高效液相色譜法檢測(cè)羅非魚血漿中L-肉堿的方法研究

唐 笑，黃 凱，楊淇齡，羅志遠(yuǎn)，武林華，左 騰

( 1.廣西大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530000； 2.河池市水產(chǎn)畜牧獸醫(yī)局，廣西 河池 547000 )

肉堿是動(dòng)物體內(nèi)常見含氮非蛋白質(zhì)類小分子，對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖等方面有重要的功能，已被應(yīng)用于機(jī)能性食品添加劑、飼料添加劑及藥品領(lǐng)域。畜牧業(yè)的快速發(fā)展，如何合成安全、方便和高效的促生長(zhǎng)劑成為藥物及營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題[1]。目前研究發(fā)現(xiàn)，L-肉堿使用方便，在飼料中添加L-肉堿具有提高水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)、抗脂肪肝、提升魚肉品質(zhì)和減輕殺蟲劑、藥物、氨等毒性物質(zhì)對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的毒害作用等效果，肉堿作為一種新型的飼料添加劑在多行業(yè)進(jìn)行了研究利用[2]。因而，建立檢測(cè)肉堿的準(zhǔn)確、快速、靈敏度高、重現(xiàn)性好的高效液相色譜法迫切而有實(shí)際意義。

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用高效液相色譜法檢測(cè)肉堿的報(bào)道不多，其他較為先進(jìn)的檢測(cè)方法有：色譜法[3-5]、生物法[6]、化學(xué)比色法[7]、酶法[8]、光譜法[9]、熒光法[10]、放射酶分析法[11]和酮戊二酸脫氫酶法[12]。但肉堿極性強(qiáng)、紫外吸收弱，筆者根據(jù)其理化性質(zhì)，采用對(duì)溴苯乙酰基溴紫外衍生法來降低極性，能增加檢測(cè)的靈敏度，同時(shí)結(jié)合正相色譜分離技術(shù)，建立測(cè)定羅非魚血漿中肉堿含量的柱前衍生—正相高效液相色譜法。

1 材料與方法

1.1 儀器、試劑與試驗(yàn)魚

UltiMate 3000高效液相色譜系統(tǒng)、精密電子天平、高速臺(tái)式離心機(jī)、Vortex-Genie 2型漩渦混合器、HW-100型恒溫水浴箱、5200DT型超聲清洗機(jī)。

肉堿標(biāo)準(zhǔn)品、魚旺四號(hào)、甲醇、乙腈、異丙醇、三乙胺、三乙醇胺、檸檬酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、氧化銀、對(duì)溴苯乙?；濉?0%和40%四丁基氫氧化銨、肝素鈉、10 mmol/L的肉堿儲(chǔ)備液、50 μmmol/L肉堿工作液。

選取體質(zhì)量為(82.71±1.28) g的吉富羅非魚(Oreochromisniloticus, GIFT)。試驗(yàn)前3 d停止投喂飼料。試驗(yàn)在玻璃水族箱中進(jìn)行，水溫(28±1) ℃，pH 6.9±0.1，持續(xù)保持充氣狀態(tài)。

1.2 正向色譜的基本條件

色譜柱：Kromasil Sil 色譜柱(250 mm × 4.6 mm，5 μm)；流動(dòng)相配制：用電子天平稱取檸檬酸(C6H8O7·H2O)1.89 g，加入約400 mL超純水溶解，定容至500 mL以配置檸檬酸緩沖液。乙腈—檸檬酸緩沖液(90∶10，體積比)，其中每升流動(dòng)相中含有0.25 mL三乙胺，在上機(jī)前流動(dòng)相及樣品均用0.45 μm 濾膜減壓過濾，流速1.2 mL/min，柱溫35 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)260 nm，進(jìn)樣量20 μL[13-14]。

1.3 色譜條件的優(yōu)化方案

1.3.1 樣品的處理方法

處理方法1：取標(biāo)準(zhǔn)品0.3 mL溶液至離心管，加入乙腈∶甲醇(9∶1，體積比) 1 mL，混勻后加入400 mg的磷酸氫二鈉+氧化銀混合物(9∶1，質(zhì)量比)和400 mg的磷酸二氫鉀，漩渦振蕩5 min，離心5 min，用移液槍移取上清液900 μL，再次加入NaH2PO4∶Ag2O (9∶1，體積比) 混合物及KH2PO4各250 mg，漩渦振蕩2 min后靜置 20 min，10 000 r/min 離心10 min。取上清液600 μL, 加入衍生劑10%四丁基氫氧化銨50 μL，混勻后70 ℃水浴 90 min，取出流水冷卻后吸取20 μL，按上述色譜條件進(jìn)樣測(cè)定。

