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稳定同位素稀释超高效液相色谱串联质谱法测定饲料中24种禁用兽药含量

2014-03-04周鹏林钦黄红霞等

分析化学 2014年2期
关键词:饲料

周鹏 林钦 黄红霞等

摘 要 建立了同时定性与定量分析动物饲料种24中禁用药物的超高效液相色谱串联质谱(UHPLCMS/MS)分析方法。样品经Na2HPO4与饱和NaCl溶液共同盐析, 乙腈提取,混合阳离子交换固相萃取柱(PCX)净化,乙腈和0.3%甲酸溶液梯度洗脱,经BEH C18色谱柱分离,串联四级杆质谱动态多反应监测正离子模式监测,稳定同位素标记内标法定量。在最佳实验条件下,24种禁用兽药在各自的线性范围内线性关系良好,相关系数(r)均大于0.9960,检出限为1.0 μg/kg,定量限为2.0 μg/kg,加标回收率在77%~115%之间,相对标准偏差小于10%。本方法的样品前处理过程简单,净化效果好,有效解决了基质效应问题,灵敏度高,适用于各种饲料中多组分禁用兽药的快速定性与定量分析。

关键词 超高效液相色谱串联质谱; 稳定同位素内标; 动态多反应监测; 禁用兽药; 饲料

1 引 言

兽药在养殖业发展中具有举足轻重的作用,但是由于养殖环境以及养殖水平不佳,或者为了提高饲料转化率,出现滥用兽药的现象。农业部分别于2002年和2010年发布176号公告 [1 ]、193号公告 [2 ]和1519号公告 [3 ],向社会公布了禁用药物清单,包括肾上腺素受体激动剂、β1受体阻断药、抗组胺药、抗高血压药等药物。这些药物多会通过食物链传导,给人类带来巨大危害。

近年来,科研人员针对不同种类药物,研发出多种分析方法,主要包括基因芯片法 [4 ]、毛细管电泳法 [5 ]、气相色谱质谱联用法 [6,7 ]、液相色谱质谱联用法 [8,9 ]、高效液相色谱法 [10,11 ]、酶联免疫法 [12 ]等。然而现有方法存在分析目标物种类单一、部分化合物还未发现检测方法,对预混料等复杂基质样品回收率较差等问题,不利于复杂样本的大规模筛查。本研究对样品处理方法进行改进,结合液相色谱串联质谱法建立了24种禁用药物的分析方法,为饲料中违禁药物的监管提供了一种快速、可靠的检测方法。

2 实验部分

2.1 仪器、试剂与材料

6490三重四级杆质谱仪,配1290超高效液相色谱仪(美国Agilent公司);Waters BEH C18色谱柱(100 mm × 2.1 mm, 1.7 μm, 美国Waters 公司);Avanti JE 离心机(美国贝克曼公司); DS8510 DTH超声波清洗机(上海弗鲁克流体机械制造有限公司)。

标准物质以及稳定同位素内标分别购于德国Dr. Ehrenstorfer GmbH和德国Witega公司。甲醇、乙腈、甲酸(色谱纯,美国Merck公司);Na2HPO4、NaCl、氨水(分析纯,国药集团)。Cleanert PCX混合阳离子交换固相萃取柱(PCX,60 mg/3 mL,博纳艾杰尔科技公司); 0.22 μm 聚四氟乙烯滤膜(津腾公司);实验样品为市售样品。

2.2 实验方法

2.2.1 标准溶液配制 分别准确称取各种标准品于100 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,得到标准储备液,于

