戴海蓉,梁思慧,王春民,許 茜,3*
(1 蘇州市疾病預(yù)防控制中心 江蘇蘇州 215100 2 東南大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院 南京 210009 3 東南大學(xué) 環(huán)境與醫(yī)學(xué)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 210009)
真菌毒素是由真菌在適宜環(huán)境條件下產(chǎn)生的一系列有毒次生代謝產(chǎn)物,膳食是機(jī)體攝入真菌毒素的主要方式[1]。食品中檢出率較高的真菌毒素主要由曲霉菌屬(Aspergillus)、青霉菌屬(Penicillium)以及鐮刀菌屬(Fusarium)等菌屬產(chǎn)生[2],包括黃曲霉毒素 (Aflatoxin,AFT)、赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA)、雜色曲霉素(Sterigmatocystin,ST)、展青霉素(Patulin,PAT)、伏馬菌素(Fumonisin,F(xiàn)B)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)、嘔吐毒素(Deoxynivalenol,DON)、雪腐鐮刀菌烯醇(Nivalenol,NIV)、T-2 毒素等[3]。根據(jù)其主要產(chǎn)毒菌屬和化學(xué)結(jié)構(gòu)可對(duì)其分類,結(jié)果見表1。
大量研究表明,攝入真菌毒素可對(duì)機(jī)體產(chǎn)生免疫、生殖、肝、腎及DNA 損傷等多種毒性[19],且在低濃度真菌毒素暴露(μg/kg 水平)即可致肝臟、腎臟和胃腸道病變,甚至可致癌、致畸、致突變等[20]。OTA、FB、DON、ZEN 和PAT 的暫定每日最大耐受量 (Provisional maximum tolerable daily intake,PMTDI)僅為17.1 ng/kg,2,1,0.5 μg/kg 和0.4 μg/kg[21-22],這提示不能因?yàn)槠涞退降奈廴径雎云錆撛诙拘?。AFB1作為已知的化學(xué)物質(zhì)中致癌性最強(qiáng)的一種,被國際癌癥研究所(IARC)歸為1A 類致癌物[23]。OTA 和FB 均被認(rèn)定為2B 類致癌物,其它一些真菌毒素,如FUSX、CIT、DON、NIV、PAT、ZEN、T-2 和PA 等亦具有致癌性[24]。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)報(bào)道,全球至少25%的糧食作物受到真菌毒素的污染,其中約2%失去營養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[25],造成全球數(shù)百萬美元的經(jīng)濟(jì)損失[26]。根據(jù)2006-2016年間全球報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,原糧中AFT、OTA、FB、DON 和ZEN 的樣本陽性率分別為55%,29%,61%,58%和46%[27]。作為以大米、小麥、玉米、花生等為主要糧食經(jīng)濟(jì)作物和食品原料的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國,我國同樣也飽受真菌毒素污染問題的困擾[28]。除水稻、小麥、玉米、燕麥、高粱等糧食作物外[27],大豆、油菜籽、花生等油料作物及食用油制品[6],蘋果、柑橘、番茄等蔬果及其制品[29],醬油、食醋、花椒等調(diào)味品[30],啤酒、葡萄酒等發(fā)酵品[31]以及肝、腎、肌肉、乳汁及禽蛋等動(dòng)物源性食品中均廣泛存在真菌毒素的污染[7]。
