索德成, 肖志明, 王 石, 王繼彤, 姚 婷, 劉曉露, 范 理, 樊 霞*
(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所,北京 100081;2.北京市獸藥飼料監(jiān)測中心,北京 100101)
?;撬幔═aurine)又稱β-氨基乙磺酸,是一種含硫的非蛋白氨基酸,作為機(jī)體的條件必需氨基酸,多以游離態(tài)廣泛存在于動(dòng)物體內(nèi)各組織器官,并以小分子二肽或三肽的形式存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng),具有多種生理活性和營養(yǎng)作用(李衛(wèi)娟等,2006;劉惠芳等,2003)。牛磺酸雖然不直接參與機(jī)體蛋白質(zhì)合成,但其可通過影響胱氨酸和半胱氨酸的代謝從而參與新陳代謝(何曉芳等,2022)。人和一些動(dòng)物機(jī)體可以從膳食中攝取或經(jīng)自身合成牛磺酸,但對于犬貓等動(dòng)物特別是貓科動(dòng)物來說,體內(nèi)不能合成?;撬幔荒芤揽繌耐饨鐢z?。ɡ钚l(wèi)娟等,2006;黃天珍,1994)。如果貓沒有獲得足夠的?;撬幔瑫?huì)出現(xiàn)如視網(wǎng)膜退化、視力衰退、擴(kuò)張型心肌癥消化疾病、生殖功能衰竭、免疫功能失調(diào)、發(fā)展遲緩等健康病癥(吳興利等,2006;趙建偉等,1999;黃天珍,1994)。因此,寵物飼料生產(chǎn)過程中會(huì)額外加入牛磺酸以保證動(dòng)物機(jī)體的健康生長,我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公告第20號中的《寵物飼料標(biāo)簽規(guī)定》也將?;撬嶙鳛楫a(chǎn)品標(biāo)簽中成分分析保證值的強(qiáng)制性標(biāo)示參數(shù)。
目前寵物飼料中?;撬岬臋z測分析與食用動(dòng)物飼料采用的方法一致,主要包括比色法(李詠梅等,2013;楊涓等,2005)、高效液相色譜法(殷秋妙等,2016;楊曦等,2014、2013;張曉鳳等,2012)、氨基酸分析儀測定法(王洪健等,2012)等,其中高效液相色譜法是最常用的檢測方法,但其檢測過程需要使用丹磺酰氯、鄰苯二甲醛、二硝基氟苯等進(jìn)行衍生,操作復(fù)雜;此外,寵物飼料成分復(fù)雜,動(dòng)物源性原料如肉類、動(dòng)物油脂類含量高,與傳統(tǒng)食用動(dòng)物飼料基質(zhì)存在較大差別,提取后雜質(zhì)干擾大,影響衍生效率和色譜定量,檢測重復(fù)性差,無法滿足寵物飼料中牛磺酸的準(zhǔn)確定量要求。液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)靈敏度高,選擇性和特異性好,近年來已被廣泛應(yīng)用于氨基酸類化合物檢測(陳曉峰等,2015;鄧其馨等,2014;李鵬飛等,2013、2012)。配合多重雜質(zhì)吸附技術(shù)可在前處理過程中凈化寵物飼料基質(zhì)中的雜質(zhì)干擾。本實(shí)驗(yàn)旨在建立多重雜質(zhì)吸附結(jié)合LC-MS/MS定性定量分析寵物飼料中?;撬岬姆椒ǎ瑸閺?fù)雜的寵物飼料基質(zhì)中?;撬岬臋z測分析提供技術(shù)參考。
1.1實(shí)驗(yàn)材料 寵物飼料樣品由國家飼料質(zhì)量檢驗(yàn)檢測中心(北京)提供,固體樣品全部粉碎過0.45 mm孔徑篩,所有樣品全部混合均勻。
鹽酸(分析純,北京化工廠);甲酸、乙腈、甲醇(色譜純,美國Fisher ChenAlert Guide公司);?;撬釋φ掌罚兌取?9%,上海源葉生物科技有限公司);實(shí)驗(yàn)用水為Milli-Q純化后的一級水(>18.2 MΩ)。
前處理吸附材料:Cleanert S C18(粒徑50 μm)、Cleanert S中性氧化鋁(Alumina-N,粒徑150 μm)、Cleanert S活性碳(PestiCarb,粒徑120~400 mesh)、Cleanert S Nano Carb(粒徑10~20 nm),均購置于Agela Technologies公司;BONDESILSAX(粒徑40 μm)、BONDESIL-SCX(粒徑40 μm)、BONDESIL-PSA(粒 徑40 μm)、BONDESIL-FL(粒徑200 μm,均購置于美國Agilent Technologies公司)。
1.2儀器和設(shè)備Acquity超高效液相色譜:配備TQS三重四極桿質(zhì)譜儀(美國Waters公司);MS2漩 渦 混 合 器 (德 國IKA公 司);Centrifuge 5810離心機(jī)(德國Ependorf公司)。
1.3實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 樣品稀釋溶液 移取0.1 mL甲酸和10 mL乙腈,加水定容至100 mL。
1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 準(zhǔn)確稱取牛磺酸對照品,置于棕色容量瓶中,用水配成濃度約為100 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)貯備液;再準(zhǔn)確吸取牛磺酸貯備液,用樣品稀釋溶液稀釋成濃度為0.01~10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作液。
