对虾中残留氯霉素的负化学源GC/ MS 分析
第11卷第2 期 2004年3月 中国水产科学
徐继林,严小军,徐年军,冯 凯
(宁波大学浙江省海洋生物工程重点实验室,浙江宁波 315211)
摘要:建立了对虾中残留氯霉素(CAP)负化学源(NCI)的GC/ MS分析方法。样品中CAP用乙酸乙酯提取,脂肪用正己烷去除,过聚苯乙烯型Diaion HP- 20吸附层析小柱纯化样品,BSTFA - TMCS衍生后用NCI源选择m/ z为466的特征离子为目标离子,在SIM模式下进行GC/ MS分析。被检测CAP质量浓度在5~500μg/ L内,方法的线性关系良好,相关系数为0.9988。方法的最低检测限达到0.037μg/ kg。当空白样品CAP水平为1~100μg/ kg时,平均回收率达71.33 %~95.29 % , 相对标准偏差为1.73 %~7.45 %。用此方法对市场上销售的人工养殖南美白对虾( Penaeus van2namei)肌肉样品进行测定, 结果显示氯霉素残留量为(0.154 ±0. 008)μg/ kg , 而野生脊尾白虾( Palaemon arincauda)肌肉样品中未检出CAP残留。
关键词: 对虾; 氯霉素; 负化学源;
气相色谱质谱联用
中图分类号:S912 文献标识码:A 文章编号:1005 - 8737 - (2004) 02 - 0111 - 05
收稿日期: 2003 - 08 - 15 ; 修订日期:2003 - 11 - 181
资助项目: 国家新药基金项目( 2003AA2Z3511) ;浙江省青年人才基金项目(RC02059) .
作者简介: 徐继林(1965 - ) ,男,助研,主要从事海洋生物化学研究. Tel :0574 - 87600458 ,E - mail :xjlsyf @mail. nbptt . zj. cn
通讯作者: 严小军1Tel : 0574 - 87600458 ,E - mail : xiaojunyan @hotmail. com
我国从20世纪80年代开始在水产养殖业中广泛应用氯霉素(Chloramphenicol , CAP)。由于它对人体具有严重的毒副作用[1],医学界至今还没能确定氯霉素的人体安全接触剂量。美国及欧盟都禁止在食用性动物和动物饲料中使用氯霉素[2] ,在法规中CAP的残留限量标准为不得检出[3] 。由于氯霉素在水产品中的残留超标,我国水产品的出口已经受到严重的冲击,并且开始波及其他动物制品的出口。我国政府已明文禁止在渔牧养殖中使用含有氯霉素的兽药和渔药,并加强了对食物性产品中氯霉素的检测监督力度。
目前美国和欧盟的对CAP 的检测限分别是1μg/ kg和0.1μg/ kg ,美国在近期改进实验方法后可能将标准降至0.3μg/ kg甚至0. 1μg/ kg。因此,水产品中氯霉素残留检测方法的检测限已在国际贸易中形成新的限制性指标,提高检测方法的灵敏度使检测限低于0.1μg/ kg已成为当务之急。目前,水产品中氯霉素的残留测定方法有多种,但检测限能达到0.1μg/ kg ,且回收率和稳定性均良好的方法还很少见[4] 。
负离子化学( negative chemical ion , NCI)源的
气相色谱质谱联用( GC/ MS)分析对具有强电子亲和力的化合物有着较高的灵敏度[5] ,以前由于
气质联用仪NCI 源的单一性,普及性较差;现在,同一台质谱仪内不同源可以极为方便的互换,使得NCI源的
气质联用分析更广泛地得到应用。本研究建立了NCI源
气相色谱质谱联用检测虾体中氯霉素残留的方法,以期为水产品中的氯霉素残留提供方便灵敏的检测手段。
1 材料与方法
1. 1 材料
1. 1. 1 仪器设备 QP2010型GC - MS联用分析仪,带AOC -20自动进样器(日本SHIMADZU公司) ;30m×0.25 mm×0.25μm SPB -50色谱柱(美国SUPELCO公司) ;国产高速分散匀质机、旋转蒸发仪、旋涡混合仪、高速离心机、电子天平等。
