主题：【第十届原创】肉粉中硝基呋喃代谢物的高速动能前处理方法

本人对肉粉这种基质复杂的样品进行处理，同时结合硝基呋喃代谢物提取时间长，提取率不高的问题进行优化，最终确定最佳的条件。

肉粉中硝基呋喃代谢物的高速动能前处理方法

王成梅

（山东中质华检测试检验有限公司，山东省 济宁市 邮编272000；）

摘要：采用高速动能前处理技术，建立了快速、提取率高、回收率好的肉粉中硝基呋喃代谢物的液相色谱-串联质谱方法。处理后的样品添加同位素内标、酸水解、2-硝基苯甲醛衍生化、乙酸乙酯提取，正己烷除油，采用C18色谱柱进行分离，乙腈-0.002mol/L的乙酸铵为流动相进行梯度洗脱，多反应监测（MRM）模式检测。结果表明，采用高速动能处理过的样品在60℃经过2h衍生后，四种硝基呋喃代谢物在各自的线性范围内线性关系良好，相关系数均大于0.9990；方法的检出限在0.2ug/kg；通过三个低、中、高水平的加标，平均回收率（n=3）为91.7-105.2%，标准偏差小于3.10%。本方法采用一种新型的处理样品的方法，缩短了时间，提高了效率，增加了回收率，适合于基质复杂的肉粉中硝基呋喃代谢物的测定。
关键词：高速动能；硝基呋喃代谢物； 肉粉； 液相色谱-质谱方法
Quantitative Determination of Four Nitrofuran Metabolites in Meat Meal using high speed kinetic energy pretreatment technology
Abstract：Using high speed kinetic energy pretreatment technology, a method for the simultaneous determinatin of four nitrofuran metabolites in meat meal by liquid chromatography tandem mass spectrometry(LC-MS/MS)was eatalished.The method has a rapid ,high extraction and recovery rate.The homogenized sample was spiked with isotope inter standards,hydrolyzed with
HCl,derivatized with nitrobenzaldehyde,extracted with ethyl acetate,and degreasing by hexane.The analysis was carried out on C18 column by gradient elution with acetonitrile-ammonium acetate as mobile phase,and detected by MS/MS system with positive  electrospray ionization under multiple reaction monitoring(MRM)mode.The compounds was identified with retention time and ion ratio and quantified by the internal standard calibration curve isotope dilution technique.After 60℃ derivation,the results showed that the correlation coefficients(R2>0.9990)of four targets were obtained within their respective linear ranges over dynamic range of 0.2-5μg/L .The average recoveries were ranged from 91.7%-105.2% for the four targets at three spiked levels with the relative standard derivation (RSD,n=6)were under 3.10%.The method was precise and sensitivity,suitable for quantitative and qualitative analysis of four nitrofuran metabolites in meat meal.
Key words:High-speed kinetic energy;nitrofuran metabolites;meat meal;LC-MS/MS
        硝基呋喃类药物是一种光谱抗生素，对大多数革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌一及真菌等都有杀菌作用。硝基呋喃类代谢物广泛应用于畜禽和水产养殖，以治疗有大肠杆菌或沙门氏菌引起的肠炎、溃疡病等。硝基呋喃类药物在动物体内半衰期短，但是其代谢物可以和蛋白质紧密结合，残留时间长，甚至于经过高温、微波、烘烤等处理也无法降解。研究表明，硝基呋喃类及其代谢物对人体具有致癌、致畸胎副作用，欧盟已于1995年禁止在食用动物中添加硝基呋喃类药物，中国卫生部在2010年就将硝基呋喃类药物硝基呋喃唑酮、呋喃它酮、呋喃妥因、呋喃西林列入违禁添加物质黑名单。对于硝基呋喃类药物的检测不能反映其在动物性体内真实的情况。目前对于硝基呋喃类药物的检测主要是对其代谢物的检测，主要方法有免疫分析法、液相色谱法、液相色谱-质谱法。液相色谱-质谱法灵敏度和选择性都比较高，对于基质复杂样品的检测具有明显的优势，是目前最常用的检测方法。
        细胞的破碎与分离是代谢物的提取和分析中的重要步骤。高速动能处理技术是近一两年发展起来的一种新型的高科技的前处理方法。它通过一种极速的均质技术将鱼粉进行细胞破碎与分离，便于代谢物的提取。
        鱼粉是由新鲜鱼类经过酶解或者蒸煮、胶磨、均质、喷雾干燥、过筛等一系列的程序生产的食品配料。其最大的特点是可以溶于水，既保留了天然鱼肉的风味，又富含营养。经过研究表明，鱼粉中粗蛋白的含量在50%以上，粗脂肪10%左右，氨基酸含量在40%-78%左右，其中人体必需氨基酸甘氨酸、精氨酸和脯氨酸含量较高。由于鱼粉在加工的过程中添加盐、防腐剂、增香剂等，导致样品基质复杂，在进行提取检测的过程中会出现分层不明显，油脂含量高等现象，难以保证检测过程中的准确性和灵敏性。目前关于鱼粉中硝基呋喃类代谢物的前处理几乎不涉及对样品的处理，因此建立一种新型的鱼粉高速动能处理技术对于硝基呋喃类代谢物的检测具有重要的研究价值和意义。本文通过高速动能前处理技术，同位素内标法，高温水解衍生快速处理。乙酸乙酯提取，正己烷除油，多重反应检测处理，从而建立一种样品前处理简单、提取速度快、净化效果好、选择性和灵敏度高的鱼粉中硝基呋喃代谢物的新型检测方法。
1实验部分
1.1 主要仪器和试剂
        Agilent1260-6460液相色谱-质谱联用仪（美国安捷伦公司）；高速动能仪（美国）；Sigma3K15离心机(德国)；IKA® RV10旋转蒸发仪(德国)；恒温水浴锅；涡旋混合器XW-80A(中国)；电子天平Secura224-1cn(瑞士)；pH计；Milli-Q去离子水发生器（美国Millipore公司）。
      硝基呋喃类药物的标准品；3-氨基-2-唑烷基酮（AOZ）、5-甲基吗啉-3-氨基-2-唑烷基酮（AMOZ）、1-氨基-2-内酰脲（AHD）、氨基脲（SEM）以及各自的同位素内标（纯度大于99%，均购至德国Dr.Ehrenstorfer GmbH）；2-硝基苯甲醛；甲醇、乙腈；甲酸铵、甲酸（HPLC级，）；乙酸乙酯、正己烷、四氯化碳、氢氧化钠、盐酸、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾均为分析纯；超纯水（18.2ΜΩ）。
1.2 标准溶液的配制
      四种硝基呋喃代谢物标准贮备液：准确称取适量的硝基呋喃代谢物标准物质用乙腈配成1.0mg/ml的标准储配液，-18℃冷冻避光保存，有效期为三个月。
四种硝基呋喃代谢物混合标准工作液（1.0μg/ml）：取适量的硝基呋喃代谢物的标准贮备液用乙腈稀释成1.0μg/ml的混合工作使用液，-18℃冷藏避光保存，有效期为一个月，使用前回到室温左右。
      氘代内标混合液储备液（0.1mg/mL）:分别准确氘代内标物用乙腈溶解，配制成0.1mg/mL的标准储备液，-18℃冷冻避光保存，有效期为6个月。
      氘代内标混合工作使用液（1mg/L）：准确吸取一定量的氘代内标混合工作储备液用乙腈稀释成浓度为1mg/L的混合工作使用液，冷藏避光保存，有效期为1个月。
      2-硝基苯甲醛衍生溶液：准确称取0.15g 2-硝基苯甲醛，用甲醇定容至10mL,现用现配。
1.3 样品的前处理
1.3.1 样品的水解和衍生
        取一定的样品经过高速动能仪进行60s高速均质破碎。称取1.0g经过高速动能破碎的样品于50ml的离心管中，加入10ml的0.125mol/L的盐酸溶液，涡旋混匀1min，加入100ul2-硝基苯甲醛衍生试剂60℃恒温水浴衍生2h。
1.3.2  提取
        取出样品，冷却至室温。用2mol/L的氢氧化钠和1mol/L的磷酸氢二钾调节pH值至7.2左右。离心，收集上清液加入15ml的乙酸乙酯震荡30min，离心，转移上清液至另一离心管中，残渣继续用乙酸乙酯提取一次，合并清液。向上清液中加入15ml的正己烷震荡10min，离心，弃去正己烷层，重复上述操作一次。最后收集的清液于40℃条件下旋转蒸发至干，用1ml甲酸（0.2%）2.5ml的液态混合净化剂（正己烷：四氯化碳=1:1）转移至离心管中，超声，涡旋，离心，上清液过0.22μm滤膜过滤上机待测。
1.3.3  UPLC色谱条件
        Agilent超高效液相色谱柱：ZORBAX Eclipse Plus C₁₈(1.8μm,2.1mm×50mm);柱温：30℃；进样体积：2μL；流速：0.4ml/min；后运行：2min。梯度洗脱条件见下表1