Symbolm@@ 18 ℃下避光保存。准确移取适量各标准储备液,用10%乙腈水(含0.2%甲酸)溶液逐级稀释成标准系列,其中4种内标浓度均为2.0 μg/L。

2.2.2 样品的提取与净化

称取粉碎并混合均匀的饲料样品(2.0±0.05) g于50 mL离心管中,分别加入100 μL内标(浓度为200 μg/L)、5 mL 1.0 mol/L Na2HPO4、5 mL饱和NaCl和5 mL乙腈溶液,振摇混匀后超声提取30 min,每隔10 min振摇一次。超声结束后离心5 min(4000 r/min),吸取上层乙腈于10 mL比色管中,下层再次加入5 mL 乙腈,摇匀后超声提取20 min, 离心5 min(4000 r/min),合并乙腈层,用乙腈定容至10.0 mL。移取乙腈提取液2.0 mL,40 ℃下氮吹至近干,加入3mL 1%甲酸水涡旋复溶后待净化。将上述溶液过柱(使用前依次用3 mL 1%甲酸甲醇、3 mL 1%甲酸水活化),依次用3 mL 1%甲酸水、3 mL 1%甲酸甲醇淋洗并抽干,最后3 mL 5%氨水甲醇洗脱。流速控制在1 mL/min以下。洗脱液在40 ℃下氮气吹至近干,用10%乙腈水(含0.2%甲酸)溶液定容至2.0 mL,过0.22 μm 聚四氟乙烯滤膜后上机测试。

2.3 色谱质谱条件

2.3.1 色谱条件 柱温 40 ℃;进样量 2.0 μL;流速:0.3 mL/min;流动相A:0.3%甲酸水,流动相B:乙腈;梯度洗脱程序:0~0.5 min,0% B;0.5~8.0 min, 0%~65% B;8.01~10.0 min, 90% B;10.01~12.0 min, 0% B。

2.3.2 质谱条件 电喷雾离子源(ESI),正离子模式;动态多反应监测(dMRM);脱溶剂气温度200 ℃;脱溶剂气流速15 L/min;雾化气压力241.3 kPa; 鞘气温度350 ℃; 鞘气流速12 L /min;毛细管电压3.5 kV; 喷嘴电压 0 V。

3 结果与讨论

3.1 液相色谱及质谱条件的优化

各化合物分别采用约1 mg/L的标准品溶液直接进入质谱仪进行质谱参数的优化。本实验中的目标化合物多数具有胺基结构,易与质子结合,形成 [M+H ]+离子,因此采用正离子模式进行检测,并选择 [M+H ]+为母离子,响应最高的子离子作为定量离子,响应次高的离子作为定性离子。由于同时监测的离子对较多,采用动态多反应监测模式可以有效地分配扫描时间,保证每个色谱峰足够的采集点数以及灵敏度。莱克多巴胺与苯氧丙酚胺为同分异构体,具有相同质荷比的母离子及子离子,需优化液相色谱分离条件,避免两种化合物检测中的相互干扰。流动相中加入少量甲酸不仅可以改善色谱峰形,而且有利于目标化合物离子化,提高灵敏度。优化后的各种待测化合物的保留时间、定性定量离子、碰撞能量、监测时间窗口等参数见表1。

摘 要 建立了同时定性与定量分析动物饲料种24中禁用药物的超高效液相色谱串联质谱(UHPLCMS/MS)分析方法。样品经Na2HPO4与饱和NaCl溶液共同盐析, 乙腈提取,混合阳离子交换固相萃取柱(PCX)净化,乙腈和0.3%甲酸溶液梯度洗脱,经BEH C18色谱柱分离,串联四级杆质谱动态多反应监测正离子模式监测,稳定同位素标记内标法定量。在最佳实验条件下,24种禁用兽药在各自的线性范围内线性关系良好,相关系数(r)均大于0.9960,检出限为1.0 μg/kg,定量限为2.0 μg/kg,加标回收率在77%~115%之间,相对标准偏差小于10%。本方法的样品前处理过程简单,净化效果好,有效解决了基质效应问题,灵敏度高,适用于各种饲料中多组分禁用兽药的快速定性与定量分析。

