5.0，7.0，10 μg/L的系列混合標準溶液，內(nèi)標法定量(內(nèi)標100 μg/L) ，以分析物與內(nèi)標物的峰面積比值(y) 對分析物濃度(x,μg/L) 進行線性回歸，4種硝基呋喃類藥物的代謝物在1.0 ～10 μg/L范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)(r2)均不小于0.999，以3倍信噪比(S/N) 確定其檢出限均為0.15 μg/kg，以10倍信噪比確定其定量下限均為0.5 μg/kg?？傠x子流色譜圖見圖1。

2.2.2回收率與精密度在海參的空白基質(zhì)中分別添加4種硝基呋喃類藥物的代謝物混合標準溶液及內(nèi)標混合標準溶液，按“1.2.1”前處理方法進行加標回收和精密度試驗，通過內(nèi)標校準法計算平均回收率(n=6)和相對標準偏差(RSD，n=6)，結(jié)果見表3。在0.5，1.0，2.0，5.0 μg/kg的加標水平下，4種化合物的平均回收率為88.0% ～109.6%，RSD為3.8%～11.0%，當目標化合物的檢測值超出線性范圍時，則稀釋一定倍數(shù)使其在線性范圍內(nèi)后再進行定量分析。

表3　4種硝基呋喃代謝產(chǎn)物的平均回收率及相對標準偏差(n=6，%)Table 3　Average recoveries and relative standard deviations of 4 kinds of nitrofuran metabolites(n=6，%)

圖2　海參陽性樣品的TIC圖Fig.2　TIC chromatograms of holothurian positive samples

2.3實際樣品的測定

采用本實驗建立的檢測方法對200批活海參進行測定，結(jié)果顯示，10批活海參檢出AOZ，最大檢出量為48.2 μg/kg,3批活海參檢出SEM，最大檢出量為6.40 μg/kg,另外兩種硝基呋喃代謝物均未檢出，200批活海參的合格率為95%。陽性樣品的TIC圖見圖2。

3　結(jié)　論

本文采用改進的QuEChERS結(jié)合LC-MS/MS建立了硝基呋喃代謝物的分析方法，回收率為88.0%～109.6%，RSD為3.8%～11.0%，檢出限為0.15 μg/kg。用于200批活海參的檢測，合格率為95%。該方法前處理簡單、重復性好、檢出限低，可實現(xiàn)4種硝基呋喃代謝物的同時檢測，完全滿足國內(nèi)外硝基呋喃類藥物的監(jiān)控和檢測要求。

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Pretreatment Programs Discussion of Detecting Nitrofuran Metabolites Rapidly in Holothurians by High Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry

SUN Zhi-jing1,WANG Chan2*,LI Chong2,ZHANG Guo-cui2,REN Guo-jie2,LU Yi-chuan2

(1.Dalian Inspection Research Institute of Product Quality，Dalian116030,China；2.Dalian Standard Testing Technology Research Center,Dalian116030,China)

A high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(HPLC-MS/MS)combined with QuEChERS method was developed for the simultaneous qualitative and quantitative analyses of four metabolites of nitrofuran antibiotics,including semicarbazide(SEM),1-amino-hydantoin(AHD),3-amino-2-oxazolidinone(AOZ),5-morpholino-3-amino-2-oxazolidone(AMOZ).The samples were hydrolyzed with HCl,and derivatized with 2-nitrobenzaldehyde at 37 ℃ for 16 h.The derivative solutions were adjusted to pH 7.0-7.5.The analytes were extracted and pured by Bond Elut QuEChERS.The separation was carried out on a C18column,using acetonitrile-0.1% formic acid as mobile phase by gradient elution.The analytes were detected by tandem mass spectrometry with electrospray ionization source under multiple reaction monitoring(MRM) mode.The method showed a good linearity between peak area ratios of the analytes to the internal standard and concentration of the analytes with correlation coefficients all above 0.999 over the dynamic range of 1.0-10 μg/L.The limits of detection(LODs) and quantitation (LOQs) of four antibiotics were 0.15 μg/kg and 0.5 μg/kg,respectively.The average recoveries of all the compounds at four spiked levels of 0.5,1.0,2.0,5.0 μg/kg ranged from 88.0% to 109.6% with RSDs (n=6) of 3.8%-11.0%.This method was used to detect 200 batches of holothurian in Dalian with the passing percentage of 95%.Compared to the traditional pretreatment method,this method is more easy to operate and less solvent comsuming,and is proved to be fast and effective for the simultaneous qualitative and quantitative analyses of the metabolites of nitrofuran antibiotics in holothurian.

nitrofuran metabolites;QuEChERS;holothurian;high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry(HPLC-MS/MS)

2016-03-15；

2016-04-01

王嬋，碩士，助理工程師，研究方向：食品安全色譜分析，Tel：0411-87923970，E-mail：wangachan37@163.com

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.09.009

O657.63;R978.1

A

1004-4957(2016)09-1127-05