1.3.3 多重吸附前處理吸附材料的配制 稱取10 g C18吸附材料,15 g中性氧化鋁吸附材料,10 g活性碳吸附材料于50 mL三角瓶中,混合均勻。
1.3.4 樣品前處理 準(zhǔn)確稱取2.0 g(精確至0.001 g)樣品,置于50 mL離心管中,準(zhǔn)確加入20 mL 0.5 mol/L鹽酸溶液,超聲提取30 min,然后于8000 r/min離心2 min,取2 mL上清液置于5 mL離心管中,加入50 mg多重吸附前處理吸附材料,漩渦混合30 s,于8000 r/min離心2 min。將1 mL上清液轉(zhuǎn)移至10 mL離心管中,加入9 mL水,漩渦混合30 s,過0.22 μm濾膜,供LC-MS/MS分析測定。若樣品中含量超出線性范圍,應(yīng)用樣品稀釋液稀釋至線性范圍后再進(jìn)行上機(jī)分析。
1.4色譜質(zhì)譜條件
1.4.1 色譜條件 色譜柱:ACQUITY UPLC BEH C18(150 mm×3.0 mm×1.7 μm);流速:0.3 mL/min;柱溫:30℃;進(jìn)樣量:5 μL;流動(dòng)相及參考梯度洗脫程序見表1。
表1 流動(dòng)相及梯度洗脫程序
1.4.2 質(zhì)譜條件 質(zhì)譜采用電子噴霧離子源,正離子檢測方式,多反應(yīng)監(jiān)測(HRM)模式;噴霧電壓為3.0 Kv;霧化氣溫度為480℃;源溫度為150℃;霧化氣流速為600 L/hr;錐孔氣流速為5 L/hr;脫溶劑氣、錐孔氣、碰撞氣均為高純氮?dú)饧捌渌线m氣體,使用前應(yīng)調(diào)節(jié)各氣體流量以使質(zhì)譜靈敏度達(dá)到檢測要求。
2.1流動(dòng)相的優(yōu)化 參考鄧其馨等(2014)、李鵬飛(2013)和標(biāo)準(zhǔn)方法(GB 5009.169-2016和農(nóng)業(yè)部2483號公告-5-2016),分別選擇乙腈和甲醇作為流動(dòng)相進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,當(dāng)使用甲醇作為流動(dòng)相的時(shí)候,在相同的條件下,離子化將受到不同程度的抑制,響應(yīng)值將會(huì)明顯的降低,導(dǎo)致靈敏度的下降;而使用乙腈作為流動(dòng)相時(shí),離子化效率明顯優(yōu)于使用甲醇作為流動(dòng)相的情況,所以本實(shí)驗(yàn)采用乙腈為流動(dòng)相。使用優(yōu)化流動(dòng)相的典型色譜圖見圖1。
圖1 牛磺酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 μg/mL)色譜質(zhì)譜圖
2.2監(jiān)測離子對的選擇 監(jiān)測離子對是串聯(lián)質(zhì)譜儀定性、定量的必要參數(shù),因儀器型號不同而略有改變。以?;撬岬臉?biāo)準(zhǔn)溶液在ESI源正離子模式下掃描,選出信號相對較強(qiáng)的兩個(gè)碎片離子與其母離子分別組成兩對監(jiān)測離子對,在UPLC-MS/MS儀器的MRM模式下,實(shí)施對于錐孔電壓與碰撞能量等參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化,優(yōu)化過后得到的MRM離子對和質(zhì)譜條件見表2。
表2 ?;撬豳|(zhì)譜參考值
2.3樣品前處理方法的確定
2.3.1 提取液及提取方式的選擇 由于?;撬崾撬苄晕镔|(zhì),一般采用水溶液提取,但由于寵物飼料中蛋白質(zhì)、脂肪類物質(zhì)含量較高,簡單用水提取后,不能將?;撬岷偷鞍踪|(zhì)、脂肪類物質(zhì)有效分離,會(huì)影響檢測結(jié)果,故需要對前處理提取溶劑進(jìn)行篩選。蔡梅等(2013)研究發(fā)現(xiàn),采用酸水解后將樣品基質(zhì)中的蛋白質(zhì)和脂肪等轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄晕镔|(zhì),可以提高回收率,但是過高的酸會(huì)影響檢測結(jié)果。因此,本實(shí)驗(yàn)比較了0.2~6 mol/L HCl溶液的提取效果,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最終選擇0.5 mol/L HCl作為提取液對樣品進(jìn)行提取,回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均能滿足方法學(xué)需要。確定了提取溶劑后,比較振蕩提取和超聲波提取對?;撬崽崛⌒实挠绊懀瑢Y(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),2種提取方法無明顯差異。但為了節(jié)約時(shí)間,最終選用超聲處理。脂肪量低樣品或液體樣品中?;撬岬臏y定可用水提取或直接加水稀釋后測定。
