田 璐,黃奕雯,黃種持
(1.福建農(nóng)林大學(xué)海洋研究院,福建省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州 350002;2.福建省漁業(yè)資源監(jiān)測(cè)中心,福建 福州 350003)
失憶性貝類毒素(Amnesic shellfish poisoning,ASP)是由多列擬菱形藻(Pseudo-nitzschiaseudonitzsehia)分泌產(chǎn)生的毒素,其引起中毒的成分是軟骨藻酸(Domoic acid,DA)[1]。部分浮游植物產(chǎn)生的有毒次生代謝物“藻毒素”,也可以沿食物鏈傳遞并在貝類體內(nèi)積累,稱為“貝毒”。人類食用含有大量貝毒的水產(chǎn)品后會(huì)引起中毒,甚至死亡[2]。1987年底,加拿大暴發(fā)了一種急性疾病,其特征是食用養(yǎng)殖貽貝的人出現(xiàn)胃腸道癥狀和神經(jīng)系統(tǒng)異常,事后研究表明引起中毒的活性成分為DA,是一種強(qiáng)有力的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)[3]。DA的存在可能引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)海馬區(qū)和丘腦區(qū)與記憶有關(guān)區(qū)域的損傷,從而導(dǎo)致記憶的喪失。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),攝入15~20 mg DA的人群未受其影響;攝入量為60~110 mg時(shí)會(huì)引起中度胃腸道癥狀;攝入量為295 mg時(shí)表現(xiàn)出各種嚴(yán)重癥狀,可見DA的毒性具有劑量效應(yīng)[4]。對(duì)貝體內(nèi)DA的食用安全性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)人類通過膳食可耐受的最大限量為20 mg/kg,因此美國FDA將DA列為嚴(yán)重危害人類健康的四種主要海洋生物毒素之一,加拿大首先制定了DA的安全限量標(biāo)準(zhǔn)為20 μg/g貝肉[5],歐盟和美國安全標(biāo)準(zhǔn)為20 mg/kg貝肉組織[6]。
福建是貝類養(yǎng)殖大省,貝類質(zhì)量安全和百姓健康與海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)。近年來,由于沿海特殊的海灣環(huán)境、氣候條件,以及人類開發(fā)活動(dòng)的加劇,導(dǎo)致福建近岸海域環(huán)境不斷惡化,赤潮災(zāi)害頻發(fā),而赤潮毒素通過食物鏈傳遞富集至貝類體內(nèi),進(jìn)而危害人類健康。加之養(yǎng)殖貝類品種繁多,生物特性各異,導(dǎo)致貝毒風(fēng)險(xiǎn)隱患復(fù)雜難控,食用貝類造成的中毒事件時(shí)有發(fā)生。在這種形勢(shì)下,對(duì)貝類毒素的分析研究越來越重要。迄今為止,我國國家和行業(yè)共頒布的有關(guān)檢測(cè)失憶性貝類毒素的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 5009.198—2003《貝類 記憶喪失性貝類毒素軟骨藻酸的測(cè)定》、SN/T 1070—2002 《進(jìn)出口貝類中記憶喪失性貝類毒素檢驗(yàn)方法》、SN/T 1867—2007 《進(jìn)出口貝類中軟骨藻酸的檢測(cè)方法 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》和SN/T 2663—2010《貝類中失憶性貝類毒素檢驗(yàn)方法 酶聯(lián)免疫吸附法》。這四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已被2016年頒布的GB 5009.198—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 貝類中失憶性貝類毒素的測(cè)定》[7]所替代。
