免疫親和柱凈化-高效液相色譜法測定飼料中玉米赤霉烯酮的不確定度評定

華洵璐，張海濤，董曼佳，王紅連，嚴藝琳

(江蘇省蘇微微生物研究有限公司，江蘇 無錫 214063)

玉米赤霉烯酮(ZEN)又稱F-2毒素，是一種2,4-二羥基苯甲酸內(nèi)酯類化合物，分子式為C18H22O5，主要由鐮刀菌屬菌株(如禾谷鐮刀菌F.graminearum)產(chǎn)生[1]；其耐熱性較強，主要污染玉米、小麥、大米、大麥、小米和燕麥等谷物[2-3]。玉米赤霉烯酮具有類雌激素作用，以雌性動物的生殖系統(tǒng)為靶器官，引起雌激素水平升高，產(chǎn)生雌激素亢進癥，使繁殖機能出現(xiàn)異常[4]；此外，玉米赤霉烯酮通過直接損傷免疫系統(tǒng)，導致動物抵抗力下降；通過氧化損傷，引起動物肝腎組織退行性變化，造成肝腎功能紊亂；通過損傷內(nèi)分泌系統(tǒng)，導致動物內(nèi)分泌紊亂，給養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大經(jīng)濟損失[5-6]。玉米赤霉烯酮還可通過食物鏈在人體中蓄積，給人類健康造成極大的危害[7]。我國《飼料衛(wèi)生標準》GB 13078—2017明文規(guī)定，仔豬、母豬和其他豬的配合飼料，玉米赤霉烯酮含量分別不得超過150、100和250 μg/kg，犢牛、羔羊、泌乳期精料補充料和其他配合飼料不得超過500 μg/kg[8]。

玉米赤霉烯酮測定方法主要有酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)[9]、膠體金法(GICT)[10]、色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)[11]和高效液相色譜法(HPLC)[12]。免疫親和柱凈化-高效液相色譜法是一種免疫親和凈化與色譜法相結(jié)合的測定技術(shù)，通過與抗體的特異性結(jié)合，達到快速、高效、專一地從樣本中分離出待測物，該方法具有較高的準確度、靈敏度和良好的選擇性、重現(xiàn)性，特別適合于飼料等復雜樣本的精準測定，因而成為玉米赤霉烯酮檢測的權(quán)威方法[13-14]，并專門制定了該方法用于飼料中檢測的國家標準[15]。然而，經(jīng)檢索國內(nèi)文獻，還未發(fā)現(xiàn)專門針對該方法用于玉米赤霉烯酮測定的不確定度分析報告。

為了推動免疫親和柱凈化-高效液相色譜法在飼料檢測領(lǐng)域的應用，我們依據(jù)CNAS-GL 006—2019《化學分析中不確定度的評估指南》[16]，以實驗室隨機抽取的飼料樣品為研究對象，對國標方法GB/T 28716—2012《飼料中玉米赤霉烯酮的測定免疫親和柱凈化-高效液相色譜法》[15]開展不確定度分析，從樣品提取、凈化、色譜等操作到各個分量，系統(tǒng)全面地進行評定與合成，發(fā)現(xiàn)影響實驗數(shù)據(jù)的最大因素，幫助檢測人員關(guān)注檢測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提高檢測結(jié)果的準確性和可靠性。

1 材料與方法

1.1 材料

樣品來自于江蘇省蘇微微生物研究有限公司樣品室保藏的動物飼料陽性樣本(編號：SW-cp1112)，為某單位送檢的肉雞后期配合飼料(按照飼料衛(wèi)生標準規(guī)定，限量≤500 μg/kg);玉米赤霉烯酮免疫親和柱，江蘇省蘇微微生物有限公司生產(chǎn)，產(chǎn)品編號SWIAC501;玉米赤霉烯酮標準物質(zhì)溶液GBW(E)100301，質(zhì)量濃度20.52 μg/ml，國家糧食局科學研究院。

甲醇、乙腈，均為HPLC級，北京百靈威科技有限公司;吐溫-20、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、氯化鉀、氯化鈉、氫氧化鈉，均為分析純級，國藥集團上海生化試劑公司;有機濾膜(孔徑0.22 μm)，上海安譜實驗科技股份有限公司;934-AHTM型玻璃纖維濾紙(直徑11 cm、無熒光特性)，Whatman公司;試驗用水符合GB/T 6682—2008中一級水要求[17]。