如表1所示,食品中廣泛存在真菌毒素的污染,且一種食品中通常存在多種毒素共同污染[32]。Streit 等[33]對(duì)來自歐洲、美國和澳大利亞的83 份玉米、小麥、大麥和飼料樣品進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)所有樣品均被7~69 種真菌毒素或其毒性次生代謝產(chǎn)物共同污染。這是由于大多數(shù)真菌產(chǎn)毒具有非單一性的特點(diǎn),即一種真菌能夠同時(shí)產(chǎn)生幾種真菌毒素,而同一種毒素也可由多種真菌產(chǎn)生[34],因此多種類真菌毒素同時(shí)污染食品的情況非常普遍。當(dāng)多種真菌毒素同時(shí)存在時(shí),常有毒性加成或協(xié)同作用而展現(xiàn)出比單一毒素更大的毒性作用[35-37],又因大多數(shù)真菌毒素化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,對(duì)熱處理、酸處理或者紫外處理等具有不同程度的抗性[38],普通的食品加工和制備過程無法完全破壞其毒性[39],使真菌毒素污染食品所致的健康危害更為堪憂。
表1 常見的真菌毒素類別及其產(chǎn)毒菌屬和污染的主要食品Table 1 Classification of common mycotoxins and their toxigenic bacteria and contaminated food
面對(duì)食品中普遍存在多種類型的真菌毒素共同污染的現(xiàn)實(shí),同時(shí)監(jiān)測(cè)其中多種類真菌毒素的污染狀況,對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)食品安全隱患,切實(shí)保障食品安全具有重要意義。食品安全監(jiān)測(cè)的樣品數(shù)量巨大而且性質(zhì)各異,如何快速、高效地同時(shí)檢測(cè)其中的多種類真菌毒素,是實(shí)際工作面臨的主要挑戰(zhàn)。本文將從樣品前處理方法和檢測(cè)技術(shù)兩個(gè)方面介紹食品中多種類真菌毒素同時(shí)監(jiān)測(cè)的研究進(jìn)展(表2)。
食品中的真菌毒素往往以較低的含量水平(μg/kg)存在于復(fù)雜的、大量的基質(zhì)成分中,為保證分析結(jié)果的靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度,必須進(jìn)行樣品前處理以凈化基質(zhì)、富集目標(biāo)物[92]。由于各種真菌毒素化學(xué)結(jié)構(gòu)不同、物理性質(zhì)各異,且在實(shí)際樣品中含量水平相差較大,因此為了同時(shí)檢測(cè)食品中的多種類真菌毒素,亟需研發(fā)同時(shí)高效提取多種類真菌毒素的前處理技術(shù)。如表2所示,目前同時(shí)提取、凈化多種真菌毒素的樣品前處理方法多為液液萃?。↙iquid-liquid extraction,LLE),固相萃?。⊿olid-phase extraction,SPE),免疫親和柱法(Immunoaffinitycolumn,IAC)和QuECHERS法(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe)。
表2 同時(shí)監(jiān)測(cè)多種類真菌毒素的樣品前處理及檢測(cè)方法Table 2 Sample pretreatment and detection methods for simultaneous monitoring of multiple mycotoxins
(續(xù)表2)
(續(xù)表2)
由于絕大部分真菌毒素易溶于乙腈、甲醇等極性有機(jī)溶劑,在這些溶劑中加入少量的水,可以潤濕樣品基質(zhì),增強(qiáng)有機(jī)溶劑在樣品中的滲透能力,有利于提高萃取效率,再加入適當(dāng)?shù)乃?,則有利于對(duì)酸敏感的真菌毒素的提取且一定程度上會(huì)降低基質(zhì)效應(yīng)。因此,常用酸化的乙腈-水或者甲醇-水溶液實(shí)現(xiàn)對(duì)多種真菌毒素的提取[93]。LLE 法常需將固體樣品制成樣品溶液[41]或者直接對(duì)母乳[40]、牛乳[42]、食用油[43]等液態(tài)樣品進(jìn)行提取,并通過低溫或者石油醚、己烷等非極性溶劑去除油脂或其它非極性雜質(zhì)。例如,針對(duì)玉米、大米、小麥樣品的甲醇-水提取液,利用三氯甲烷進(jìn)行兩次LLE處理可以凈化樣品中的基質(zhì),實(shí)現(xiàn)AFT 和OTA 的同時(shí)富集與純化[41]。EOM 等以酸化的乙腈提取大豆油、玉米油中4 種AFT、3 種FB、OTA、ZEN、DON、T-2 等6 類共11 種真菌毒素后,使用正己烷進(jìn)行脫脂,實(shí)現(xiàn)了凈化[43]。LLE 方法雖然操作簡單,但若要同時(shí)高效提取多種真菌毒素,須對(duì)萃取劑類型及其與水的比例進(jìn)行繁復(fù)的優(yōu)化,且LLE法有機(jī)溶劑使用量大,處理單個(gè)樣品常會(huì)用到十幾毫升的有機(jī)溶劑[43],在處理的樣品數(shù)量較大時(shí),其不利于環(huán)保的問題更加凸顯。