关键词 超高效液相色谱串联质谱; 稳定同位素内标; 动态多反应监测; 禁用兽药; 饲料

1 引 言

兽药在养殖业发展中具有举足轻重的作用,但是由于养殖环境以及养殖水平不佳,或者为了提高饲料转化率,出现滥用兽药的现象。农业部分别于2002年和2010年发布176号公告 [1 ]、193号公告 [2 ]和1519号公告 [3 ],向社会公布了禁用药物清单,包括肾上腺素受体激动剂、β1受体阻断药、抗组胺药、抗高血压药等药物。这些药物多会通过食物链传导,给人类带来巨大危害。

近年来,科研人员针对不同种类药物,研发出多种分析方法,主要包括基因芯片法 [4 ]、毛细管电泳法 [5 ]、气相色谱质谱联用法 [6,7 ]、液相色谱质谱联用法 [8,9 ]、高效液相色谱法 [10,11 ]、酶联免疫法 [12 ]等。然而现有方法存在分析目标物种类单一、部分化合物还未发现检测方法,对预混料等复杂基质样品回收率较差等问题,不利于复杂样本的大规模筛查。本研究对样品处理方法进行改进,结合液相色谱串联质谱法建立了24种禁用药物的分析方法,为饲料中违禁药物的监管提供了一种快速、可靠的检测方法。

2 实验部分

2.1 仪器、试剂与材料

6490三重四级杆质谱仪,配1290超高效液相色谱仪(美国Agilent公司);Waters BEH C18色谱柱(100 mm × 2.1 mm, 1.7 μm, 美国Waters 公司);Avanti JE 离心机(美国贝克曼公司); DS8510 DTH超声波清洗机(上海弗鲁克流体机械制造有限公司)。

标准物质以及稳定同位素内标分别购于德国Dr. Ehrenstorfer GmbH和德国Witega公司。甲醇、乙腈、甲酸(色谱纯,美国Merck公司);Na2HPO4、NaCl、氨水(分析纯,国药集团)。Cleanert PCX混合阳离子交换固相萃取柱(PCX,60 mg/3 mL,博纳艾杰尔科技公司); 0.22 μm 聚四氟乙烯滤膜(津腾公司);实验样品为市售样品。

2.2 实验方法

2.2.1 标准溶液配制 分别准确称取各种标准品于100 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,得到标准储备液,于

Symbolm@@ 18 ℃下避光保存。准确移取适量各标准储备液,用10%乙腈水(含0.2%甲酸)溶液逐级稀释成标准系列,其中4种内标浓度均为2.0 μg/L。

2.2.2 样品的提取与净化

称取粉碎并混合均匀的饲料样品(2.0±0.05) g于50 mL离心管中,分别加入100 μL内标(浓度为200 μg/L)、5 mL 1.0 mol/L Na2HPO4、5 mL饱和NaCl和5 mL乙腈溶液,振摇混匀后超声提取30 min,每隔10 min振摇一次。超声结束后离心5 min(4000 r/min),吸取上层乙腈于10 mL比色管中,下层再次加入5 mL 乙腈,摇匀后超声提取20 min, 离心5 min(4000 r/min),合并乙腈层,用乙腈定容至10.0 mL。移取乙腈提取液2.0 mL,40 ℃下氮吹至近干,加入3mL 1%甲酸水涡旋复溶后待净化。将上述溶液过柱(使用前依次用3 mL 1%甲酸甲醇、3 mL 1%甲酸水活化),依次用3 mL 1%甲酸水、3 mL 1%甲酸甲醇淋洗并抽干,最后3 mL 5%氨水甲醇洗脱。流速控制在1 mL/min以下。洗脱液在40 ℃下氮气吹至近干,用10%乙腈水(含0.2%甲酸)溶液定容至2.0 mL,过0.22 μm 聚四氟乙烯滤膜后上机测试。

2.3 色谱质谱条件

2.3.1 色谱条件 柱温 40 ℃;进样量 2.0 μL;流速:0.3 mL/min;流动相A:0.3%甲酸水,流动相B:乙腈;梯度洗脱程序:0~0.5 min,0% B;0.5~8.0 min, 0%~65% B;8.01~10.0 min, 90% B;10.01~12.0 min, 0% B。

