自制固相萃取柱-超高效液相色譜-串聯質譜法同時測定果蔬中的8 種真菌毒素

王 蒙，姜 楠，韋迪哲，馮曉元

（北京農業(yè)質量標準與檢 測技術研究中心，農業(yè)部農產品質量安全風險評估實驗室（北京），北京 100097）

自制固相萃取柱-超高效液相色譜-串聯質譜法同時測定果蔬中的8 種真菌毒素

王 蒙，姜 楠，韋迪哲，馮曉元*

（北京農業(yè)質量標準與檢 測技術研究中心，農業(yè)部農產品質量安全風險評估實驗室（北京），北京 100097）

建立基于自制固相萃取柱的樣品凈化-超高效液相色譜-串聯質譜同時測定果蔬中8 種主要真菌毒素的方法，包括鏈格孢毒素、展青霉素、赭曲霉毒素A及橘青霉素。樣品經80%乙腈溶液提取、離心后，通過自制固相萃取柱（HLB+MCX）排除雜質干擾，流出液經氮吹至近干后，直接用超高效液相色譜-串聯質譜進行測定，基質外標法定量。在較寬的線性范圍內，8 種毒素的線性相關系數（r2）均不小于0.99，定量限為1～5 μg/kg，在3 個不同添加水平下的加標回收率為76.0%～102.7%，相對標準偏差為0.8%～4.7%。該法靈敏度高，操作簡單、快速，適用于蘋果、櫻桃和番茄等果蔬中痕量真菌毒素的測定。

真菌毒素；自制固相萃取柱；超高效液相色譜-串聯質譜；果蔬

果蔬在生長、采收、貯藏、運輸、銷售等各個過程，易受到病原微生物污染，特別是在貯藏期間，由病原菌侵染引起的果蔬采后腐爛較重，產生并積累各種真菌毒素，對人和動物的健康造成了極大的危害。其中，最主要的污染果蔬的真菌毒素包括鏈格孢毒素（Alternaria toxin）、展青霉素（patulin，PAT）、赭曲霉毒素A（ochratoxin A，OTA）及橘青霉素（citrinin，CIT）[1-2]。鏈格孢毒素是由鏈格孢霉產生的一系列代謝產物，主要包括5 種：交鏈孢酚（alternariol，AOH）、交鏈孢酚單甲醚（alternariol monamethyl ether，AME）、細交鏈格孢酮酸（tenuazonic acid，TeA）、交鏈孢烯（altenuene，ALT）、騰毒素（tentoxin，TEN）。已有研究[3]表明：進食受鏈格孢毒素污染的糧食與人類食管癌高發(fā)病率密切相關。最近歐洲食品安全局對食品中鏈格孢毒素的潛在風險進行評估[4]，研究結果表明，隨膳食攝入的鏈格孢毒素對公眾健康存在潛在風險，目前已開始著手制定鏈格孢毒素的最大殘留限量標準。OTA是由曲霉菌屬和青霉菌屬等產生的次生代謝產物，廣泛地分布于農產品及飼料中。OTA被證明具有較強的肝毒性和腎毒性，并有致畸、致癌和致突變作用[5]。PAT是由曲霉菌、青霉菌和絲衣霉產生的次級代謝產物，是水果中常見真菌毒素。PAT具有急性毒性，包括對動物的肺、腦水腫、肝臟、脾臟、腎的損害和免疫系統的毒害作用；也具有慢性毒性，表現在對動物的細胞毒性，基因毒性和免疫毒性[6]。CIT是一類醌甲基化合物，它對動物和人類具有腎毒性、基因毒性、致癌性、胚胎毒性，它是一種腎毒素，會破壞動物腎小管，毒害胚胎期動物的腎臟，是巴爾干腎病的潛在的病原體[7]。

長期以來，由于鮮食的果蔬在食用過程中會去除腐爛部位，果蔬中的真菌毒素污染未引起足夠的重視。但已有研究結果表明，未腐爛部位也有不同程度的真菌毒素檢出[8]。此外，在果汁、果醬、果酒等工業(yè)生產過程中，主要是通過剔除腐爛部分降低毒素及病菌污染的風險，但是這并不能完全消除風險。特別是有的病原菌，如鏈格孢菌屬（Alternaria spp.）可使果實內部腐爛而表皮無明顯變化，不能通過沖洗，分揀操作去除毒素，進而增加了果汁類產品的安全隱患。近年來，皮渣的回收利用成為果蔬加工和副產品綜合利用的一大重點，特別是作為新型動物飼料應用廣泛。這些產品極大增加了毒素污染食品和通過污染飼料繼而污染畜禽等動物源性食品的風險，間接威脅人類飲食安全[9]。因此，建立果蔬中真菌毒素的檢測技術研究已勢在必行。