分散液液微萃取 (Dispersive liquid-liquid microextraction,DLLME) 作為一種新型的LLE,具有成本低、溶劑使用量少和富集效率高等優(yōu)點(diǎn)[94],通過分散劑的作用,萃取劑與樣品充分接觸,可以大大提高真菌毒素的提取效率,同時(shí)顯著減少有機(jī)溶劑的用量。在渦旋輔助條件下,同時(shí)提取、富集黃酒中AFT、ST、OTA、MPA 等4 類共8 種真菌毒素時(shí)僅需800 μL 萃取劑 (二氯甲烷)和866 μL 分散溶劑(乙腈)[44]。Han 等[45]采用酸輔助的DLLME 法,僅用60 μL 萃取劑(三氯苯胺)以及1 500 μL 分散劑(HCL),即可實(shí)現(xiàn)對(duì)果汁中AFT、OTA、CIT 和鏈格孢霉毒素等4 類共8 種真菌毒素的富集、凈化。DLLME 雖較LLE 在減少有機(jī)溶劑使用量方面有了進(jìn)步,但單位時(shí)間可同時(shí)處理樣品的數(shù)量,即樣品處理通量,仍有待提高。
SPE 作為一類重要的樣品前處理技術(shù),通過固相吸附劑與目標(biāo)物或雜質(zhì)的結(jié)合,從而達(dá)到富集或凈化樣品的效果,可以結(jié)合12 位、24 位或96孔板商品化固相萃取儀,同時(shí)處理12、24 或96 個(gè)樣品,較之LLE 和DLLME 等液相萃取法,其處理樣品通量較高,可顯著提高檢測(cè)工作的效率。Deng等[95]和Li 等[96]采用96 孔SPE 法分別建立了同時(shí)凈化處理 NIV、DON、3-ACDON、15-ACDON、DON-3G、DOM-1 和ZEN、ZAN、α-ZEL、β-ZEL、α-ZAL、β-ZAL 的高通量樣品處理方法。目前在多種類真菌毒素的檢測(cè)中,SPE 法更多地是被應(yīng)用于吸附雜質(zhì)以凈化樣品,收集SPE 小柱流出液進(jìn)行后續(xù)分析,且多采用商品化的SPE 小柱。例如,C18 柱可以吸附茶葉中的基質(zhì),用于茶葉中AFT、OTA、FB、ZEN、ST、CIT、A/B 類單端孢霉烯族毒素、鏈格孢霉毒素、恩鐮孢霉毒素等10 類共42 種真菌毒素多殘留的凈化[82],以極性、非極性及離子交換樹脂等作為復(fù)合吸附材料的Myco Sep 226多功能凈化柱可用于花生油和玉米油中AFT、ZEN、FB、A/B 類單端孢霉烯族毒素等5 類共13種真菌毒素的同時(shí)凈化[48]。Oasis PRi ME HLB 柱可以吸附液態(tài)乳樣品溶液中的干擾物,使真菌毒素與樣品基質(zhì)分離,直接收集流出液即可對(duì)其中的AFT、OTA、FB、ZEN、ST、CIT、A/B 類單端孢霉烯族毒素等8 類共14 種真菌毒素進(jìn)行檢測(cè),使用時(shí)無需進(jìn)行SPE 柱的活化和平衡,樣品溶液經(jīng)過該柱后亦無需淋洗,大大簡化了樣品處理過程[46]。王蒙等[49]將親水親脂平衡(Hydrophilic-lipophilic balanced,HLB)與混合模式陽離子交換(Mixedmode cationic exchange,MCX)2 種填料混合作為吸附填料自制了SPE 柱,實(shí)現(xiàn)了對(duì)果蔬樣品基質(zhì)中干擾物的有效吸附,建立了同時(shí)凈化并檢測(cè)包括OTA、CIT 和鏈格孢霉毒素等在內(nèi)的共5 類真菌毒素的方法。
采用SPE 法亦可吸附并富集食品中的真菌毒素,Mccullum 等[97]研制的聚多巴胺涂層的Fe3O4納米顆粒和Dong 等[98]研制的多壁碳納米管能分別吸附AFT 或A 類單端孢霉烯族毒素等真菌毒素。涂覆有雙層SiO2的Fe3O4納米顆粒[52]和氨基修飾的磁性多壁碳納米管[53]均可以作為有效的真菌毒素吸附劑,分別可以實(shí)現(xiàn)對(duì)植物油中FB1、ZEN 和OTA[52]以及小麥中AFB1 和ZEN[53]的同時(shí)富集,且這些磁性吸附劑與傳統(tǒng)的C18和N-丙基乙二胺(Primary secondary amine,PSA) 吸附劑相比,不僅提高了目標(biāo)物的富集效率,還可利用磁性實(shí)現(xiàn)固液兩相的快速分離,縮短了樣品預(yù)處理時(shí)間。