檢測(cè)DA的主要方法有小鼠生物法(MBA)、酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)、毛細(xì)管電泳法、高效液相色譜法(HPLC)、液相色譜-質(zhì)譜法(LC-MS)等[8-12]。Quilliam M A等證明了電噴霧電離-質(zhì)譜(ESI-MS)技術(shù)在檢測(cè)貝類中DA和其他水產(chǎn)品毒素方面的潛力[13],除此之外目前已經(jīng)提出了各種反相/電噴霧電離-質(zhì)譜(RPLC/ESI-MS)技術(shù)檢測(cè)DA[14-15]。Ciminiello P等提出了一種基于親水作用液相色譜-質(zhì)譜(HILIC/MS)檢測(cè)貝類中DA 的新方法,此方法采用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)采集模式(MRM),在陽性和陰性實(shí)驗(yàn)中DA的最低檢測(cè)水平分別為63和190 ng/g[16]。Blay P等使用臺(tái)式Orbitrap系統(tǒng)進(jìn)行液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)篩選貝類中常見的多種生物毒素,利用親水作用色譜(HILIC)可在4 min內(nèi)分離DA等毒素,檢出限為3.4~14 μg/L[17]。國內(nèi)有學(xué)者用液相色譜串聯(lián)電噴霧離子阱質(zhì)譜法測(cè)定貝類中DA[18],通過QuEChERS技術(shù)結(jié)合液相色譜-高分辨質(zhì)譜測(cè)定貝類中DA[19],將免疫親和柱凈化技術(shù)結(jié)合高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜檢測(cè)雙殼類水產(chǎn)中DA[20]。由于受儀器設(shè)備的限制,國家還未頒布使用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(High performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,HPLC-MS/MS)檢測(cè)貝類中失憶性貝類毒素的標(biāo)準(zhǔn)。因此,本研究擬應(yīng)用HPLC-MS/MS技術(shù),參照GB 5009.198—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 貝類中失憶性貝類毒素的測(cè)定》要求,建立貝類體內(nèi)DA殘留的檢測(cè)方法,為提高我國貝類體內(nèi)DA的檢測(cè)技術(shù)水平和促進(jìn)水產(chǎn)品質(zhì)量安全管理提供參考。
LCMS-8050高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,日本島津公司;3-30Ks高速冷凍離心機(jī),德國Sigma公司;電子天平,賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;Milli-Q Integral 5 超純水一體化智能系統(tǒng),美國Millipore公司;超聲波清洗器,德國Wiggens公司;渦旋振蕩器,德國IKA公司。
軟骨藻酸標(biāo)準(zhǔn)品(DA,332±11 μmol/L)、SAX 固相萃取柱(200 mg,6 mL)、甲酸:分析純,上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司;MAX固相萃取柱(60 mg,3 mL),美國Waters公司;甲醇、乙腈:色譜純,MERCK公司。
1.2.1 樣品制備
用清水將貝類樣品外表徹底洗凈,切斷閉殼肌,開殼,用水淋洗內(nèi)部去除泥沙及其他外來物。將閉殼肌和連接在膠合部的組織分開,取出貝肉,瀝水5 min,檢出碎殼等雜物,將貝肉均質(zhì),備用。
1.2.2 樣品提取
稱取5 g(精確到0.01 g)試樣于50 mL離心管中,加入50%甲醇溶液12 mL,渦旋混勻1 min,超聲提取10 min,以10 000 r/min離心5 min,移出上清液。殘?jiān)儆? mL 50%甲醇溶液重復(fù)提取兩次,合并上清液,以50%甲醇溶液定容至25 mL,混勻。再以10 000 r/min離心5 min,取上清液,待凈化。
1.2.3 樣品凈化
準(zhǔn)確吸取提取液5 mL于預(yù)先活化好的SAX小柱中,控制流出液速度約為每秒1滴,然后用5 mL 10%乙腈溶液淋洗,棄去流出液,用4 mL 0.3%甲酸水溶液洗脫,收集洗脫液,用0.3%甲酸水溶液稀釋至4 mL(相當(dāng)于1 g試樣),混勻后經(jīng)0.22 μm針筒過濾器過濾,濾液供高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測(cè)定。
1.2.4 空白基質(zhì)液
選取空白試樣,按照“1.2.1~1.2.3”步驟,得到空白基質(zhì)液。
離子源為電噴霧離子源;掃描方式為正離子掃描;霧化氣流量3 L/min;加熱氣流量10 L/min;接口溫度300℃;脫溶劑溫度526℃;DL溫度250℃;加熱塊溫度400℃;干燥氣流量10 L/min。
ACQUITY UPLC BEH C18超高壓液相色譜柱(2.1×50 mm,1.7 μm);流速0.3 mL/min;柱溫30℃;進(jìn)樣量1 μL。在相同梯度洗脫條件下,分別考察流動(dòng)相A為甲醇溶液、流動(dòng)相B為2 mmol/L乙酸銨緩沖溶液(含0.1%甲酸)和流動(dòng)相A為0.1%甲酸水溶液、流動(dòng)相B為0.1%甲酸乙腈溶液對(duì)DA響應(yīng)信號(hào)的影響,梯度洗脫見表1。