目前果蔬中真菌毒素的檢測方法主要有薄層色譜法[10]、高效液相色譜法[11]、液相色譜-質譜法[12-15]、毛細管電泳[16]和免疫學檢測方法[17-18]等，液相色譜-質譜法是應用最廣泛的方法，也是我國果品中真菌毒素檢測的標準方法之一。然而，上述方法前處理操作繁瑣，如利用常規(guī)的固相萃取柱需經過淋洗、洗脫等步驟，難以滿足大批量樣品的快速檢測；免疫親和柱有較強的特異性，具有準確度高、靈敏度好等有點[19]，但其檢測成本高，仍未能滿足同時測定果蔬中的主要真菌毒素。QuEChERS（quick, easy, cheap, effective, rugged, safe）技術作為一項新興的前處理技術，已廣泛用于真菌毒素的分析檢測中[14,20-21]。但QuEChERS法凈化樣品需精確稱量不同分散固相萃取劑的含量，如硫酸鎂、N-丙基乙二胺（N-propyl ethylenediamine，PSA）、C18等，進而增加了前處理時間，不適于大批量樣品同時操作。而利用本研究自制的固相萃取柱，直接將樣品提取液自然通過固相萃取柱，并收集、濃縮，實現了一步凈化，且批處理樣品間重復性好，操作簡便。因此，利用本實驗自制的固相萃取柱，結合超高效液相色譜-串聯質譜法，可適用于同時檢測果蔬中8 種真菌毒素的定量分析。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

本實驗所用的蘋果、櫻桃和番茄果實都購買于水果超市。挑選大小適中、色澤均勻、無病蟲害、無機械損傷的果實。

鏈格孢毒素（AOH、AME、TeA、ALT、TEN）標準品 美國Sigma公司；OTA和PAT 美國Romer公司；CIT 以色列Fermenteck公司；乙腈、甲酸、乙酸銨（均為色譜純） 美國Fisher公司。

固相萃取空柱管、親水親脂固相萃取填料（hydrophilic-lipophilic balanced，HLB，粒度40～60 μm）、陽離子交換色譜填料（mixed-mode cationic exchange，MCX，粒度40～60 μm） 北京廣普達公司；AcquityTM超高效液相色譜儀-TQS串聯質譜儀、電噴霧電離（electron spray ionization，ESI）接口 美國Waters公司；臺式高速離心機 德國Sigma公司；氮吹儀美國Organomation公司；渦旋混合器 德國IKA公司；Milli-Q A10超純水器 美國Millipore公司。

1.2 方法

1.2.1 標準溶液的配制

標準貯備液：用乙腈準確定容1 mg標準品于10 mL容量瓶，配成100 μg/mL質量濃度的標準儲備液，密封冷凍儲存于-20 ℃冰箱中。

標準工作液：分別配制1、2、5、10、50、100、200 μg/L的8 種真菌毒素的混合溶液，密封保存于-20 ℃冰箱中。

基質空白標準工作溶液：以不含真菌毒素的蘋果、櫻桃和番茄果實為材料，利用本實驗前處理方法分別制

備蘋果、櫻桃和番茄的基質空白溶液。用基質空白溶液將標準工作液按相同比例稀釋至1、2、5、10、50、100、200 μg/L，分別得到蘋果、櫻桃和番茄基質空白標準工作溶液。

1.2.2 樣品處理

1.2.2.1 裝柱及活化

取6 mL固相萃取空柱管，在底部鋪上篩板，裝入200 mg MCX填料，輕輕敲打使填料均勻填充，用篩板壓平，再加入200 mg HLB填料，輕輕敲打，壓好篩板，即得自制固相萃取柱。使用前用10 mL乙腈活化。