然而,由于各類真菌毒素結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各不相同,目前的SPE 法仍存在對(duì)部分類別的真菌毒素吸附作用較弱、回收率低的問題。吸附劑作為SPE 技術(shù)的核心,可以對(duì)其進(jìn)行多種功能化修飾,使其可依據(jù)疏水作用、π-π 鍵作用、靜電力、氫鍵等不同的作用機(jī)理實(shí)現(xiàn)對(duì)多種真菌毒素的同時(shí)高效吸附。
QuECHERS 法是在多種真菌毒素同時(shí)檢測(cè)中應(yīng)用較為廣泛的樣品前處理方法。該方法是一種將提取與凈化結(jié)合的快速樣品前處理方法,它通過乙腈對(duì)樣品進(jìn)行提取后,向提取液中添加無機(jī)鹽,使水相和有機(jī)相鹽析分層,隨后向其添加吸附劑結(jié)合雜質(zhì),從而達(dá)到凈化、富集目的,類似于LLE 與SPE 的結(jié)合使用。該法最初多用于農(nóng)藥分析,對(duì)試劑類型、用量和比例進(jìn)行優(yōu)化后在多種真菌毒素的同時(shí)提取、凈化中的應(yīng)用日益廣泛[99]。在應(yīng)用于真菌毒素的提取、凈化時(shí),通常在乙腈中添加適量酸,以使含較多羧酸基團(tuán)的OTA 和FBs 保持其分子形式,更易于提取,從而保證較高的回收率[100];隨后加入無水硫酸鎂去除有機(jī)相中的水分,加入氯化鈉促使各種真菌毒素進(jìn)入有機(jī)相而將基質(zhì)干擾物保留在水層,最后利用C18、PSA 或石墨化碳黑(Graphitized carbon black,GCB)等吸附劑除去有機(jī)相中的糖、脂質(zhì)、有機(jī)酸和色素等,進(jìn)一步達(dá)到凈化的目的。Colli 等[58]利用QuECHERS法在同時(shí)提取、凈化燕麥樣品中的AFT、OTA、ST、PAT、FB、ZEN、鏈格孢霉毒素、A/B 類單端孢霉烯族毒素和恩鐮孢霉毒素等10 類共42 種真菌毒素時(shí)結(jié)合了機(jī)械輔助,通過實(shí)現(xiàn)震蕩步驟的自動(dòng)化提高了工作效率,可使每人每日分析樣品數(shù)達(dá)60~70 個(gè)。
QuECHERS 法仍存在一定的局限性,如其常用的吸附劑中,PSA 易吸收FB1和FB2等酸性真菌毒素,而GCB 則易于吸附具有平面結(jié)構(gòu)的真菌毒素,例如AFB1、AFB2、AFG1、AFG2和ST,造成對(duì)這些目標(biāo)物的回收率較低,不利于靈敏檢測(cè)[58,101],無法完全適用于嬰幼兒食品等真菌毒素限量要求較嚴(yán)格的樣品分析[102]。QuECHERS 與其它方法聯(lián)合使用,或可更好地達(dá)到同時(shí)富集、凈化多種類別真菌毒素的目 的。Bessaire 等[59]將QuECHERS 法與免疫親和柱法(Immunoaffinity column,IAC)聯(lián)合使用,可對(duì)食品中AFT、OTA、ZEN、FB、A/B 類單端孢霉烯族毒素等6 類共12 種真菌毒素進(jìn)行多殘留分析,方法靈敏度滿足可對(duì)嬰幼兒食品安全檢測(cè)的要求。
IAC 法基于抗原抗體特異性結(jié)合原理,通過在IAC 柱中填充鍵合了真菌毒素特異性抗體的填料,當(dāng)樣品提取液通過色譜柱時(shí),其中的真菌毒素即與填料上鍵合的抗體特異性結(jié)合而被富集,并與樣品基質(zhì)分離。串聯(lián)IAC 將多個(gè)單克隆抗體IAC 柱連接使用,復(fù)合IAC 則將多種真菌毒素單克隆抗體共同鍵合在填料上,制成多抗體免疫親和柱,兩者均能實(shí)現(xiàn)對(duì)多種真菌毒素的同時(shí)凈化與富集,改善了傳統(tǒng)IAC 只能提取單一真菌毒素的局限,展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景[61]。通過串聯(lián)使用IAC,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)糧食樣品中OTA 和ZEN[103]以及谷物、動(dòng)物飼料和嬰兒食品中AFT、OTA、FB、ZEN、A/B 類單端孢霉烯族毒素等6 類共11 種真菌毒素的同時(shí)凈化與富集[62]。