表1 液相色谱洗脱条件

Table 1 HPLCgradient elution program

时间（min）	A(0.1%甲酸水含乙酸铵)	B 乙腈
0	90	10
3.0	70	30
5.1	0	100
8.1	0	100
8.2	90	10

1.3.4 质谱条件
          离子源：电喷雾离子源；监测方式：多重反应检测；毛细管电压：4000V；离子源温度：350℃；脱溶剂气压力：40psi；脱溶剂气流量：11 L/min。质谱条件见下表2。

表2 硝基呋喃代谢物MRM 分析参数

Table 2 Analysis parameters of nitrofuran metabolites class MRM

project	parent ion	Daughter ion	energy/v	fragmentor/v	pattern	acceleration voltage/v
AOZ	236.1	133.8	7	90	positive	3
AOZ	236.1	103.8	17	90	positive	3
AOZ-D4	240	134	7	100	positive	3
AMOZ	335.1	291.2	6	110	positive	3
AMOZ	335.1	261.9	12	110	positive	3
D5-AMOZ	340	296	8	110	positive	3
AHD	249	133.9	6	100	positive	3
AHD	249	104	18	100	positive	3
AHD-13C3	252	134	7	90	positive	3
SEM	209	192	6	90	positive	3
SEM	209	165.9	9	90	positive	3
SEM-C3,15N2	212	168	4	90	positive	3