1. 1. 2 试剂 氯霉素标准品(99.5 % ,美国SIGMA- ALDRICH公司) ;Diaion HP -20柱料(美国SU2PELCO公司) ; 三氟双( 三甲基硅烷基)乙酰胺(BSTFA) +三甲基氯硅烷( TMCS) ( 99 : 1 , 美国SUPELCO公司) ;正己烷(色谱纯,美国TEDIA公.司) ;甲醇(色谱纯,美国TEDIA公司) ;其他试剂均为国产分析纯。
1. 1. 3 样品 购自宁波市场的人工养殖的鲜活南美白对虾( Penaeus vannamei ) ,体长10~12cm ,去头、壳后取肌肉,用高速分散匀质机匀浆,备用。测定回收率时样品采用野生脊尾白虾( Palaemon car2incauda) ,同样处理后备用。
1. 2 方法
1. 2. 1 标准溶液配制 电子天平准确称取25.0mg 氯霉素标准品,色谱纯甲醇溶解定容到50mL ,充分摇匀,配制成500μg/ mL 的标准储备液,置4℃冰箱中保存。制作工作曲线时再取此储备液用甲醇配制成其他浓度的标准溶液。
1. 2. 2 样品预处理 称取10.0g肌肉样品,置于50mL离心管中,加乙酸乙酯15mL ,旋涡混合1min ,4000r/min 离心5min ,乙酸乙酯相转移到梨形瓶中。重复加入乙酸乙酯15mL提取样品,合并提取液。50℃水浴旋转蒸发至干。加入2mL甲醇超声溶解残留物30s ,转移入15mL 离心管中,先后加入4mL 4 %氯化钠水溶液和4mL正己烷,旋涡混合2min ,4000r/min 离心5min ,弃掉上层有机相。再向离心管中加4mL正己烷,离心,弃去上层有机相。将水相部分直接加样于经过甲醇和蒸馏水预平衡的Diaion HP-20小柱,氯霉素将浓缩吸附于柱材料上,先用30mL蒸馏水淋洗,待水沥干后,用20mL甲醇洗脱,洗脱液在旋转蒸发仪上50℃水浴蒸发至干, 加入BSTFA+TMCS( 99 ∶1)100μL ,充氮气1min ,盖塞, 60℃水浴加热反应1h ,氮气吹干,1mL色谱纯正己烷定容,供GC/MS分析用。
1. 2. 3 分析条件 GC条件: 进样口温度280℃,载气为99.999 %的高纯氦,总流速30mL/min , 柱流速2.00mL/min , 柱前压134.2kPa , 柱起始温度80℃,保持1min ,以30℃/min升至260℃,保持10min ,再以30℃/min升至300℃,保持5min。不分流进样1μL 。
MS条件:用电子轰击(elect ron impact , EI)源分析时, 电子能量为70eV ,离子源温度200℃,接口温度250 ℃,选取全程离子碎片扫描( SCAN)模式时,质量扫描范围为40~600 ,溶剂延迟3.5min。用NCI源分析时,反应气为甲烷,SCAN模式时,质量扫描范围为40~600 ; 选取特征离子碎片扫描(SIM)模式时,目标离子选取荷质比( m/ z ) 466离子,参考离子选取m/ z为468 、322 、328的离子。
2 结果
2. 1 不同离子源不同模式下GC/ MS 对氯霉素的测定
分别使用EI源和NCI源对标准品衍生物(25mg/ L)在SCAN模式下进行测定,其保留时间一致(图1 - ①、②)峰高分别为321468和1928542 ;在使用NCI源进行分析时,两种测定模式下的保留时间也完全一致(图1 - ②、③) ;使用NCI源在SIM模式下分析样品,色谱峰峰形对称,出峰尖锐,没有杂峰干扰(图1 - ④) 。
2. 2 工作曲线
配制质量浓度分别为500 、250 、100 、50 、20 和5μg/ L的标准样品溶液,衍生后用NCI 源在SIM 模式下作GC/ MS检测(表1) 。以样品质量浓度为横坐标, m/ z比为466的特征离子峰信号响应值(峰高) 为纵坐标绘制工作曲线。在5~500μg/ L范围内CAP的含量与峰高线性关系良好,线性方程为Y= 3 045X ,相关系数R = 0.998 8 。