IAC 與SPE 的聯(lián)合使用可實(shí)現(xiàn)茶葉中AFT、OTA、ZEN、FB、A/B 類單端孢霉烯族毒素等6 類共10 種真菌毒素的同時(shí)凈化,有效減少了雜質(zhì)的干擾[61]。此外,Zhang 等[60]利用聚苯乙烯-二乙烯基苯作為抗氧化劑,制備了含有ZEN,DON,T-2 和HT-2 4 種毒素抗體的復(fù)合IAC 柱,用于面粉樣品的前處理。IAC 法對(duì)目標(biāo)物分離純化時(shí)具有高特異性、高富集程度的優(yōu)點(diǎn),可以高選擇性地去除樣品基質(zhì)中的干擾物,也是我國現(xiàn)行的各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)中多采用的方法(如表3所示)。然而,IAC 柱在使用時(shí)需多次淋洗及洗脫,過程中還需控制流速,較為繁瑣、費(fèi)時(shí),試劑消耗也較多。為實(shí)現(xiàn)多種類的真菌毒素同時(shí)提取,需要在填料上固定不同類型的抗體,導(dǎo)致IAC 柱的制備成本較高,且使用期限短,保存條件要求高,這些都限制了IAC 法的廣泛應(yīng)用。
如表3所示,目前可實(shí)現(xiàn)多種類真菌毒素同時(shí)檢測(cè)的方法主要分為2 類:免疫分析法和色譜法。
免疫學(xué)分析法常使用膠體金、量子點(diǎn)、酶和熒光素等標(biāo)記抗體或抗原,通過抗原抗體特異性結(jié)合后產(chǎn)生熒光強(qiáng)度的改變對(duì)真菌毒素進(jìn)行檢測(cè)。曹德康等[66]通過將3 種膠體金試紙條組裝成三聯(lián)檢測(cè)卡實(shí)現(xiàn)了對(duì)谷物中AFB1、ZEN、DON 的同時(shí)檢測(cè)。在檢測(cè)多種目標(biāo)分析物時(shí),若使用單色標(biāo)記的免疫層析試紙會(huì)出現(xiàn)多個(gè)相同顏色的條帶不易分辯的問題,Duan 等[67]基于微乳液技術(shù),以不同比例將兩種發(fā)射波長分別為575 nm 和615 nm 的CdSe/ZnS 量子點(diǎn)進(jìn)行封裝,合成了3 種不同顏色的量子點(diǎn) (黃綠、橙色和紅色),并將其分別與ZEN、OTA、FB1單克隆抗體偶聯(lián),采用量子點(diǎn)熒光免疫法實(shí)現(xiàn)了玉米中ZEN、OTA、FB1的同時(shí)檢測(cè)。此外,通過在生物芯片上固定酶標(biāo)記的真菌毒素特異性抗體,當(dāng)真菌毒素與酶競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合抗體時(shí)導(dǎo)致熒光信號(hào)發(fā)生改變,也可實(shí)現(xiàn)多種真菌毒素的同時(shí)檢測(cè)[68],目前已被應(yīng)用于水中AFB1、AFM1、DON、OTA、T-2、ZEN 的檢測(cè)[69]以及飼料中AFB1、AFG1、FB1、OTA、DON、T-2、ZEN 的半定量篩查[71]。
基于免疫學(xué)原理的檢測(cè)法具有特異性強(qiáng)、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),因此樣品前處理較為簡單,僅需將樣品經(jīng)有機(jī)試劑提取后,經(jīng)離心、稀釋即可直接進(jìn)行檢測(cè),無需進(jìn)一步的凈化過程(見表2)。然而,該法存在著僅可定性或半定量分析的局限性,且因真菌毒素相對(duì)分子質(zhì)量低且僅含單個(gè)抗原決定簇,屬于半抗原,其抗原性較弱,使得制備抗體的成本較高。
高效液相色譜法 (High performance liquid chromatography,HPLC)作為一種分離方法,常常配備熒光檢測(cè)器(Fluorescence detector,F(xiàn)LD)進(jìn)行AFT、OTA 等自身具有熒光基團(tuán)的真菌毒素的檢測(cè)[104],我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)即多用HPLC-FLD 檢測(cè)食品中的AFT(見表3)。一些真菌毒素自身不具有熒光基團(tuán)(如FB),或在進(jìn)行反相色譜分離過程中會(huì)發(fā)生熒光猝滅(如AFT、OTA 等),常使用柱前或柱后衍生使其生成有熒光的衍生物,從而提高檢測(cè)靈敏度[105]。