處理方法2：前面步驟同方法1，將磷酸二氫鉀換成無水磷酸二氫鉀后，立即劇烈振搖5 min，8000 r/min離心5 min，取上清液600 μL，后面步驟同方法1。

1.3.2 流動(dòng)相的選擇

試驗(yàn)考察了每1000 mL流動(dòng)相中三乙胺含量(0.10、0.20、0.25、0.30、0.35 mL)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

1.3.3 柱溫的選擇

在柱溫分別為25、30、35 ℃時(shí)進(jìn)樣，考察其柱溫變化對(duì)衍生后的肉堿衍生物分離效果的影響。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

用超純水稀釋肉堿儲(chǔ)備液至1、5、25、50、100、200、400 μmol/L，按制樣方法各步驟進(jìn)行處理后測(cè)定，重復(fù)3次。經(jīng)高效液相色譜法分析后得到峰面積與濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)相關(guān)系數(shù)估計(jì)樣本中肉堿的定量的線性范圍。

2 結(jié) 果

2.1 不同處理方法對(duì)肉堿衍生物色譜峰的影響

結(jié)果顯示，兩種樣品處理方法對(duì)肉堿標(biāo)準(zhǔn)品色譜峰的影響差異顯著，處理方法2相對(duì)于處理方法1操作更簡(jiǎn)便，縮短樣品處理時(shí)間，但兩者對(duì)出峰時(shí)間影響較小。另外，相同濃度肉堿標(biāo)準(zhǔn)品，按方法2處理制備樣品，肉堿提取量增加，肉堿與衍生試劑反應(yīng)更完全，峰面積增大，肉堿衍生物色譜峰峰形良好，不受其他雜質(zhì)干擾峰的干擾。因此，采用方法2處理樣品來進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。兩種方法制備出的肉堿衍生物色譜圖見圖1。

圖1 不同處理方法對(duì)肉堿衍生物色譜峰的影響a：方法1處理；b：方法2處理

2.2 流動(dòng)相的選擇

結(jié)果顯示，在流動(dòng)相中添加三乙胺可延長(zhǎng)肉堿衍生物在色譜柱上的保留時(shí)間(圖2)，但色譜柱壓上升，過高的三乙胺會(huì)損壞色譜柱。本試驗(yàn)選擇的流動(dòng)相為乙腈—檸檬酸緩沖液(90∶10，體積比), 其中每升流動(dòng)相中含有三乙胺0.25 mL。

2.2.3 柱溫的選擇

柱溫的變化對(duì)分離效果無顯著影響，肉堿衍生物的出峰時(shí)間隨著柱溫的升高而保留時(shí)間縮短，25、30、35 ℃時(shí)肉堿保留時(shí)間分別為11.213、11.113、11.073 min，為縮短檢測(cè)樣品的時(shí)間，確定本試驗(yàn)的檢測(cè)柱溫為35 ℃(圖3～圖5)。

3 方法學(xué)上的驗(yàn)證

3.1 專屬性試驗(yàn)

按上述條件進(jìn)行測(cè)定，肉堿標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間約為11.03 min，血清樣品肉堿衍生物的保留時(shí)間為11.82 min。肉堿衍生物與內(nèi)存性物質(zhì)分離完全，無雜峰干擾。約15 min內(nèi)可完成一次進(jìn)樣分析。肉堿標(biāo)準(zhǔn)品及羅非魚血清樣品色譜圖見圖6和圖7。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍

在1～400 μmol/L濃度線性范圍內(nèi)，肉堿衍生物色譜峰面積與待測(cè)樣品的濃度呈良好的線性關(guān)系(圖8)。

圖2 流動(dòng)相三乙胺含量對(duì)肉堿衍生物保留時(shí)間的影響

圖3 柱溫為25 ℃時(shí)肉堿標(biāo)準(zhǔn)品色譜

圖4 柱溫為30 ℃時(shí)肉堿標(biāo)準(zhǔn)品色譜

圖5 柱溫為35 ℃時(shí)肉堿標(biāo)準(zhǔn)品色譜

圖6 肉堿標(biāo)準(zhǔn)品色譜

圖7 羅非魚血清樣品色譜

圖8 肉堿標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.3 最低檢測(cè)限

配置不同濃度的肉堿樣品，測(cè)得在本試驗(yàn)色譜條件下L-肉堿的最低檢測(cè)限為1 μmol/L。

3.4 精密度

配制不同濃度的L-肉堿標(biāo)準(zhǔn)溶液(1、25、100、400 μmol/L)按照本試驗(yàn)確定的樣品方法處理之后，測(cè)定肉堿的日內(nèi)、日間精密度，其結(jié)果見表1。