2结果与分析
2.1样品处理
      鱼粉是一种基质复杂的粉状物质，大多数实验室是不经过样品处理的。硝基呋喃类在体内代谢迅速，代谢的部分化合物分子与细胞膜蛋白结合成结合态，也就是所谓的硝基呋喃代谢物。该代谢物比较稳定可以长期保持稳定状态，从而可以在人体内长期驻留。普通的处理很难将硝基呋喃类药物和蛋白质分离。本实验通过一种新型的高速动能仪是样品在极短的时间可以进行高速的均质使样品高速分散，造成组织和细胞破碎，代谢物的流出，有利于提取。对比经过高速动能处理后的样品的提取率和回收率，数据表明经过处理的样品很少出现乳化现象，提取率也高。本实验采用高速动能处理时间短、提取率高、很大程度避免了基质复杂提取过程中造成的乳化现象，非常适合于鱼粉中硝基呋喃代谢物类的检测。
2.2 酸解、衍生化
        四种硝基呋喃代谢物分子质量相对比较小，进行LC-MS/MS分析时，在这个质量轴范围内易受低端分子离子的影响，同时这一段背景干扰比较大，对定性和定量分析造成一定程度的干扰。硝基呋喃代谢物在酸性条件下可以和蛋白质分离加入2-硝基苯甲醛衍生试剂后可以和其结合形成比较大的分子团避开小分子离子的干扰，获得较高的灵敏度和特异性。而衍生需要在一定的温度和时间条件下才可以，目前最常用的是37℃水浴振摇16h，耗时长，出现问题给检测工作造成很大的困扰。本实验对比不同的水浴温度和水浴时间，最终确定最佳条件，节省了检测时间 （见图 1）。

2.3线性和回收率
        在对复杂基质进行LC-MS/MS分析时常会出现基质效应，影响定量分析的准确性和精明度。本实验采用同位素内标法减少了外标法过程中存在的干扰，使定量变得更准确。分别对0.2μg/L、0.5μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L、5μg/L的基质混合标准溶液进行测定，四种硝基呋喃代谢物的线性范围、线性方程、相关系数、检出限和定量限见下表3。结果表明：四种代谢物线性关系良好，检出限为0.3μg/L，相关系数均大于0.990。分别对低、中和高三个浓度进行加标回收，按照本方法进行提取、衍生和测定，平行测定3此，计算其回收率。采用统一添加水平的样品连续测定6次，计算其稳定性。结果见表4，四种硝基呋喃代谢物的平均回收率在91.7-105.2%之间，相对偏差小于3.10%，该方法适用性良好。

表3 鱼粉中四种目标物的线性范围、线性方程、相关系数、检出限和定量限

Table Linear ranges,regression equations,LODs and LOQs for 4 analytes in samples

Analyte	Linear ranges/(μg/L)	regression equations	R2	LOD/ （μg/Kg）	LOQ/ (μg/Kg)
AOZ	0.2~5	y=0.822736x-0.006286	0.9997	0.05	0.20
AMOZ	0.2~5	y=2.515006x-0.022236	0.9989	0.05	0.20
AHD	0.2~5	y=0.837220x+0.049223	0.9997	0.20	0.50
SEM	0.2~5	y=2.210855x+0.033769	0.9967	0.20	0.50

表4 样品的添加回收和精密度实验数据

Table 4 Recoveries and repeatabilities for 4 analytes in sample

Analyte	Added/(μg/kg)	Recovery/%	RSD/(%,n=6)
AOZ	0.20,0.50,1.00	91.7,94.3,97.2	2.34,2.56,2.92
AMOZ	0.20,0.50,1.00	92.0,93.1,99.3	2.41,2.85,2.91
AHD	0.20,0.50,1.00	94.6,98.7,105.2	2.69,2.19,3.10
SEM	0.20,0.50,1.00	82.9,95.9,96.9	2.58,2.34,2.90

3结论
        本方法通过引用一种新型的处理样品的技术高速动能仪，使样品在极短的时间里达到高速分散，不仅可以提高提取率而且避免了后续提取过程中出现的乳化现象。本实验称取经过高速动能仪处理过的样品加入同位素内标，加酸使呋喃代谢物和蛋白质分开，加入衍生剂2-硝基苯甲醛在60℃水浴条件下震荡衍生2h，调pH值，正己烷除油，乙酸乙酯提取，液态净化剂净化，液相色谱-串联质谱分析，建立了检测鱼粉中四种硝基呋喃代谢物的高速动能处理方法。该方法采用一种新型的分散均质技术、优化水解衍生条件，具有耗时短、处理过程简单、提取率高、灵敏度好、检出限低等优点，能够满足国内外对硝基呋喃代谢物限量的要求。