表1 流動(dòng)相梯度洗脫條件
分別考察MAX(60 mg,3 mL)和SAX(200 mg,6 mL)兩種固相萃取柱的凈化效果,以及分別考察0.3%甲酸溶液、1.0%甲酸溶液和5.0%甲酸甲醇溶液從固相萃取柱洗脫DA的效果。將MAX固相萃取柱依次用3 mL甲醇和3 mL水活化,SAX固相萃取柱依次用6 mL甲醇、3 mL水和3 mL50%甲醇溶液活化。在一定體積的 100 μg/L DA標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入4倍體積的50%甲醇溶液渦旋混合,準(zhǔn)確吸取5 mL混合液,加入預(yù)先活化好的MAX和SAX固相萃取柱中,控制流出液速度約為每秒1滴,然后用5 mL 10%乙腈溶液淋洗,棄去流出液,用4 mL不同洗脫液洗脫,收集洗脫液,經(jīng)0.22 μm針筒過濾器過濾,濾液供HPLC-MS/MS測(cè)定。
采用HPLC-MS/MS分析測(cè)定時(shí),生物樣品中的內(nèi)源性物質(zhì)或外源性物質(zhì)會(huì)影響分析物的離子化或去溶劑化過程,使分析物的質(zhì)譜響應(yīng)增加或降低,從而產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)[21]。本研究采用計(jì)算公式如下:
基質(zhì)效應(yīng)(%)=
當(dāng)基質(zhì)效應(yīng)在-20%~20%之間為弱基質(zhì)效應(yīng);在-50%~-20%和20%~50%為中等基質(zhì)效應(yīng);超過-50%或50%為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)[22]。
用空白基質(zhì)液稀釋DA并定容,配制成質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、25.0 μg/L的基質(zhì)-DA標(biāo)準(zhǔn)系列工作液,利用線性回歸分析計(jì)算DA線性范圍。
方法的檢出限(LOD)和定量限(LOQ)通常分別按3倍信噪比(S/N)和10倍信噪比所對(duì)應(yīng)的樣品濃度來確定[23]。
取DA標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到5 g空白樣品中,使添加水平相當(dāng)于5.0、12.5、50.0 μg/kg,按“1.2.2~1.2.3”步驟進(jìn)行樣品處理,每個(gè)水平平行測(cè)定6次,連續(xù)測(cè)定6 d,計(jì)算回收率及日內(nèi)、日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。
利用本文建立的HPLC-MS/MS法對(duì)福州、寧德和莆田3個(gè)福建省沿海重點(diǎn)養(yǎng)殖區(qū)的136個(gè)貝類(包括牡蠣、縊蟶、貽貝、花蛤、鮑、扇貝6種貝類)樣品進(jìn)行DA檢測(cè)分析。
軟骨藻酸分子式為C15H21NO6,含有氨基和多個(gè)羧基,離子化過程容易形成正離子,因此選用ESI+離子源進(jìn)行分析。用DA的標(biāo)準(zhǔn)溶液通過流動(dòng)注射分析(FIA)在正離子模式下進(jìn)行母離子掃描,在已知化合物分子量的基礎(chǔ)上,將掃描范圍設(shè)定在200~500 m/z 之間,選擇正離子模式下強(qiáng)度最高的[M+H]+作為母離子。通過產(chǎn)物離子優(yōu)化,對(duì)母離子進(jìn)行碰撞電離,針對(duì)自動(dòng)搜索的產(chǎn)物離子m/z,在-0.5~+0.5 U的范圍內(nèi),選擇峰強(qiáng)度較大的m/z作為子離子,其中豐度最高的子離子作為定量離子,同時(shí)根據(jù)響應(yīng)強(qiáng)弱選擇適宜的碰撞能(CE),見表2。
表2 軟骨藻酸母離子、子離子和碰撞能量
在表1梯度洗脫條件下,流動(dòng)相A為甲醇溶液、流動(dòng)相B為2 mmol/L乙酸銨緩沖溶液(含0.1%甲酸)組合和流動(dòng)相A為0.1%甲酸水溶液、流動(dòng)相B為0.1%甲酸乙腈溶液組合對(duì)DA響應(yīng)信號(hào)的影響結(jié)果如圖1所示。結(jié)果表明,在“2.1”質(zhì)譜條件下,DA分別在2.1 min和2.3 min出峰,出峰時(shí)間相差不大,但后者的響應(yīng)更高,因此選擇0.1%甲酸水溶液(流動(dòng)相A)和0.1%甲酸乙腈溶液(流動(dòng)相B)作為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫。