由表1可知，肉堿標(biāo)準(zhǔn)品的日內(nèi)變異系數(shù)為1.79%～5.56%，日間變異系數(shù)為9.83%～11.81%。

3.5 回收率

配制不同濃度(1、25、100、200 μmol/L)羅非魚血清樣品，測(cè)定肉堿回收率。結(jié)果顯示，羅非魚混合空白血清樣品中肉堿含量為(2.10±0.34) μmol/L，測(cè)定回收率為88.16%～101.48%，平均回收率95.83%(表2)。

3.6 樣品穩(wěn)定性

將濃度為50 μmol/L的肉堿標(biāo)準(zhǔn)品，按上述方法制樣，置于室溫下(25～30 ℃)，在衍生反應(yīng)完成后每隔3 h測(cè)一次，重復(fù)3次，連續(xù)測(cè)定12 h以觀其穩(wěn)定性。結(jié)果表明，肉堿衍生物在反應(yīng)12 h內(nèi)穩(wěn)定，12 h峰面積變化相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.58%，符合檢測(cè)要求。

表1 肉堿標(biāo)準(zhǔn)品的日內(nèi)、日間精密度(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=6)

表2 不同濃度肉堿的相對(duì)回收率(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=5)

表3 12 h內(nèi)肉堿穩(wěn)定性的測(cè)定

3.7 樣品分析

自尾靜脈抽取羅非魚血液，4000 r/min離心15 min，分離血漿。測(cè)定血清中游離肉堿水平為(2.10±0.34) μmol/L。

4 討 論

4.1 L-肉堿的檢測(cè)方法選擇

目前，關(guān)于測(cè)定血液中游離肉堿測(cè)定方法中較為實(shí)用的是酶法[15]、放射同位素酶法[16]、質(zhì)譜法[17-18]。酶法測(cè)定過程復(fù)雜，樣品測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)，且檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與酶活性及共存物等因素關(guān)聯(lián)較大；放射同位素酶法相對(duì)于酶法較靈敏，但測(cè)定方法精密度較差，其測(cè)定過程仍復(fù)雜，且有損傷操作者和污染環(huán)境的缺點(diǎn)；質(zhì)譜法儀器成本高，測(cè)定過程復(fù)雜，故質(zhì)譜法雖有良好的精密度和準(zhǔn)確度卻無法大規(guī)模的推廣應(yīng)用。采用正相液相色譜法時(shí)發(fā)現(xiàn)，保留時(shí)間延長(zhǎng)，出峰時(shí)間約為11.1 min，肉堿衍生物與其他物質(zhì)分離完全，峰型良好。孫慶寶等[19]將肉堿衍生化反應(yīng)后，以二氧化硅為固定相，在乙腈—檸檬酸緩沖液為流動(dòng)相，260 nm波長(zhǎng)的色譜條件下定量檢測(cè)兔血清游離肉堿的含量。肉堿衍生物的出峰時(shí)間約為12.5 min，峰形清晰對(duì)稱，與樣品中其余內(nèi)源性物質(zhì)分離完全。但其處理樣品時(shí)間長(zhǎng)，操作相對(duì)繁瑣。肉堿的結(jié)構(gòu)式為β-羥-γ-三甲氨基丁酸，肉堿極性較強(qiáng)，在用反相色譜法測(cè)定肉堿時(shí)，可通過加入離子對(duì)試劑庚烷磺酸鈉溶劑[20]、辛烷磺酸鈉溶液[21]可使色譜柱中對(duì)L-肉堿保留時(shí)間延長(zhǎng)，加入離子對(duì)試劑的缺點(diǎn)是其對(duì)色譜柱具有吸附作用，長(zhǎng)期使用對(duì)色譜柱損害較大，另外柱子的平衡和沖洗時(shí)間長(zhǎng)?？紤]到以上情況，本試驗(yàn)采用柱前衍生正向色譜法，通過加入具有強(qiáng)紫外吸收的衍生試劑，與肉堿反應(yīng)后生成對(duì)紫外吸收敏感的酯化物，從而達(dá)到降低肉堿極性，增加其紫外吸收。流動(dòng)相中檸檬酸濃度的改變對(duì)于肉堿衍生物分離度影響較小，但過高濃度的三乙胺會(huì)對(duì)色譜柱造成損傷[19]。所以相比較而言，在流動(dòng)相中加入純水稀釋檸檬酸是更優(yōu)選擇，對(duì)色譜柱影響較小。肉堿中含有活性基團(tuán)，即羥基和羧基，故常用的衍生化試劑有鄰苯二甲醛[22]、芴甲氧羰酰氯[1]、9-氰酸蒽、L-丙氨酸-β-萘胺[23]、4-溴苯酰三氟甲烷磺胺[24]、對(duì)溴苯乙酰基溴[25]等。選用對(duì)溴苯乙酰基溴作為衍生試劑，它是一種芳香族試劑，其與肉堿的羧基發(fā)生反應(yīng)，該反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物穩(wěn)定、適用范圍廣泛。