2.3.2 凈化吸附材料的選擇 本實(shí)驗(yàn)選擇8種吸附材料(表3)對寵物飼料中的牛磺酸進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。稱取寵物飼料樣品25 g,加入100 mL提取液,離心,轉(zhuǎn)移至試劑瓶中。分別吸取3 mL提取液,加入0.3 mL 1 μg/mL?;撬針?biāo)準(zhǔn)溶液和50 mg吸附材料(材料比例),漩渦混合30 s,在搖床上振蕩10 min,離心5 min,取上清液過膜,上機(jī)檢測。同時(shí)吸取3 mL提取液,不加入吸附材料作為空白參考。用樣品溶液測定值與空白參考測定值的百分比值作為吸附率,吸附結(jié)果見圖2。
表3 吸附材料名稱與類型
圖2 不同吸附材料對寵物飼料中牛磺酸的保留率
結(jié)果表明,除了C18、Alumina和石墨碳外,其他大部分吸附材料對牛磺酸有一定的富集,但是其對?;撬嵛铰示陀?00%,無法作為富集材料使用。多重機(jī)制雜質(zhì)吸附(MIA)是一種基于基質(zhì)分散固相萃取的方法,該方法主要通過選擇多種功能化吸附材料,將樣品中的主要干擾雜質(zhì)吸附,有效地去除基體中可能存在的磷脂、色素等物質(zhì),同時(shí)將被測物質(zhì)留在樣品溶液中,而達(dá)到凈化和富集的目的,可節(jié)省樣品前處理的時(shí)間(Suo,2021)。因此,選擇C18、Alumina和石墨碳作為多重機(jī)制雜質(zhì)吸附材料進(jìn)行下一步的研究。
2.3.3 前處理材料的比例和使用量的研究 根據(jù)不同材料的吸附特性,如石墨碳主要是物理性吸附,主要吸附氣體、色素類物質(zhì);C18吸附填料主要吸附磷脂和中等極性的化合物;中性氧化鋁是物理性吸附,主要去除油脂類的類物質(zhì)。通過混合使用可以有效的去除寵物飼料的各種雜質(zhì)干擾,達(dá)到更好的凈化效果。從基質(zhì)凈化效果來看,石墨碳、C18和中性氧化鋁的比例為2∶2∶3,能有效地吸附雜質(zhì),降低基質(zhì)效應(yīng)。
本研究同時(shí)考察了吸附材料的使用量,比較了5、10、20、50、80、100 mg不同固體吸附劑加入量對2 mL飼料提取液中雜質(zhì)凈化效果的影響。結(jié)果表明,當(dāng)固體吸附材料加入量達(dá)50 mg時(shí),繼續(xù)加大吸附劑的用量對樣品雜質(zhì)的凈化效果和回收率無明顯改善。因此將吸附材料加入量設(shè)定為50 mg。當(dāng)加入吸附劑吸附凈化后,可以有效地除去基質(zhì)中的干擾物對待測物色譜峰的影響,同時(shí)減少雜質(zhì)對儀器和色譜柱的損害。
2.4線性、檢出限和定量限 根據(jù)1.4.2配制標(biāo)準(zhǔn)溶液并上機(jī)測定,根據(jù)3倍信噪比確定檢出限(LOD)、10倍信噪比確定定量限(LOQ),牛磺酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和定量限見表4。
表4 ?;撬岬臉?biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和定量限
2.5回收率和精密度 在確定樣品前處理方法后,選擇有代表性的6種空白寵物飼料樣品作為研究對象,進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),以考察方法的準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性。配制10、100 mg/kg和500 mg/kg三個(gè)濃度的試樣,每批次內(nèi)同一濃度做6次平行實(shí)驗(yàn),共重復(fù)3批次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。
表5 不同寵物飼料添加回收結(jié)果 %
從表5中可以看出,建立的檢測方法回收率>85%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%,該方法可適用于不同種類寵物飼料中?;撬岷康臏y定。
2.6實(shí)際樣品分析 基于以上條件建立的檢測方法,對從市場上采集到的20份不同的寵物飼料樣品進(jìn)行檢測,檢測結(jié)果見表6。大部分?;撬岬臏y定結(jié)果比標(biāo)示值高,其原因可能是企業(yè)考慮到?;撬崽砑雍蟮牟环€(wěn)定因素,為了保證終產(chǎn)品中?;撬釢M足標(biāo)識量要求,一般在設(shè)計(jì)配方和實(shí)際生產(chǎn)時(shí)會(huì)適當(dāng)超出一定量添加牛磺酸,導(dǎo)致樣品的檢測結(jié)果高于產(chǎn)品標(biāo)示值。
表6 典型寵物飼料中?;撬釞z測結(jié)果
本研究中通過對前處理?xiàng)l件及儀器條件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,建立了多重機(jī)制雜質(zhì)吸附萃取凈化結(jié)合液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)測定寵物飼料中?;撬岬姆椒?,該方法可滿足寵物飼料中?;撬岬姆治鲆?,且操作簡便、分析效率高,可用于相關(guān)樣品的日常檢測及監(jiān)控分析。