貝類中蛋白質(zhì)、脂肪等雜質(zhì)含量較高[24],要對(duì)提取液進(jìn)行凈化以減少基質(zhì)效應(yīng)和對(duì)HPLC-MS/MS產(chǎn)生的干擾。檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),用4 mL 0.3%甲酸溶液洗脫,經(jīng)SAX固相萃取柱凈化后,回收率超過80%,而經(jīng)MAX固相萃取柱凈化后無目標(biāo)峰出現(xiàn)(圖2)。
注:A.流動(dòng)相A為甲醇溶液、流動(dòng)相B為2 mmol/L乙酸銨緩沖溶液(含0.1%甲酸);B.流動(dòng)相A為0.1%甲酸水溶液、流動(dòng)相B為0.1%甲酸乙腈溶液。
注:A.SAX固相萃取柱凈化;B.MAX固相萃取柱凈化。
在確定DA仍吸附在MAX固相萃取柱上后,分別考察了0.3%甲酸溶液、1.0%甲酸溶液和5.0%甲酸甲醇溶液作為洗脫液的洗脫效果,如圖3所示。HPLC-MS/MS檢測(cè)發(fā)現(xiàn),5.0%甲酸甲醇溶液作為洗脫液時(shí)有目標(biāo)峰出現(xiàn),但回收率僅為10%左右;另外兩種洗脫液均未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)峰。
因此,選擇SAX固相萃取柱進(jìn)行凈化;洗脫液酸性較強(qiáng),會(huì)對(duì)質(zhì)譜產(chǎn)生一定影響,因而選擇0.3%甲酸溶液作為洗脫液。
注:A.0.3%甲酸溶液洗脫;B.1.0%甲酸溶液;C.5.0%甲酸甲醇溶液。
本研究中基質(zhì)效應(yīng)為-3.4%,DA的響應(yīng)信號(hào)略微降低,屬于弱基質(zhì)效應(yīng)。為減少基質(zhì)效應(yīng)帶來的影響,采用空白基質(zhì)液配制DA標(biāo)準(zhǔn)系列工作液,外標(biāo)法定量測(cè)定。
以目標(biāo)化合物的濃度為橫坐標(biāo)(x),定量離子的峰面積響應(yīng)值為縱坐標(biāo)(y)進(jìn)行線性回歸分析。在0.5~25.0 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)(R2)大于0.998,結(jié)果見表3。根據(jù)信噪比(S/N)≥3和信噪比(S/N)≥10計(jì)算檢出限(LOD)為1.5 μg/kg,定量限(LOQ)為5 μg/kg。
表3 DA線性范圍、線性方程及相關(guān)系數(shù)
DA的加標(biāo)回收率和精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。DA在3個(gè)濃度水平的平均回收率為68.7%~92.4%,日內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在5.4%~8.4%之間(n=6),日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.9%~5.1%之間(n=6),滿足分析要求。
表4 加標(biāo)回收率和精密度(n=6)
本研究通過HPLC-MS/MS對(duì)福州、寧德和莆田3個(gè)福建省沿海重點(diǎn)養(yǎng)殖區(qū)的136個(gè)貝類樣品進(jìn)行DA檢測(cè)分析,包括牡蠣、縊蟶、貽貝、花蛤、鮑、扇貝6種貝類,檢測(cè)陽性樣品結(jié)果見表5。檢出DA的樣品有27個(gè),檢出率為19.9%,檢出含量在5.2~406.4 μg/kg之間,未超過歐盟安全標(biāo)準(zhǔn)20 mg/kg。
表5 陽性樣品的DA含量
續(xù)表5
2.6.1 檢出DA的地理分布
福州、寧德和莆田DA的檢出率情況見圖4、圖5,3個(gè)海域的檢出率在14.7%~25.0%之間,檢出率相差不大。其中,福州市平潭縣、莆田市秀嶼區(qū)、城廂區(qū)和涵江區(qū)未檢出;福州市連江縣、寧德市福鼎市和莆田市北岸區(qū)檢出率較高,達(dá)到40%及以上;其他縣(市、區(qū))檢出率相差不大。
2.6.2 檢出DA的時(shí)間分布
采集的136個(gè)貝類樣品中,2020年5月采集的有26個(gè),2021年4月有33個(gè),2021年5月有36個(gè),2021年6月有41個(gè)。2021年5月檢出率為11.1%,比上年同期減少10%。2021年4—6月檢出率呈逐漸遞增趨勢(shì)(0%~41.5%),見圖6。
2.6.3 檢出DA的品種差異
采集的136個(gè)樣品中包括牡蠣、縊蟶、貽貝、花蛤、鮑、扇貝6種貝類。由圖7可知,DA主要在花蛤、牡蠣和貽貝中檢出,檢出率為13.6%~35.7%;縊蟶、鮑和扇貝中均未檢出DA。
