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超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法快速测定野生蘑菇中6种鹅膏肽类毒素

2022-02-12林子豪彭名军周庆琼曾豪威

现代食品 2022年23期
关键词:四极乙腈质谱

◎ 林子豪,彭名军,周庆琼,曾豪威,戚 平

(广州市食品检验所,广东 广州 511400)

近年来,野生蘑菇中毒事件屡见不鲜,中毒类型包括急性肝损害型、神经精神型、光过敏皮炎型、胃肠炎型等[1]。其中急性肝损害型占因蘑菇中毒死亡事件总数的70.49%,主要由鹅膏肽类毒素引起。鹅膏肽类毒素包括鹅膏毒肽和鬼笔毒肽,其化学性质稳定,一般的烹调加工不会破坏其毒性[2]。常见的鹅膏毒肽有α-鹅膏毒肽、β-鹅膏毒肽和γ-鹅膏毒肽,其半数致死量分别为0.3 mg·kg-1、0.5 mg·kg-1、0.2 mg·kg-1。鹅膏毒肽进入人体后被肝细胞快速吸收,中毒患者先后经历潜伏期、胃肠炎期、假愈期和内脏损害期4个阶段,若不及早治疗会导致死亡[3]。鬼笔毒肽常伴随鹅膏毒肽出现,但不被人体吸收。常见的鬼笔毒肽包括羧基三羟鬼笔毒肽、羧基二羟鬼笔毒肽和二羟鬼笔毒肽。鹅膏毒肽和鬼笔毒肽均为环肽类毒素,其中鹅膏毒肽是双环八肽,鬼笔毒肽为双环七肽,同种类毒肽的差异在于取代基的区别[4]。

目前,测定鹅膏肽类毒素主要有化学显色法[5]、酶联免疫法[6]、分光光度法[7]、高效液相色谱法[8]和液相色谱串联质谱法[9-11]。虽然液相色谱串联质谱法是目前热门的分析方法,但大多数研究采用分辨率较低的四极杆串联质谱进行分析,其质量精度仅能达到整数级别,在测定时容易受到复杂基质的干扰。四极杆飞行时间质谱相比四极杆串联质谱具有更高的分辨率,区别于串联四极杆的多反应监测模式,四极杆飞行时间质谱采用全质谱信息扫描模式,能够同时获得高精确度的母离子及碎片离子信息,根据需要选择母离子或碎片离子精确质荷比进行定量,同时能结合二级质谱精确质量数推断碎片结构和质谱断裂机理。本研究拟通过优化色谱质谱条件,结合高稀释比技术[12],建立野生蘑菇中6种鹅膏肽类毒素的超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(Ultra Performance Liquid Chromatography-Quadrupole-Time-of-Flight Mass Spectrometry,UPLC-Q-TOF MS)快速分析方法,为鹅膏肽类毒素的快速鉴定和相关中毒事件应急处置提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

Waters Xevo G2-XS超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱仪,配电喷雾离子源(美国Waters公司);Allegra X-30R离心机(美国Beckman Coulter公司);M37610-33CN涡旋混匀器(德国IKA公司);MS204TS/02电子天平(0.1 mg,瑞士Mettler Toledo公司)。

α-鹅膏毒肽、β-鹅膏毒肽、γ-鹅膏毒肽、二羟鬼笔毒肽和羧基二羟鬼笔毒肽(纯度≥90%,美国Cayman Chemical公司);羧基三羟鬼笔毒肽:10 μg·mL-1,福州勤鹏生物科技有限公司;乙腈、甲醇(色谱纯,美国Thermo Fisher Scientific公司);乙酸、甲酸(LC/MS级,美国Thermo Fisher Scientific 公司)。

1.2 方法

1.2.1 标准溶液配制

α-鹅膏毒肽、β-鹅膏毒肽、γ-鹅膏毒肽、羧基二羟鬼笔毒肽和二羟鬼笔毒肽标准溶液(0.1 mg·mL-1):准确称取1 mg标准品,用甲醇溶解并定容至10 mL,-20 ℃保存。

1.2.2 样品前处理

将样品粉碎后,准确称取试样0.20 g(精确至0.01 g)置于15 mL聚丙烯刻度离心管中,加入5 mL甲醇-水(V/V=50/50),涡旋振荡5 min,在10 000 r·min-1下离心5 min,上清液转移至另一离心管中,重复提取一次,合并提取液。移取0.25 mL上清液,加入0.75 mL水,涡旋混匀并过0.22 μm滤膜后,上机测定。

1.2.3 液相色谱-串联质谱条件

(1)液相条件。柱温:40 ℃;进样量:10 μL;流速:0.3 mL·min-1;色 谱 柱:ACQUITY UPLC BEH C18(100 mm×2.1 mm,1.7 μm);流动相A为水,流动相B为0.1%乙酸-乙腈。洗脱梯度:0~1.5 min,3% B;1.5~3.0 min,3%→35% B;3~5 min,35%→50% B;5~6 min,50%→80% B;6.0~6.1 min,80%→3% B;6.1~8.0 min,3% B。