1.2 儀器設(shè)備和計量器具

LC-20AT型高效液相色譜儀(配有RF-20Axs熒光檢測器)，日本島津公司;Sepax C18色譜柱(4.6 mm×150 mm,5 μm)，美國賽芬科技公司;DFY-500型搖擺式粉碎機，溫嶺市林大機械有限公司;PL203型電子分析天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;IKA/KS130型圓周式振蕩器，艾卡儀器設(shè)備有限公司(IKA中國),MX-F型振蕩器，大龍興創(chuàng)實驗儀器(北京)股份公司;H1850型臺式高速離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;FE28型臺式pH計，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

50 ml玻璃量筒(最大容量允差±0.5 ml)、100 ml玻璃量筒(最大容量允差±1.0 ml)、1 000 ml玻璃量筒(最大容量允差±10.0 ml)，BOMEX公司;200 μl微量移液器(最大容量允差±1.2 μl)、1 000 μl微量移液器(最大容量允差±5.0 μl)、5 000 μl微量移液器(最大容量允差±30 μl)，Thermo公司。

1.3 測定步驟

1.3.1試劑配制

0.2 mol/L氫氧化鈉溶液：稱取8 g氫氧化鈉，加水溶解，冷卻后用水定容至1 000 ml。

樣品提取液(80%乙腈-水溶液)：將800 ml乙腈與200 ml水混合均勻。

PBS磷酸鹽緩沖溶液(pH 7.4)：稱取8 g氯化鈉、1.16 g磷酸氫二鉀、0.2 g磷酸二氫鉀與0.2 g氯化鉀，用水溶解，并定容至1 000 ml，0.2 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7.4。

0.1%吐溫-PBS：量取100 ml上述PBS磷酸鹽緩沖液(pH7.4)，加入100 μl吐溫-20，混合均勻。

流動相：量取460 ml乙腈至1 000 ml的容量瓶中，加入460 ml水和80 ml甲醇，混合均勻并通過0.45 μm濾膜，備用。

玉米赤霉烯酮標準中間液(2.052 μg/ml)：用微量移液器準確移取1.0 ml玉米赤霉烯酮標準物質(zhì)溶液(20.52 μg/ml)，置于10 ml容量瓶中，用乙腈稀釋定容至刻度，混合均勻。

玉米赤霉烯酮標準工作溶液：根據(jù)實際使用需求，用移液器分別準確吸取玉米赤霉烯酮標準中間液50、125、250、1 250和2 500 μl置于5個5 ml的容量瓶中，用流動相稀釋定容至刻度，得到0.020 52、0.051 30、0.102 6 、0.513、1.026 μg/ml共5種不同濃度的玉米赤霉烯酮標準工作溶液。玉米赤霉烯酮標準工作液儲藏在2～8℃冰箱內(nèi)，可使用6個月。

1.3.2提取方法

將樣品粉碎至全部通過40目分樣篩，充分混合均勻。

準確稱取粉碎后的樣品40.0 g于250 ml具塞錐形瓶中，加入4.0 g氯化鈉和100 ml樣品提取液，置于振蕩器上振蕩提取30 min。提取液全部轉(zhuǎn)移至離心管中，4 000 r/min離心5 min。準確移取上清液10 ml，加入40 ml PBS磷酸鹽緩沖溶液(pH 7.4)，振蕩混合均勻。用0.2 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7.0左右，經(jīng)玻璃纖維濾紙過濾1～2次，即得樣品制備液。

1.3.3凈化方法

根據(jù)國標[15]中“7.2凈化”的說明，本研究免疫親和柱的使用按生產(chǎn)廠家——江蘇省蘇微微生物有限公司的說明執(zhí)行：將玉米赤霉烯酮免疫親和柱取出，平衡至室溫；將20 ml注射器連接于免疫親和柱的上堵頭。用微量移液器準確移取10.0 ml樣品制備液(相當于0.8 g樣品)，注入注射器中；將氣孔架與免疫親和柱的下堵頭連接，調(diào)節(jié)壓力使樣液以2 s/滴速度緩慢通過柱體。由于飼料組成復雜且顏色較重，先用10 ml 0.1%吐溫-PBS清洗柱子，再用10 ml 10%甲醇-水沖洗柱子，最后用10 ml水沖洗柱子(流速控制在不大于2 ～3 ml/min)，棄去流出液。準確加入2.0 ml甲醇(HPLC級)，依靠自然重力流速洗脫柱子。收集全部洗脫液于55℃氮氣吹干，用2.0 ml流動相復溶，漩渦混勻后，用有機濾膜(孔徑0.22 μm)過濾。收集濾液，即為待測樣液，可直接進行高效液相色譜(HPLC)測定。