4.2 HPLC法測(cè)定血漿樣品影響因素分析

檢測(cè)在血漿L-肉堿的應(yīng)用中，應(yīng)注意：(1)凍融因素。本試驗(yàn)的血漿L-肉堿的日內(nèi)變異系數(shù)為1.79%～5.56%，達(dá)到了血清檢測(cè)變異系數(shù)需<10%的要求[26]，日間變異系數(shù)為9.83%～11.81%，未達(dá)到檢測(cè)要求。趙亞明等[27]研究人體血漿L-肉堿的日內(nèi)變異系數(shù)均<5%，而日間變異系數(shù)>10%，與本試驗(yàn)結(jié)果相似。推測(cè)原因可能是血樣采用-20 ℃冷凍保存，在每次試驗(yàn)前需要解凍，導(dǎo)致精密度下降。為避免以上情況發(fā)生，建議測(cè)定L-肉堿樣品時(shí)盡量用新鮮血樣。(2)水分因素。肉堿衍生化反應(yīng)須在無水情況下進(jìn)行[28]，對(duì)所用試劑、血漿中的水分均須去除完全，否則將影響到衍生化反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)而影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。(3)混合均勻度因素。血漿中的氯離子和水分對(duì)試驗(yàn)衍生物的分離度有較大的干擾，故須將衍生化試劑與肉堿充分的混合以試劑中的銀離子能與血漿中的氯離子充分作用達(dá)到去除血漿中的氯離子的作用，同時(shí)，充分的混合可去除血漿中的水分，提高肉堿衍生物的產(chǎn)率。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在處理樣品時(shí)通過振搖1 h的方法以保證反應(yīng)能充分完全[29]。本試驗(yàn)則采用在漩渦振蕩儀上漩渦振蕩5 min，試驗(yàn)結(jié)果表明這種方法也能達(dá)到同樣的效果，且縮短了樣品的處理時(shí)間。

本試驗(yàn)通過考察流動(dòng)相、柱溫對(duì)色譜峰的影響和樣品處理方法等方面，建立了相應(yīng)的高效液相色譜法。該方法具有良好的專屬性，肉堿衍生物與內(nèi)存性物質(zhì)分離完全。且重復(fù)性、線性關(guān)系、精密度均達(dá)到要求，最低檢測(cè)度為1 μmol/L也達(dá)到了要求，肉堿衍生物在反應(yīng)12 h內(nèi)穩(wěn)定說明試驗(yàn)穩(wěn)定性良好，故可將其作為檢測(cè)L-肉堿的分析方法。

[1] 王聰. 章魚中肉堿、章魚肉堿檢測(cè)方法研究[D]. 青島：中國(guó)海洋大學(xué), 2011.

[2] 王永俠，占秀安，鄭嚴(yán)嚴(yán). L-肉堿及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 廣東飼料，2008, 17(5):39-40.

[3] 孫志浩，王雷. L-肉堿制備和應(yīng)用研究的概況[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)， 1996, 212(2):64-68.

[4] 祝虹，吉承平. 運(yùn)用Linux系統(tǒng)打造NAT防火墻的技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程，2013, 21(3):17-19.

[5] 廖暉，史雯靜，何曉峰，等. Blended Learning在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2013(1):11-14.

[6] Travassos L R, Celuta O. Microbiological assay of carnitine[J]. Anal Biochem,1974, 58(2):485-499.