1.2.2.2 樣品提取

稱取水果樣品5 g（精確至0.01 g），置于50 mL具塞離心管中；加入含1%乙酸的乙腈-水（80∶20，V/V）提取液25 mL，渦旋混勻，150 r/min常溫振蕩提取30 min后，以10 000 r/min離心10 min，吸取5 mL上清液轉移至固相萃取柱，自然通過固相萃取柱，流出液于60 ℃條件下氮吹至近干，殘渣用乙腈-5mmol/L的醋酸銨溶液（40∶60，V/V）溶解，混勻后過0.22 μm微孔濾膜，供超高效液相色譜-串聯質譜測定。

按照1.2.2.2節(jié)方法測試后的樣品，如果未檢測到8 種真菌毒素將作為空白樣品用于回收率實驗和制備基質校正溶液。在進行加標實驗時，取適量稀釋后的標準溶液加入到空白樣品中，充分混合后進行后續(xù)處理。

1.2.3 儀器條件

色譜柱為Acquity CORTECS UPLC C18（100 mm×2.1 mm，1.6 μm）；柱溫為40 ℃；進樣體積為5 μL；流動相A為5 mmol/L乙酸銨，流動相B為乙腈；梯度洗脫條件為A在100%保持1 min后，3 min內降至5%，保持0.5 min后在0.1 min 內升至100%，保持1.4 min；流速0.3 mL/min；總運行時間6 min。

質譜條件：離子源模式：正負離子模式（ESI+和ESI-）；毛細管電壓：2.5 kV（ESI+）和-1.5 kV（ESI-）；氣化溫度：400 ℃；去溶劑氣流速：700 L/h；其余參數通過儀器自動調諧至最優(yōu)。多反應監(jiān)測（multi reaction monitor，MRM）；8 種真菌毒素的MRM參數見表1。

表1 8 種真菌毒素的串聯質譜檢測參數Table 1 Optimized MRM parameters for 8 mycotoxins

2 結果與分析

2.1 色譜條件

本實驗比較了水-甲醇、水-乙腈、乙酸銨溶液-甲醇、乙酸銨溶液-乙腈4 種流動相體系，結果表明以乙酸銨溶液-乙腈作為流動相體系，8 種真菌毒素的離子信號值增強，且峰形得到明顯改善。確定流動相體系為乙酸銨溶液-乙腈后，進一步優(yōu)化了乙酸銨的用量，結果表明水相加入5 mmol/L的乙酸銨時，8 種真菌毒素的出峰效果最佳。

采用流動注射泵連續(xù)進樣方式進行質譜條件的優(yōu)化，分別在ESI+模式和ESI-模式下進行全掃描，確定AME和PAT在負離子模式下的響應值高，ALT、TeA、OTA和CIT在正離子模式下的響應值顯著高于負離子模式。而TEN和AOH在正離子模式下的靈敏度略高于負離子模式，考慮到負離子模式有利于降低基質效應[22]，確定TEN和AOH的母離子分別是m/z 413.2，m/z 257.0。并通過對氣化溫度、錐孔電壓、碰撞電壓等質譜參數的優(yōu)化，最終確定8種真菌毒素的MRM參數（表1），圖1為10 μg/L標準溶液中8 種真菌毒素的定量離子質譜圖。在色譜柱的選擇上，通過比較BEH C18Column（100 mm×2.1 mm，1.7 μm）和CORTECS C18（100 mm×2.1 mm，1.6 μm）色譜柱的分離效果，發(fā)現兩種色譜柱都能使8 種真菌毒素得到很好地分離。但從色譜行為看，CORTECS C18更加適合于分析這8 種真菌毒素，該柱內徑和填料粒徑均較小，能夠獲得良好的分離度。

圖1 8 種真菌毒素的混合標準溶液（100 μgg/L）定量離子質譜圖Fig. 1 Mass spectra of 8 mycotoxins (10 μg/L)

2.2 樣品凈化條件的優(yōu)化

2.2.1 固相萃取柱的選擇

樣品中含有蛋白質、色素、糖和有機酸等組分，這些雜質會嚴重干擾目標分析物的測定，同時也會大大縮短色譜柱的使用壽命，因此需要對樣品進行凈化前處理。而常規(guī)的固相萃取柱需經過淋洗、洗脫等步驟，處理操作繁瑣，難以滿足大批量樣品的快速檢測。因此開發(fā)了一種適用于快速前處理的固相萃取柱，即將含毒素的提取液直接加入固相萃取柱，收集過柱后的提取液，同時提取液中的雜質被固相萃取柱吸附（穿漏法）。