(2)质谱条件。采用电喷雾离子源正离子模式(ESI+),毛细管电压3.0 kV,离子源温度120 ℃,脱溶剂气温度500 ℃,锥孔气流速50 L·h-1,脱溶剂气流速800 L·h-1,采集模式为MSe模式,分辨率大于20 000;质量范围为50~1 200 Da;Lock Spray双喷雾离子源:亮氨酸脑啡肽溶液,ESI+为556.277 1 Da。6种鹅膏肽类毒素的质谱信息见表1。

2 结果与分析

2.1 流动相的选择

本研究比较了乙腈和水、0.1%甲酸-乙腈和水、0.1%乙酸-乙腈和水等3种流动相的分离效果和信号响应。以乙腈和水为流动相时,母离子主要表现为[M+Na]+峰,[M+H]+峰响应较差。以0.1%甲酸-乙腈和水为流动相时,α-鹅膏毒肽和β-鹅膏毒肽不能实现基线分离,α-鹅膏毒肽的13C同位素峰(相对丰度为43%)将会对β-鹅膏毒肽的测定造成干扰。改用酸性较弱的0.1%乙酸-乙腈和水进行色谱分离,[M+H]+峰响应相比以乙腈和水为流动相有了较大提升,α-鹅膏毒肽和β-鹅膏毒肽也基本实现基线分离,6种鹅膏肽类毒素的色谱图如图1所示。因此本研究采用0.1%乙酸-乙腈和水作为流动相。

表1 6种鹅膏肽类毒素的质谱信息表

图1 6种鹅膏肽类毒素的色谱图

2.2 二级质谱特征碎片

6种鹅膏肽类毒素的特征碎片见表1。α-鹅膏毒肽、β-鹅膏毒肽和γ-鹅膏毒肽均属于鹅膏毒肽,具有相同的母核,α-鹅膏毒肽与β-鹅膏毒肽仅在R1位有一个-NH2和-OH的差异,γ-鹅膏毒肽仅比α-鹅膏毒肽在R2位少一个-OH。通过精确质量数拟合分析,推测α-鹅膏毒肽和β-鹅膏毒肽的二级特征碎片m/z259为羟脯氨酸和二羟基异亮氨酸组成的二肽,γ-鹅膏毒肽的二级特征碎片m/z243则是羟脯氨酸和一羟基异亮氨酸组成的二肽,另一组特征碎片m/z86来自羟脯氨酸脱羧后的碎片离子。羧基二羟鬼笔毒肽、二羟鬼笔毒肽和羧基三羟鬼笔毒肽均属于鬼笔毒肽,也具有相同的母核,通过精确质量数拟合分析,推测羧基二羟鬼笔毒肽和二羟鬼笔毒肽的二级特征碎片m/z330为色氨酸和二羟基亮氨酸组成的二肽,羧基三羟鬼笔毒肽的二级特征碎片m/z346则是色氨酸和三羟基亮氨酸组成的二肽,另一组特征碎片m/z157来自色氨酸脱羧后的碎片离子。

2.3 基质效应的考察

样品的基质效应ME=100%×(样品基质中目标物峰面积)/(纯溶剂中目标物峰面积),与样品的稀释倍数相关。当基质效应控制在80%~120%时,可以认为基质效应较弱,基本不影响样品定量。由于在中毒事件应急处置过程中不宜采用较为复杂的前处理方式,因此本研究在满足方法灵敏度的前提下,通过增大样品稀释倍数以消除基质效应的干扰。考察了野生蘑菇样品在不同稀释倍数下的基质效应,发现当稀释倍数为200时基本无基质效应,结果如图2所示。

2.4 方法学验证

6种鹅膏肽类毒素的保留时间、线性方程、相关系数和回收率见表2。结果表明,6种鹅膏肽类毒素在5~100 ng·mL-1呈现良好的线性关系,线性相关系数均大于0.995,检出限为0.4 mg·kg-1,定量限为1 mg·kg-1。以空白野生蘑菇为样品,在0.1~8.0 mg·kg-1的水平下进行加标回收实验,平均回收率为74.1%~119.9%,相对标准偏差为0.1%~6.7%(n=6)。

2.5 实际样品的测定

按照本研究建立的方法,对广州周边采集到的10个野生蘑菇样品进行检测,在其中2个样品中检出部分鹅膏肽类毒素,具体结果见表3。

图2 6种鹅膏肽类毒素基质效应图

表2 6种鹅膏肽类毒素的保留时间、线性方程、相关系数和回收率表

表3 阳性野生蘑菇样品的检测结果表(单位:mg·kg-1)

3 结论

本研究通过优化仪器条件和样品的稀释倍数,建立了基于溶剂标准校正的6种鹅膏肽类毒素的UPLCQ-TOF MS快速分析方法。对采集到的10个野生蘑菇样品进行检测,在其中2个样品中检出了鹅膏肽类毒素。本方法快速准确,适合于野生蘑菇中6种鹅膏肽类毒素的快速检测。

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