[7] Friedman. Determination of carnitine in biological materials[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1958, 75(1):24-31.

[8] Marquis N, Fritz I. Enzymological determintation of free carnitine concentration in rat tissues[J]. J Lipid Res, 1964,5(2):184.

[9] Cederblad G, Lindstedt S. A method for the determination of carnitine in the picomol range[J]. Clin Chim Acta, 1972, 37(3):235-243.

[10] 李紅艷，陳小珍，張慧.液相色譜—熒光法測(cè)定嬰幼兒奶粉中右旋肉堿[J]. 分析試驗(yàn)室，2013, 32(7):1-4.

[11] 李晨鐘，張素華，邱鴻鑫，等. 放射酶分析法檢測(cè)紅細(xì)胞胰島素降解酶活性[J]. 重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)， 1998, 23(1):1-3.

[12] Jochen Schafer，Heinz Reichmann. A spectrophotometric method for the determination of free and esterified carnitine[J]. Clinica Chimica Act A, 1989, 182(1):87-94.

[13] 鄒雨佳，聶實(shí)踐，李東. L-肉堿的檢測(cè)方法[J]. 生物工程進(jìn)展，1999, 19(1):72-75.

[14] Minkler P, Ingalls S, Kormos L,et al. Determination of carnitine butyrobetaine, and betain as 4-bromaphenacyl ester derivatives by high-performance liquid chromatography[J]. J Chromatogr,1984,336(2):271-283.

[15] 焦莉莉，楊文雙，藺小紅，等. 健康成人與肝臟疾病患者血漿肉毒堿的檢測(cè)[J]. 檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)，2007, 22(5):528-530.

[16] 梅長(zhǎng)林，徐洪實(shí)，顧書華，等. 血液透析病人血漿游離肉堿測(cè)定及臨床意義[J]. 中華醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)雜志，1998, 21(6):34-37.

[17] 蔡燕娜. 串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)正常兒童干血濾紙片中游離肉堿和?；鈮A含量[D].廣州:廣州醫(yī)學(xué)院，2011.

[18] 修嫻. 非肥胖型PCOS患者血清中左旋肉毒堿濃度和代謝指標(biāo)的檢測(cè)及意義[D]. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009.

[19] 孫慶寶，劉小傳，李克. 柱前衍生—正相高效液相色譜法測(cè)定兔血清中游離肉毒堿[J]. 中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2007, 11(49):9929-9932.

[20] 林淼，趙志輝，雷萍. 反相高效液相色譜法測(cè)定飼料及飼料添加劑中L-肉堿含量[J]. 理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2009, 45(11):1268-1270.

[21] 徐連明，王振中，畢宇安，等. HPLC法測(cè)定減肥膠囊中左旋肉堿的含量[J]. 海峽藥學(xué)，2009, 21(11):46-47.

[22] 梁冬生，常碧影. 柱前衍生高效液相色譜法測(cè)定氨基酸[J]. 色譜，1993, 11(1):140-143.

[23] 祝偉霞，楊冀州，劉亞風(fēng)，等. 保健品中左旋肉堿的反相高效液相色譜法測(cè)定[J]. 分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2008, 27(10):1124-1127.

[24] Engalls S T, Minkler P E, Hoppel C L,et al. Derivatization of carboxylic acids by reaction with 4′-bromophenacyl trifluorome thanesulfonate prior to determination by high-performance liquid chromatography[J]. J Chromatography,1984(299):365-376.

[25] 甘賓賓，黎少豪. HPLC法測(cè)定保健食品中左旋肉堿含量的研究[J]. 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志， 2010, 20(7):1688-1689.

[26] Musser R E,Goodband R D,Tokach M D, et al. Effects of L-carnitine fed during gestation and lactation on sow and litter performance[J]. Professional Animal Scientist, 1998, 14(1):28-35.

[27] 趙亞明，李任，王得新，等. 高效液相色譜法檢測(cè)血漿左旋肉堿方法的建立[J]. 中國(guó)臨床神經(jīng)科學(xué)，2006, 14(5):528-532.

[28] 宋濤. 高效液相色譜在生命科學(xué)中的應(yīng)用[R]. 濟(jì)南: 中國(guó)出版年鑒社, 1998.

[29] Nezu J,Tamai I. Primary systemic carnitine deficiency is caused by mutations in a gene encoding sodium ion-dependent carnitine transporter[J]. Nature Genet,1999(21):91-94.