表1 不同浓度的氯霉素衍生物中荷/ 质比为466 特征离子响应值
Table 1 Ion responses of CAP derivative at different concen2trations ( m/ z = 466)
浓度/ (μg·L - 1)
Concentration 5. 00 20. 00 50. 00 100. 00 250. 00 &nbs
p; 500. 00
峰高( ×104)
Peak height 1. 69 6. 73 16. 45 30. 33 70. 56 154. 92
2. 3 回收率和精密度
取10. 0 g 脊尾白虾样品(空白分析未检出CAP) 。加入相当于样品含量1 、10 、100μg/ kg 的CAP , 每个水平设3个平行,按照1. 2. 2 步骤和1. 2. 3分析条件测定回收率,同时计算出方法的精密度(表2) 。可见,当添加水平在10μg/ kg 以上时,方法回收率大于90 % ,相对标准偏差小于5% ,结果良好。当添加水平在1μg/ kg 时, 回收率也能大于70 % ,相对标准偏差小于10% ,说明方法在此浓度下也是可信的。
2. 4 检测限
将2.0μg/ L标准样衍生后根据1. 2. 3 分析条件用NCI源在SIM模式下作GC/ MS检测,QP2010
气相色谱- 质谱分析仪随机所载SNRA2TIO软件测得信噪比54.38 ,将信噪比为2的浓度作为仪器检测限[6 ] , 可求得仪器检测限为0.074μg/ L 。如果将信噪比为10的含量作为CAP在样品
中的最低可定量检测的含量,那么可求得该方法的检测限为0.037μg/ kg。可见该方法相当灵敏。
图1 氯霉素标准品与样品衍生物在不同测定模式下的色谱图
Fig. 1 Chromatograms of standard and sample derivatives in different determine patterns
注: ①25mg/ L 标准品衍生物用EI 源在SCAN 模式下的色谱图; ②25mg/ L 标准品衍生物用NCI 源在SCAN 模式下的色谱图; ③200μg/ L标准品衍生物用NCI 源在SIM 模式下的色谱图; ④样品衍生物用NCI 源在SIM 模式下的色谱图.Note : ①hromatogram of 25mg/ L standard derivative with EI in SCAN mode ; ②Chromatogram of 25mg/ L standard derivative with NCI in SCANmode ; ③Chromatogram of 200μg/ L standard derivative with NCI in SIM mode ; ④Chromatogram of the sample derivative with NCI in SIM mode.
表2 固相萃取后氯霉素的回收率
Table 2 Recovery of CAP af ter solid phase cleanup
添加浓度/ (μg·kg - 1) 3 测定值/ (μg·kg-1) Observed value 回收率/ % RSD/ %
Initial content 1 2 3 X ±SD Recovery
1. 00 0. 71 0. 65 0. 78 0. 71 ±0. 05 71. 33 7. 45
10. 00 9. 03 8. 83 9. 42 9. 09 ±0. 30 90. 93 3. 30
100. 00 95. 44 97. 23 93. 21 95. 29 ±1. 64 95. 29 1. 73
3 注:相当于虾体重的氯霉素含量
Note : Corresponding to the weight of CAP in shrimp tissue.