1.3.4液相色譜條件

色譜柱：SepaxC18(4.6 mm×150 mm,5 μm)，流動相：乙腈∶水∶甲醇=46∶46∶8，流速：0.8 ml/min，進樣量：20 μl，柱溫：30℃，檢測波長：激發(fā)波長274 nm；發(fā)射波長440 nm。

1.4 數(shù)據(jù)計算

1.4.1標準曲線繪制

由低濃度到高濃度，分別取玉米赤霉烯酮標準工作溶液20 μl，注入高效液相色譜儀，在上述色譜條件下測定峰面積。重復性條件下，計算3次測定值的算數(shù)平均值；以濃度為橫坐標、峰面積平均值為縱坐標，繪制標準曲線，并擬合獲得標準曲線回歸方程。

1.4.2樣液中毒素濃度的計算

取1.3.3節(jié)凈化方法所得待測樣液20 μl，注入高效液相色譜儀，在上述色譜條件下測定峰面積。將測得的峰面積值，代入標準曲線回歸方程，計算出樣液中毒素濃度。

1.5 數(shù)學模型

樣品中玉米赤霉烯酮含量(C)的計算公式為[15]：

式中，C為樣品中玉米赤霉烯酮含量，μg/kg；Pi為樣液的峰面積；V為樣品的總稀釋體積，ml；Cst為標準工作溶液的濃度，μg/m；Vst為標準工作溶液的進樣體積，μl；Pst為標準工作溶液的峰面積平均值；m為樣品的稱樣量，g；Vi為樣液的進樣體積， μl。

1.6 不確定度分量的來源

根據(jù)上述1.3節(jié)測定步驟和1.4節(jié)數(shù)據(jù)計算，可以看出整個測定過程包含樣品稱量、樣品提取、樣品凈化、標準液配制和標準曲線繪制，以及數(shù)據(jù)處理等，每一步都會引入誤差。

對于實際測定，標準曲線的繪制、樣品提取中的萃取、樣品凈化中的免疫反應和洗脫反應等操作引入的不確定度是難以量化的。因此，我們結(jié)合實際工作可以采用標準曲線擬合、回收率校正因子、重復性等，來對這些步驟的不確定度進行評定，即指A類評定[18]，主要有：

(1)標準曲線擬合引入的相對不確定度Ust-r。

(2)回收率校正因子的相對不確定度Urec-r。

(3)重復性測定引入的相對不確定度Up-r。

在實際測定中，對于稱量、量取、稀釋、加樣、讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理等引入的不確定度，可以通過天平、量筒、微量移液器和高效液相色譜儀等的誤差，以及線性相關(guān)系數(shù)來評定，屬B類評定[18]，主要有：

(1)標準物質(zhì)純度引入的相對不確定度Ub-r。

(2)樣品稱量引入的相對不確定度Um-r。

(3)樣品提取引入的相對不確定度Ud-r。

(4)樣品凈化引入的相對不確定度Ue-r。

(5)高效液相色譜實驗操作引入的相對不確定度Uh-r。

(6)數(shù)據(jù)處理引入的相對不確定度Un-r。

2 結(jié)果與討論

2.1 不確定度分量的量化與評定

2.1.1標準曲線擬合引入的相對不確定度Ust-r

對5個濃度的玉米赤霉烯酮標準工作溶液分別進行3次平行測定，共計3×5=15次(n=15)，測定結(jié)果見表1。

表1 玉米赤霉烯酮標準工作溶液各濃度的峰面積測定值(n=15)

以標準工作溶液各濃度為橫坐標(X)，峰面積平均值為縱坐標(Y)，繪制標準曲線，見圖1。

圖1 標準曲線

由圖1可知，擬合的標準曲線回歸方程為Y=494.93X-1 217.6，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.999 9。

根據(jù)表1和圖1，則可按下式計算出標準曲線的標準偏差SR與偏差平方和SX：

=1 662.5

=2 226 789

稱取同一粉碎后的樣品5份，按照“1.3.2節(jié)提取方法”和“1.3.3節(jié)凈化方法”制備成5份待測樣液，進行高效液相色譜(HPLC)測定，每份樣平行測定2次，共計2×5=10次(p=10)。根據(jù)測定的樣液峰面積，采用標準曲線回歸方程Y=494.93X-1 217.6，計算出樣液濃度X樣，結(jié)果見表2。