傳統(tǒng)的化學(xué)柱前或柱后衍生化法常需要用到有毒和腐蝕性的化學(xué)試劑,需要額外的泵和檢測(cè)池,且形成的衍生物可能會(huì)造成干擾。光化學(xué)衍生法利用紫外光輻射對(duì)真菌毒素進(jìn)行衍生化,可克服這些缺點(diǎn)。Irakli 等[75]在HPLC 柱后連接光化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行光化學(xué)衍生后,以FLD 同時(shí)檢測(cè)了麥麩中的AFT、DON、OTA 和ZEN。Lee 等[106]也應(yīng)用光化學(xué)衍生來增強(qiáng)飼料中的AF、OTA 和ZEN 熒光。然而,由于可采用化學(xué)或光化學(xué)方法進(jìn)行熒光衍生的真菌毒素種類較少,因此HPLCFLD 的應(yīng)用也比較有限。
表3 我國對(duì)多種真菌毒素同時(shí)檢測(cè)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Current standards for simultaneous detection of multiple mycotoxins in China
(續(xù)表3)
色譜與質(zhì)譜聯(lián)用法結(jié)合了色譜高效的分離能力和質(zhì)譜優(yōu)越的檢測(cè)能力,在真菌毒素檢測(cè)方面得以廣泛應(yīng)用。氣相色譜-質(zhì)譜法 (Gas chromatography-tandem mass spectrometry,GC-MS)可定量檢測(cè)揮發(fā)性的真菌毒素,如玉米赤霉烯酮類、A/B 類單端孢霉烯族類真菌毒素[84]。然而,由于大部分真菌毒素沸點(diǎn)較高,揮發(fā)性較弱,極性較強(qiáng),因此在GC-MS 檢測(cè)時(shí)常需要先進(jìn)行衍生化,將真菌毒素轉(zhuǎn)化為更具揮發(fā)性,極性較小且熱穩(wěn)定的衍生物[107]。高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(High performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,HPLC-MS/MS)和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(Ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLCMS/MS)不受真菌毒素?fù)]發(fā)性和熱穩(wěn)定性的制約,兼之得益于高分辨二級(jí)質(zhì)譜強(qiáng)大的定性及定量檢測(cè)能力,僅需以有機(jī)試劑對(duì)樣品進(jìn)行簡單的提取,經(jīng)稀釋后即可進(jìn)行定性、定量分析,甚至可以進(jìn)行多組分非靶標(biāo)性鑒定,成為目前同時(shí)檢測(cè)多種類真菌毒素的主流方法,其中三重四極桿(Triple quadrupole,QQQ)和四極桿串聯(lián)高分辨率的飛行時(shí)間(Quadrupole-time of flight,QTOF)檢測(cè)器被廣泛使用。研究者們通過對(duì)啤酒樣品進(jìn)行QuECHERS 處理去除糖、色素或有機(jī)酸等多種雜質(zhì)后,采用UPLC-MS/MS(QQQ)對(duì)啤酒中AFT、ZEN、FB、OTA、A/B 型單端孢霉烯族毒素以及恩鐮孢霉毒素等7 類共23 種真菌毒素進(jìn)行同時(shí)定性和定量分析[76],采用UPLC-MS/MS(QTOF)實(shí)現(xiàn)了飼料[78]和小麥[80]中真菌毒素多目標(biāo)、非靶標(biāo)性的測(cè)定。HPLC-MS/MS 和UPLC-MS/MS 已然成為同時(shí)高效檢測(cè)目前食品中多種類真菌毒素的主流方法。