2.3.2 质谱条件 电喷雾离子源(ESI),正离子模式;动态多反应监测(dMRM);脱溶剂气温度200 ℃;脱溶剂气流速15 L/min;雾化气压力241.3 kPa; 鞘气温度350 ℃; 鞘气流速12 L /min;毛细管电压3.5 kV; 喷嘴电压 0 V。

3 结果与讨论

3.1 液相色谱及质谱条件的优化

各化合物分别采用约1 mg/L的标准品溶液直接进入质谱仪进行质谱参数的优化。本实验中的目标化合物多数具有胺基结构,易与质子结合,形成 [M+H ]+离子,因此采用正离子模式进行检测,并选择 [M+H ]+为母离子,响应最高的子离子作为定量离子,响应次高的离子作为定性离子。由于同时监测的离子对较多,采用动态多反应监测模式可以有效地分配扫描时间,保证每个色谱峰足够的采集点数以及灵敏度。莱克多巴胺与苯氧丙酚胺为同分异构体,具有相同质荷比的母离子及子离子,需优化液相色谱分离条件,避免两种化合物检测中的相互干扰。流动相中加入少量甲酸不仅可以改善色谱峰形,而且有利于目标化合物离子化,提高灵敏度。优化后的各种待测化合物的保留时间、定性定量离子、碰撞能量、监测时间窗口等参数见表1。

摘 要 建立了同时定性与定量分析动物饲料种24中禁用药物的超高效液相色谱串联质谱(UHPLCMS/MS)分析方法。样品经Na2HPO4与饱和NaCl溶液共同盐析, 乙腈提取,混合阳离子交换固相萃取柱(PCX)净化,乙腈和0.3%甲酸溶液梯度洗脱,经BEH C18色谱柱分离,串联四级杆质谱动态多反应监测正离子模式监测,稳定同位素标记内标法定量。在最佳实验条件下,24种禁用兽药在各自的线性范围内线性关系良好,相关系数(r)均大于0.9960,检出限为1.0 μg/kg,定量限为2.0 μg/kg,加标回收率在77%~115%之间,相对标准偏差小于10%。本方法的样品前处理过程简单,净化效果好,有效解决了基质效应问题,灵敏度高,适用于各种饲料中多组分禁用兽药的快速定性与定量分析。

关键词 超高效液相色谱串联质谱; 稳定同位素内标; 动态多反应监测; 禁用兽药; 饲料

1 引 言

兽药在养殖业发展中具有举足轻重的作用,但是由于养殖环境以及养殖水平不佳,或者为了提高饲料转化率,出现滥用兽药的现象。农业部分别于2002年和2010年发布176号公告 [1 ]、193号公告 [2 ]和1519号公告 [3 ],向社会公布了禁用药物清单,包括肾上腺素受体激动剂、β1受体阻断药、抗组胺药、抗高血压药等药物。这些药物多会通过食物链传导,给人类带来巨大危害。

近年来,科研人员针对不同种类药物,研发出多种分析方法,主要包括基因芯片法 [4 ]、毛细管电泳法 [5 ]、气相色谱质谱联用法 [6,7 ]、液相色谱质谱联用法 [8,9 ]、高效液相色谱法 [10,11 ]、酶联免疫法 [12 ]等。然而现有方法存在分析目标物种类单一、部分化合物还未发现检测方法,对预混料等复杂基质样品回收率较差等问题,不利于复杂样本的大规模筛查。本研究对样品处理方法进行改进,结合液相色谱串联质谱法建立了24种禁用药物的分析方法,为饲料中违禁药物的监管提供了一种快速、可靠的检测方法。

2 实验部分

2.1 仪器、试剂与材料

6490三重四级杆质谱仪,配1290超高效液相色谱仪(美国Agilent公司);Waters BEH C18色谱柱(100 mm × 2.1 mm, 1.7 μm, 美国Waters 公司);Avanti JE 离心机(美国贝克曼公司); DS8510 DTH超声波清洗机(上海弗鲁克流体机械制造有限公司)。