本實驗考察了4 種常用固相萃取柱填料（PSA、C18、HLB、MCX）對凈化效果的影響。結果發(fā)現，自制C18柱顯著降低TeA的回收率；PSA柱可顯著降低基質效應，但CIT添加回收率低，這可能是由于PSA含有2 個氨基，與CIT中的羧基發(fā)生化學反應，進而降低了CIT的回收率。自制HLB柱和MCX柱對8 種真菌毒素的回收率無顯著影響，但由于HLB柱是通用型吸附劑，選擇性較低，對樣品的凈化不夠理想。但使用自制混合型固相萃取柱（HLB+MCX）進行前處理后，由于該柱使用了可在廣泛的pH值范圍內保持穩(wěn)定的反相和離子交換吸附劑，其中MCX為混合型陽離子固相萃取柱，具有反相分離和離子交換雙重作用，可有效去除樣品中色素等堿性雜質和蛋白質等兩性雜質[23]，而HLB是親水-親脂平衡的吸附劑，其保留機理為反相，可有效去除脂肪等非極性雜質；從而能夠保證方法的最優(yōu)化和高選擇性，獲得很好的凈化效果，因此確定采用HLB+MCX作為固相萃取柱的吸附填料。

2.2.2 自制固相萃取柱凈化效果

已發(fā)表研究[11-13,15,24]中果蔬真菌毒素的凈化多采用Waters HLB柱進行。實驗分別考察了自制固相萃取柱與Waters Oasis HLB 固相萃取的凈化效果，通過加標回收來考察兩種固相萃取柱的凈化效果。其中采用HLB柱凈化需將含毒素的提取液轉換成水相溶液，加入HLB柱，真菌毒素被吸附，采用10%甲醇溶液淋洗，最后通過甲醇-乙腈（含1%甲酸）洗脫（吸附法）。

如表2所示，自制固相萃取柱的凈化效果要好于Waters Oasis HLB固相萃取柱。HLB固相萃取柱是通過一個“特殊的極性捕獲基團”提供很好的水浸潤性來增加對極性物質的保留[25]，能對8 種毒素有效吸附，但HLB柱吸附法不利于3 種真菌毒素（AOH、AME和CIT）的回收，加標回收率僅為70.6%～74.3%（表2），而為了提高樣品的凈化效果，利用本實驗自制復合體系對樣品進行處理。經自制固相萃取柱凈化后的8 種真菌毒素的回收率均在83.5%以上。此外，還對自制固相萃取的使用方式進行優(yōu)化，通過對比穿漏法和吸附法對8 種真菌毒素的影響，結果發(fā)現，大部分真菌毒素采用2 種方式的回收率無顯著差異，而PAT僅適用于穿漏法，吸附法的回收率低于30%；最終確定簡便、快速的前處理方式（穿漏法）為果蔬真菌毒素的最適凈化方式。

表2 2 種不同固相萃取凈化過程對8 種真菌毒素回收率的影響Table 2 Effects of 2 different SPEs on the recoveries of 8 mycotoxins

圖2 2 種不同固相萃取柱凈化效果圖Fig. 2 The purifi cation effi ciency by 2 different SPEs

2.3 一次性濾膜的選擇

本實驗研究了不同濾膜對真菌毒素的影響，通過使用尼龍膜、聚醚砜膜、聚偏二氟乙烯膜和聚四氟乙烯膜，分別對同一質量濃度標準樣品進行過濾，經儀器測定發(fā)現尼龍膜和聚醚砜膜會對待測組分產生明顯吸附作用，使得測定結果明顯偏低，而聚四氟乙烯膜的回收率略高于聚偏二氟乙烯膜的，故本實驗采用聚四氟乙烯膜進行過濾。

2.4 方法的線性方程與定量限（limit of quantity，LOQ）

表3 蘋果、櫻桃和番茄中8 種真菌毒素的線性范圍、相關系數（r2）和LLOOQQTable 3 Linear ranges, correlation coeffi cients (r2) and limits off quantitation (LOQs) for 8 mycotoxins

據調研，蘋果、櫻桃和番茄是最易感染上述8 種真菌毒素；用乙腈配制質量濃度均為1、2、5、10、50、100、200 μg/L的8 種真菌毒素不同基質的混合標準溶液。在優(yōu)化條件下進行測定，分別以峰面積（Y）對質量濃度（X）作工作曲線，結果顯示，真菌毒素在1～200 μg/L（7 種）和5～200 μg/L PAT范圍內有良好的線性關系，相關系數為0.992 1～0.999 8。以10 倍信噪比計，8 種真菌毒素的LOQ為1～5 μg/kg（表3）。方法的精密度良好、定量限低，能滿足樣品中真菌毒素檢測的需要。