實(shí)時(shí)直接分析(Direct analysis in real time,DART)是2005年由Cody 教授等[78]發(fā)明的非表面接觸的熱解吸和離子化技術(shù),是目前商品化最為成功的新型原位電離技術(shù)之一,與高分辨率質(zhì)譜儀結(jié)合后形成的DART-MS 法具備快速、實(shí)時(shí)、直接分析的能力。不同于色譜-質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù),DART-MS 技術(shù)不需要前端的色譜分離過程,樣品中的目標(biāo)物分子可直接由DART 離子源在常壓下電離后即刻進(jìn)行MS 分析。該方法尤其適于多個(gè)目標(biāo)物的同時(shí)檢測(cè),具有近乎實(shí)時(shí)的高通量檢測(cè)的特點(diǎn)[108]。DART-MS 已被應(yīng)用于各種食品樣品中違禁藥品、活性成分、獸藥、農(nóng)藥的高通量篩查,近年也開始用于食品中真菌毒素的檢測(cè),然而,在多種類真菌毒素同時(shí)檢測(cè)方面還少見報(bào)道[109-110],目前僅見Vaclavik 等[91]將DART 與超高分辨力Orbitrap MS 結(jié)合,嘗試對(duì)小麥和玉米中多種真菌毒素進(jìn)行檢測(cè)。采用QuECHERS 法對(duì)目標(biāo)物提取、凈化后,評(píng)估了DART 技術(shù)對(duì)真菌毒素的電離效率,發(fā)現(xiàn)T-2、HT-2、AFB1、AFM1等電離較弱,極性較大的FB、OTA、DON-3G 和麥角生物堿較難電離,致使MS 在檢測(cè)這些目標(biāo)物時(shí)靈敏度不夠、或不可行,推測(cè)DART 電離效率可能會(huì)受真菌毒素的極性和分子質(zhì)量等影響,最終以DART-MS法對(duì)11 種電離效率高的真菌毒素(DON、NIV、ZEN、3-ACDON、DOM-1、FUSX、ALT、AOH、AOHCH3、DAS 和ST)進(jìn)行快速定量分析。在此研究的基礎(chǔ)上,Busman 等[111-113]優(yōu)化了DART 使用時(shí)分析物板和氦等離子體發(fā)射器的位置、電離氣體溫度、氦等離子體發(fā)射器的柵極電壓等參數(shù)后,提高了DART 對(duì)AFB1、T-2 和HT-2、AFM1的電離效率,并將建立的DART-MS 方法應(yīng)用于玉米、牛奶等實(shí)際樣品的檢測(cè)。若在提高真菌毒素的電離效率方面有更大突破,DART-MS 將具有很大的應(yīng)用潛力。
食品中廣泛存在多種類真菌毒素的共同污染,必須高效、快速地進(jìn)行多種真菌毒素的同時(shí)檢測(cè),以全面、準(zhǔn)確地評(píng)估健康風(fēng)險(xiǎn)。目前的免疫學(xué)方法已不再局限于單一真菌毒素的檢測(cè),可以做到多達(dá)6 個(gè)種類真菌毒素的同時(shí)檢測(cè)。UPLC 和HPLC-MS/MS 成為食品中真菌毒素多殘留分析應(yīng)用最廣泛的技術(shù),在高分辨率質(zhì)譜的發(fā)展帶動(dòng)下,已可對(duì)痕量水平的多種真菌毒素進(jìn)行同時(shí)定性與定量檢測(cè),甚至可以在無需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的情況下進(jìn)行非靶標(biāo)性測(cè)定,展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),成為食品中多種真菌毒素同時(shí)檢測(cè)的主流方法。發(fā)展DARTMS 等新型高通量檢測(cè)技術(shù)在食品中多種類真菌毒素檢測(cè)中的應(yīng)用,具有重要的意義。
研發(fā)能同時(shí)提取多種類型真菌毒素的樣品預(yù)處理技術(shù)仍然是瓶頸問題,常用的LLE 法、SPE法、QuEChERS 法、IAC 法等仍存在使用有機(jī)溶劑過多、多種真菌毒素共存時(shí)不能完全吸附或抗體制備成本高等局限性。此外,針對(duì)不同樣品基質(zhì)常需要各種不同處理方法,然而,現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法適用的樣品范圍較為單一。面對(duì)檢測(cè)樣品數(shù)量巨大、樣品類型繁多的現(xiàn)實(shí)情況,亟待研發(fā)適用于各類食品的、可同時(shí)高效凈化、富集不同目標(biāo)物的預(yù)處理新技術(shù),結(jié)合后續(xù)的高通量分析方法,方可真正實(shí)現(xiàn)食品中多種類真菌毒素的高效、高通量檢測(cè)。