标准物质以及稳定同位素内标分别购于德国Dr. Ehrenstorfer GmbH和德国Witega公司。甲醇、乙腈、甲酸(色谱纯,美国Merck公司);Na2HPO4、NaCl、氨水(分析纯,国药集团)。Cleanert PCX混合阳离子交换固相萃取柱(PCX,60 mg/3 mL,博纳艾杰尔科技公司); 0.22 μm 聚四氟乙烯滤膜(津腾公司);实验样品为市售样品。

2.2 实验方法

2.2.1 标准溶液配制 分别准确称取各种标准品于100 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,得到标准储备液,于

Symbolm@@ 18 ℃下避光保存。准确移取适量各标准储备液,用10%乙腈水(含0.2%甲酸)溶液逐级稀释成标准系列,其中4种内标浓度均为2.0 μg/L。

2.2.2 样品的提取与净化

称取粉碎并混合均匀的饲料样品(2.0±0.05) g于50 mL离心管中,分别加入100 μL内标(浓度为200 μg/L)、5 mL 1.0 mol/L Na2HPO4、5 mL饱和NaCl和5 mL乙腈溶液,振摇混匀后超声提取30 min,每隔10 min振摇一次。超声结束后离心5 min(4000 r/min),吸取上层乙腈于10 mL比色管中,下层再次加入5 mL 乙腈,摇匀后超声提取20 min, 离心5 min(4000 r/min),合并乙腈层,用乙腈定容至10.0 mL。移取乙腈提取液2.0 mL,40 ℃下氮吹至近干,加入3mL 1%甲酸水涡旋复溶后待净化。将上述溶液过柱(使用前依次用3 mL 1%甲酸甲醇、3 mL 1%甲酸水活化),依次用3 mL 1%甲酸水、3 mL 1%甲酸甲醇淋洗并抽干,最后3 mL 5%氨水甲醇洗脱。流速控制在1 mL/min以下。洗脱液在40 ℃下氮气吹至近干,用10%乙腈水(含0.2%甲酸)溶液定容至2.0 mL,过0.22 μm 聚四氟乙烯滤膜后上机测试。

2.3 色谱质谱条件

2.3.1 色谱条件 柱温 40 ℃;进样量 2.0 μL;流速:0.3 mL/min;流动相A:0.3%甲酸水,流动相B:乙腈;梯度洗脱程序:0~0.5 min,0% B;0.5~8.0 min, 0%~65% B;8.01~10.0 min, 90% B;10.01~12.0 min, 0% B。

2.3.2 质谱条件 电喷雾离子源(ESI),正离子模式;动态多反应监测(dMRM);脱溶剂气温度200 ℃;脱溶剂气流速15 L/min;雾化气压力241.3 kPa; 鞘气温度350 ℃; 鞘气流速12 L /min;毛细管电压3.5 kV; 喷嘴电压 0 V。

3 结果与讨论

3.1 液相色谱及质谱条件的优化

各化合物分别采用约1 mg/L的标准品溶液直接进入质谱仪进行质谱参数的优化。本实验中的目标化合物多数具有胺基结构,易与质子结合,形成 [M+H ]+离子,因此采用正离子模式进行检测,并选择 [M+H ]+为母离子,响应最高的子离子作为定量离子,响应次高的离子作为定性离子。由于同时监测的离子对较多,采用动态多反应监测模式可以有效地分配扫描时间,保证每个色谱峰足够的采集点数以及灵敏度。莱克多巴胺与苯氧丙酚胺为同分异构体,具有相同质荷比的母离子及子离子,需优化液相色谱分离条件,避免两种化合物检测中的相互干扰。流动相中加入少量甲酸不仅可以改善色谱峰形,而且有利于目标化合物离子化,提高灵敏度。优化后的各种待测化合物的保留时间、定性定量离子、碰撞能量、监测时间窗口等参数见表1。

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