福建省僅2012年至2018年7月就發(fā)生赤潮56起[25],赤潮的頻繁暴發(fā),導(dǎo)致我省海域養(yǎng)殖貝類受到不同程度的污染,貝類毒素中毒事件屢次發(fā)生:如2011年6月寧德市福鼎、霞浦等地發(fā)生震驚全國的食用貽貝中毒事件,造成168人中毒;2014年6月至7月,福州羅源、漳州等地發(fā)生織紋螺中毒事件;2015年6月,福建莆田發(fā)生織紋螺中毒事件,致使2歲男童留下嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥等[26];2017年漳州、泉州海域發(fā)生有毒鏈狀裸甲藻(Gymnodiniumcatenatum)赤潮,致使赤潮影響海域?yàn)V食性貝類麻痹性貝毒(Paralytic shellfish poison,PSP)超標(biāo),造成多地民眾因食用濾食性貝類而發(fā)生中毒事件[27]。在這種形勢(shì)下,對(duì)貝類毒素的分析研究越來越重要。
由于受儀器設(shè)備的限制,國家還未頒布使用HPLC-MS/MS法檢測(cè)貝類中失憶性貝類毒素的標(biāo)準(zhǔn)。本研究參照GB 5009.198—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 貝類中失憶性貝類毒素的測(cè)定》,并結(jié)合HPLC-MS/MS技術(shù),建立了檢測(cè)貝類體內(nèi)DA殘留的方法。通過對(duì)凈化條件的改進(jìn)、色譜條件和質(zhì)譜條件的優(yōu)化,有效解決了樣品中雜質(zhì)對(duì)DA檢測(cè)的影響。DA在0.5~25.0 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)(R2)大于0.998,檢出限(LOD)為1.5 μg/kg,定量限(LOQ)為5 μg/kg。在5.0、12.5、50.0 μg/kg 3個(gè)濃度水平下的平均回收率為68.7%~92.4%,日內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在5.4%~8.4%之間(n=6),日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.9%~5.1%之間(n=6)。LC-MS法DA檢出限為3 μg/kg,定量限為10 μg/kg[19],而本文建立的HPLC-MS/MS方法比常規(guī)LC-MS法的進(jìn)樣量低5倍,且靈敏度高2倍,能夠有效減少對(duì)儀器的污染,更好地凈化貝類樣品中的脂肪、蛋白質(zhì)等雜質(zhì),消除基質(zhì)效應(yīng),具有快速、高效、高靈敏度和高準(zhǔn)確度等優(yōu)點(diǎn)。
運(yùn)用建立的方法對(duì)福州、寧德、莆田3個(gè)重點(diǎn)海域的136個(gè)貝類樣品進(jìn)行DA檢測(cè)。分析發(fā)現(xiàn)福建貝類中DA含量總體水平較低,但仍有少量檢出,主要在花蛤、牡蠣和貽貝中,含量在5.2~406.4 μg/kg之間,檢出率為13.6%~35.7%。有研究表明,通常情況下溫度升高會(huì)促使更多DA的產(chǎn)生。比如成列擬菱形藻(P.seriata)在4~15℃范圍內(nèi)、多列擬菱形藻(P.australis)在5~25℃范圍內(nèi)、澳洲擬菱形藻在23~30℃范圍內(nèi),DA的產(chǎn)量會(huì)隨溫度的升高而有所增加[28],這與本研究2021年4—6月檢出率呈逐漸遞增趨勢(shì)(0%~41.5%)檢測(cè)結(jié)果一致。從現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道來看,貝類中存在一定水平的毒素污染。吉薇等從11批次樣品中檢出9批次有DA積累,檢出率為81.8%,其中鈍齒短槳蟹中DA含量為18.2 mg/kg,已接近歐盟安全標(biāo)準(zhǔn)[29]。陳西平等在14個(gè)批次樣品中檢出7個(gè)樣品含有DA,含量在 0.4~8.1 mg/kg,檢出率達(dá)50%[30]。王恒對(duì)采集的13種貝類共39份樣品檢測(cè),DA檢出率為64%[31]。因此要加強(qiáng)對(duì)貝類中DA的監(jiān)測(cè),為我國統(tǒng)一DA安全標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。
本方法檢測(cè)低限達(dá)到5 μg/kg,且線性關(guān)系良好,滿足歐盟規(guī)定的DA 20 mg/kg安全標(biāo)準(zhǔn),適用于貝類中DA的日常檢測(cè)和監(jiān)控,為相關(guān)部門強(qiáng)化貝類質(zhì)量安全監(jiān)管、加強(qiáng)貝類風(fēng)險(xiǎn)管控、推動(dòng)貝類產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。