2.5 加標回收率和精密度實驗結果

取空白蘋果、櫻桃和番茄樣品，添加LOQ、10、50 μg/kg 3 個水平的8 種真菌毒素，每個添加水平重復測定5 次。8 種目標物質在3 個加標水平的平均回收率為76.0%～102.7%，相對標準偏差為0.8%～4.7%（表4），具有較高的回收率和精密度。

表4 蘋果、櫻桃和番茄中8 種真菌毒素的添加回收率和精密度（n==55）Table 4 Recovery rates and precision for 8 mycotoxins spiked in apples, sweet cherries and tomatoes (n == 55))

3 結 論

本實驗采用自制混合型固相萃取柱結合超高效液相色譜-質譜技術，建立了測定蘋果、櫻桃和番茄等果蔬樣品中8 種主要真菌毒素的分析方法。方法的加標回收率為76.0%～102.7%，相對標準偏差為0.8%～4.7%，LOQ為1～5 μg/kg，能滿足果蔬樣品中真菌毒素痕量分析的要

求。與目前測定真菌毒素使用最為普遍的固相萃取柱相比，在保持分析準確度、靈敏度的前提下，使用自制混合固相萃取柱，大幅度地降低了使用成本，方法值得推廣應用于果蔬及其制品中真菌毒素的檢測分析。

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A Solid Phase Extraction-Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry Method for the Determination of 8 Mycotoxins in Fruits and Vegetables

WANG Meng, JIANG Nan, WEI Dizhe, FENG Xiaoyuan*
(Risk Assessment Laboratory for Agro-Products (Beijing), Ministry of Agriculture, Beijing Research Center for Agricultural Standards and Testing, Beijing 100097, China)

A novel method for the determination of 8 mycotoxins, including alternariol (AOH), alternariol monamethyl ether (AME), tenuazonic acid (TeA), alte nuene (ALT), tentoxin (TEN), patulin (PAT), ochratoxin A (OTA) and citrinin (CIT) in fruits and vegetables was developed using a laboratory-prepared solid phase extraction (SPE) column coupled with ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). The sample was extracted with 80% acetonitrile solution, and cleaned up on the SPE column. The separation of the analytes was carried out on an Acquity CORTECS UPLC C18column (100 mm × 2.1 mm, 1.6 μm) using a mobile phase composed of a mixture of acetonitrile and 5 mmol/L ammonium acetate aqueous solution with gradient elution. The extract was determined by UPLC-MS/MS. Matrixmatched calibration was used for the quantifi cation. The proposed method showed a good linear correlation with correlation coeffi cients all above 0.99. The recoveries for blank samples fortifi ed at three levels ranged from 76.0% to 102.7% with RSDs from 0.8% to 4.7%. The limits of detection (LODs) ranged from 1 to 5 μg/kg. The method possessed the advantages of sensitivity, simplicity and fastness, and was successfully applied in the determination of low levels of mycotoxins residues in apple, sweet cherry and tomato samples.

mycotoxins; laboratory-prepared solid phase extraction column; ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS); fruits and vegetables

10.7506/spkx1002-6630-201610037

TS207.3

A

1002-6630（2016）10-0213-06

王蒙, 姜楠, 韋迪哲, 等. 自制固相萃取柱-超高效液相色譜-串聯質譜法同時測定果蔬中的8 種真菌毒素[J]. 食品科學, 2016, 37(10): 213-218. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610037. http://www.spkx.net.cn

WANG Meng, JIANG Nan, WEI Dizhe, et al. A solid phase extraction ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the determination of 8 mycotoxins in fruits and vegetables[J]. Food Science, 2016, 37(10): 213-218. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610037. http://www.spkx.net.cn

2015-11-10

北京市自然科學基金項目（6154023）；北京市農林科學院青年基金 項目（QNJJ201518）

王蒙（1980—），女，副研究員，博士，研究方向為農產品質量安全與標準。E-mail：ameng-001@163.com

*通信作者：馮曉元（1965—），女，研究員，博士，研究方向為果品質量與安全。E-mail：fengxiaoyuan2014@126.com