表2 樣液測定結(jié)果(p=10)

綜合上述，按下式計算出標準曲線擬合引入的不確定度為：

=1.406 8

則由標準工作曲線擬合引入的相對不確定度為：

Ust-r=UR/ˉX樣

=1.406 8÷203.34

=0.006 918 5

2.1.2回收率校正因子的相對不確定度Urec-r

稱取同一粉碎后的樣品3份，按250、500、750 μg/kg三個濃度水平加入玉米赤霉烯酮標準品，然后按照“1.3.2提取方法”和“1.3.3凈化方法”制備成3份待測樣液，進行高效液相色譜(HPLC)測定，每份樣平行測定3次，共計3×3=9次(n=9)。根據(jù)測定的樣液峰面積，采用“1.5數(shù)學模型”的公式，計算樣品中玉米赤霉烯酮含量，再計算出加標回收率，結(jié)果見表3。

根據(jù)表3的結(jié)果，按照貝塞爾公式計算樣品加標回收率的標準偏差為：

表3 加標回收率測定結(jié)果(n=9)

=4.331 8

綜合上述，按下式計算出回收率校正因子引入的不確定度為：

=1.443 9

則由回收率校正因子引入的相對不確定度為：

Urec-r=Urec/ˉXi

=1.443 9÷97.52

=0.014 806

2.1.3重復性測定引入的相對不確定度Up-r

根據(jù)表2樣液測定結(jié)果，采用“1.5節(jié)數(shù)學模型”的公式，計算樣品中玉米赤霉烯酮含量(Ci)，結(jié)果見表4。

表4 樣品重復測定結(jié)果(p=10)

根據(jù)表4，按照貝塞爾公式計算出樣品重復性測定的標準偏差SC：

=9.700 5

綜合上述，按下式計算出重復性測定引入的不確定度為：

=3.067 6

則由重復性測定引入的相對不確定度為：

Up-r=Up/ˉCi

=3.067 6÷508.34

=0.006 034 5

2.1.4標準物質(zhì)純度引入的相對不確定度Ub-r

根據(jù)國家糧食局科學研究院提供的標準物質(zhì)證書可知，玉米赤霉烯酮標準物質(zhì)溶液GBW(E)100301的質(zhì)量濃度為20.52 μg/ml，不確定度為0.25 μg/ml，則依據(jù)下式計算出標準物質(zhì)純度引入的相對不確定度為：

Ub-r=0.25÷20.52

=0.012 183

2.1.5樣品稱量引入的相對不確定度Um-r

=0.002 886 7 g。

實際樣品稱取為40.0 g，則按下式計算出樣品稱量引入的相對不確定度為：

Um-r=Um/40.0

=0.002 886 7÷40.0

=0.000 072 167

2.1.6樣品提取引入的相對不確定度Ud-r

=0.000 577 35

實際分別用量筒量取了200 ml水和800 ml乙腈試劑，則其相對不確定度分別為5.773 5÷200=0.0288 68和5.773 5÷800=0.007 216 9。

據(jù)此計算出配制樣品提取液引入的相對不確定度為：

=0.029 756。

樣品提取液中乙腈的體積膨脹系數(shù)為1.37×10-3/℃、水的膨脹系數(shù)為2.5×10-4/℃；鑒于乙腈∶水=8∶2(體積比)，故樣品提取液的膨脹系數(shù)為：

1.37×10-3×80%+2.5×10-4×20%=1.15×10-3/℃。

據(jù)此計算出量取提取液時引入的相對不確定度為：

=0.006 659 9。

相對不確定度為上清液=0.288 67÷10=0.028 867、PBS磷酸鹽緩沖溶液=0.288 67÷40=0.007 216 8。據(jù)此計算出稀釋過程引入的相對不確定度為：

=0.029 755。

綜合上述，可按下式計算出樣品提取引入的相對不確定度為：

2.1.7樣品凈化引入的相對不確定度Ue-r

相對不確定度分別為:

17.321÷5 000=0.003 464 2。

據(jù)此計算出吸取10 ml樣品制備液時引入的相對不確定度為：

=0.004 899 1

相對不確定度分別為:

2.886 8÷1 000=0.002 886 8。

據(jù)此計算出吸取2 ml洗脫液時引入的相對不確定度為：

=0.004 082 6

綜合上述，可按下式計算出樣品凈化引入的相對不確定度為：

=0.006 377 2

2.1.8高效液相色譜實驗操作引入的相對不確定度Uh-r

=0.010 970

2.1.9數(shù)據(jù)處理引入的相對不確定度Un-r

鑒于所測定的飼料中玉米赤霉烯酮含量總是在一段標準曲線內(nèi)(20～410 ng/ml)呈線性關(guān)系，該段區(qū)間內(nèi)曲線的線性相關(guān)系數(shù)就表征了該含量值的不確定度。根據(jù)本實驗所得標準曲線的線性相關(guān)系數(shù)R2=0.999 9，則可計算出數(shù)據(jù)處理引入的相對不確定度為：

Un-r=1-0.999 9=0.000 1

2.2 相對合成不確定度Ur

將從2.1.1～2.1.9節(jié)各個不確定度分量及其評定結(jié)果，匯總列于表5。

因各不確定度分量相互獨立，故將表5中的相對不確定度進行合成，則得到免疫親和柱凈化-高效液相色譜法測定飼料中玉米赤霉烯酮的相對合成不確定度為：

表5 不確定度分量及其評定結(jié)果匯總

=0.049 279

=4.927 9%

2.3 相對總不確定度(擴展不確定度)Ur(k)

按正態(tài)分布處理，取置信水平p=95%，包含因子k=2，則得到免疫親和柱凈化-高效液相色譜法測定飼料中玉米赤霉烯酮的總不確定度(擴展不確定度)為：

Ur(k)=k×Ur

=2×0.049 279

=0.098 558

=9.855 8%

2.4 測量不確定度報告

免疫親和柱凈化-高效液相色譜法測定飼料中玉米赤霉烯酮的結(jié)果可表示為：

C=508.34(1±0.098 558) μg/kg或C=508.34±50.10 μg/kg，置信水平p=95%。

3 結(jié)論

通過各種不確定度分量的分析，采用國標方法GB/T 28716—2012免疫親和柱凈化-高效液相色譜測定飼料中的玉米赤霉烯酮，其不確定度來源主要是樣品提取、回收率校正因子、標準物質(zhì)純度和高效液相色譜實驗操作，分別占比42.578 5%、14.795 7%、12.174 6%和10.962 4%，而樣品稱量、數(shù)據(jù)處理等導致的不確定度幾乎可以忽略不計。因此，在實際測定工作中，應選擇純度較高的標準物質(zhì)，盡量使用精密度高、誤差小的實驗儀器，實行精細化、標準化實驗操作，提高各步驟的準確度和規(guī)范性，努力減小這些環(huán)節(jié)引入的不確定度。

采用國標方法GB/T 28716—2012免疫親和柱凈化-高效液相色譜測定飼料中玉米赤霉烯酮的結(jié)果為(508.34±50.10)μg/kg，即有95%的可能性在458.24～558.44 μg/kg范圍內(nèi)。根據(jù)國標GB 13078—2017《飼料衛(wèi)生標準》的規(guī)定[8]，飼料產(chǎn)品中其他配合飼料的玉米赤霉烯酮含量不得超過500 μg/kg，由此可判定本研究測定的肉雞后期配合飼料樣品為一個接近臨界標準的陽性樣本。本研究建立的評定方法對測定結(jié)果給出了一個較準確的波動范圍，尤其在檢測結(jié)果接近標準規(guī)定臨界值時，可以降低誤判風險。

倪永付等采用免疫親和柱凈化-高效液相色譜測定花生醬中黃曲霉毒素，影響測定不確定度的主要因素是檢測重復性、加標回收率和標準工作液配制[19]。趙晶晶等采用免疫親和層析凈化超高效液相色譜法測定玉米中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇含量，其影響不確定度的因素主要是標準曲線擬合、標準系列工作液配制和測量重復性等[20]。研究結(jié)果與上述文獻比較，可知標準品及其工作溶液配制是共同影響因素，而其他影響因素差異可能與樣品、測定條件、測定步驟和儀器不同有關(guān)。

不確定度作為一種科學方法，是實驗室工作的重要質(zhì)量指標，測量結(jié)果的可用性很大程度上取決于不確定度的大小，因此不確定度的測定具有重要意義。本研究所建立的不確定度評定方法，為提高數(shù)據(jù)準確度、有效評價檢測質(zhì)量和正確使用檢測數(shù)據(jù)提供了科學依據(jù)，可用于國標方法GB/T 28716—2012測定飼料中玉米赤霉烯酮[15]的不確定度評定。