2. 5 样品CAP 残留
取10. 0 g 人工养殖的南美白对虾肌肉按上述条件平行测定3次,测得CAP残留量为(0.154±0.008)μg/kg ,相对标准偏差为5.19%。从野生脊尾白虾样品中未检出CAP残留。
3 讨论
3. 1 氯霉素的定性及测定模式的选取
EI源是利用直热式阴极发射的电子去轰击气体状态的分子或原子,使其电离,产生的碎片离子多,有利于结构分析。NCI 源是通过分子~离子反应使样品电离,得到的离子多数是准分子离子,有利于确定化合物的分子量,而且对带有电负性较大原子的分子比EI有更强的信号[5] 。从本实验对25mg/L 氯霉素标准溶液测定的结果也可以看出(图1- ①、②) ,对同一浓度氯霉素响应,同样采用SCAN模式,NCI 源的响应信号是EI 源响应信号的6倍左右,而且背景噪音也小得多,所以选择NCI 源对样品进行分析。又由于在SIM模式下质谱仪只对选
择性离子进行响应,比SCAN模式有更高的灵敏度,所以,本研究最终选择用NCI源在SIM模式下对CAP进行分析。
根据标准物质在SCAN模式下分别用EI和NCI 源的GC-MS-TIC图可见,同在9.94min有信号响应(图1-①、②) ,依该信号的NCI-MS图谱(图2-①) ,可以确定此响应物质的相对分子质量为466 ; 再根据该信号的EI-MS图谱(图2-②) ,最终可以确定此物质是双羟基被取代的氯霉素硅烷化产物。这跟Keukens等的报道一致[7] 。
图2 氯霉素TMS 衍生物的质量谱图和结构图
Fig. 2 Mass spectrum and structure of CAP TMS derivative
根据NCI - MS 图谱(图2-①) ,选择离子碎片强度最大的m/ z 466的离子为SIM模式的目标离子。由于在实际测定中不可能每次都通过EI-MS确认目标化合物是否是氯霉素的衍生物,为了确定测定的化合物是氯霉素,故在NCI源的SIM模式下,再选择m/z分别是468 、322 、304的特征离子作为参考离子,只有当这4种离子的相对丰度与标准物一致时,才认为测定的化合物正是所要检测的。
3. 2 提取、纯化条件的选择
针对氯霉素,常用的提取溶剂有乙酸乙酯和乙腈[8-9] ,虽然乙酸乙酯提取后杂质较多,颜色深,但其提取效率高,毒性比乙腈小,而且脂质杂质可用正己烷分配去除,再通过固相萃取,可使样品得到进一步纯化;氯霉素的固相萃取使用反相填料,C18柱较常用[9-10],有现成的进口商品(美国Waters公司) ,但该商品柱成本较高,不适宜于大量样品的反复预处理,因此本实验中采用自行填装的聚苯乙烯型Diaion HP-20吸附层析小柱,用甲醇洗脱,2. 3 结果表明回收率和重现性均良好。
3. 3 仪器分析条件对方法检测限的影响
由于质谱仪是检测目标离子的质量信号,所以仪器真空度不高将直接导致背景信号的增强从而使信噪比降低。在对2.0μg/L标准样衍生物进行分析时,同样条件下开机2h后的信噪比为42.86(此时仪器高真空度为8.8e-004Pa) , 而24h后信噪比基本稳定在54左右(此时仪器高真空度为2.2e-004Pa) ,可见要使仪器达到最佳检测灵敏度,在其他条件正常的情况下,最好在仪器抽真空24h后再进行分析。
同样对2.0μg/L标准样衍生物进行分析,载气控制模式采用线速度控制模式,保持其他条件不变,只改变载气柱流速,信噪比也有明显的变化(表3) 。
表3 柱流速对信噪比的影响
Table 3 Effects of column flow on S/ N ratio
柱流速/ (mL·min-1)
Column flow 0. 40 0. 80 1. 20 2. 00 5. 00
信噪比
S / N ratio 16. 84 31. 36 39. 74 54. 38 104. 84
可见保持其他条件稳定不变,较高的载气流速会提高信号的出峰高度,从而可以提高方法的灵敏度。但在载气总流速不变时,要达到较高的载气柱流速势必提高柱前压,这就给仪器进样系统的气密性提出了更高的要求。例如保持总流速30.0mL/min不变,柱流速2.0mL/min时柱前压为134.2kPa , 而柱流速5.0mL/min时柱前压已经达到273.0Pa 。由2. 4可知在柱流速2.0mL/min时此方法检测限已经达到0.037μg/kg ,目前国内同行还未见更低检测限的报道,故本实验还是选择2.0mL/min作为仪器分析时的柱流速。
4 结论
以本实验方法对氯霉素进行检测,色谱峰峰形对称,出峰尖锐,没有杂峰干扰。在CAP质量浓度5~500μg/L内线性关系良好, 相关系数R =0.9988 。方法的最低检测限达到0.037μg/kg。当空白样品CAP水平为1~100μg/kg 时,平均回收率达71.33%~95.29% , 标准相对偏差为1.73%~7.45%。用此方法对市场上销售的人工养殖南美白对虾肌肉样品进行测定,结果显示CAP 残留量达(0.154±0.008)μg/kg ,而脊尾白虾样品中未检出CAP残留。