高效液相色譜-串聯質譜法測定蛋和奶中氨基糖苷類藥物殘留

欒楓婷 龔蘭 朱磊 陳明 唐敏敏 邵雪梅 魏瑞成 王冉

摘要： 建立了高效液相色譜-串聯質譜法測定蛋和奶中氨基糖苷類藥物（雙氫鏈霉素、卡那霉素A、慶大霉素、鏈霉素、妥布霉素、潮霉素B、大觀霉素、阿米卡星、新霉素B和安普霉素）殘留。用5%三氯乙酸水溶液提取目標物，經HLB固相萃取柱凈化，高效液相色譜柱分離，梯度洗脫，外標法定量。結果表明，10種藥物在各自范圍內線性關系良好，R2>0.99，方法的檢出限為10.0～50.0 μg/kg，定量限為30.0～100.0 μg/kg，平均回收率為62.3%～110.4%，相對標準偏差為1.0%～13.6%。該方法簡便、準確、靈敏，且擴大了檢測范圍，適用于蛋和奶中氨基糖苷類藥物的定量測定。

關鍵詞： 高效液相色譜-串聯質譜;固相萃取;氨基糖苷類藥物;殘留;禽蛋;奶

中圖分類號： S859.84?? 文獻標識碼： A? ?文章編號： 1000-4440（2021）04-1033-10

Determination of aminoglycoside residues in eggs and milk by high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry

LUAN Feng-ting1，2， GONG Lan1，2， ZHU Lei1，2， CHEN Ming1，2， TANG Min-min1，2， SHAO Xue-mei1，2，WEI Rui-cheng1，2， WANG Ran1，2

（1.Key Lab of Food Quality and Safety of Jiangsu Province-State Key Laboratory Breeding Base， Nanjing 210014， China;2.Institute of Food Safety and Nutrition， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China）

Abstract： The high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry （HPLC-MS/MS） was developed for the simultaneous determination of ten aminoglycosides （dihydrostreptomycin， kanamycin A， gentamycin， streptomycin， spectinomycin， tobramycin， hygromycin B， amikacin， neomycin B and apramycin） in milk and eggs. The samples were extracted with 5% trichloroacetic acid solution， followed by Oasis HLB solid phase extraction for further purification. The analytes were separated on a high performance liquid chromatography column， then analyzed by MS/MS with electrospray ionization in positive mode， and quantified by external standard method. Results showed that there were good linear relationships for 10 target analytes， and the linear correlation coefficients were greater than 0.99. The limits of detection and the limits of quantitation were in the ranges of 10.0-50.0 μg/kg and 30.0-100.0 μg/kg， respectively. The average recoveries for ten aminoglycosides ranged from 62.3% to 110.4% with relative standard deviations of 1.0%-13.6%. The developed method is simple， rapid， accurate， sensitive and has wide detection range， so it is suitable for the determination of ten aminoglycosides in eggs and milk.

Key words： high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry （HPLC-MS/MS）;solid phase extraction （SPE）;aminoglycosides （AGs）;residues;eggs;milk

氨基糖苷類藥物（Aminoglycosides，AGs）是通過氨基糖和氨基環醇以苷鍵結合而構成，主要作用是阻礙細菌的蛋白質合成，使細菌細胞壁的通透性發生變化，從而發揮抗菌作用。AGs因其價格低廉且具有廣譜抗菌性，被廣泛用于治療和預防禽霍亂、奶牛乳腺炎及奶牛結核病等，還作為促生長劑提高飼料報酬率[1]。但該類藥物長期食用后易蓄積于動物細胞、組織和器官中，食用這些動物產品后會損害人體健康。近年來，有文獻報道AGs對人體具有顯著的耳毒性、腎毒性且會損害前庭神經功能，嚴重時會導致休克，甚至死亡[2]。由農業農村部、國家衛生健康委員會和國家市場監督管理總局聯合發布的食品安全國家標準《食品中獸藥最大殘留限量》（標準號：GB 31650-2019）中對蛋中5種藥物及奶中7種藥物的殘留限量做出了相關規定，且歐盟（European Union， EU）在2010年發布的《動物源性食品中藥物活性物質及其最大殘留限量》中除潮霉素B外對其他9種藥物的殘留限量均有規定。除此之外，美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration， FDA）、加拿大通用標準局（Canadian General Standards Board， CGSB）和日本食品衛生協會（Japan Food Hygiene Association， JFHA）對AGs的最高殘留限量（MRL）也有相關規定[2-3]（表1）。

關于動物源食品中AGs殘留的檢測方法有微生物法、分光光度法、發光分析法、免疫分析法、色譜分析法、電化學分析法等，其中微生物法和分光光度法易受條件限制，且操作繁瑣，靈敏度低，重現性差[4]。隨著生物技術的快速發展，基于抗體的免疫分析法通過特異性生物識別元件，能夠提高檢測靈敏度，且縮短檢測時間，但獲取高靈敏度的抗體難度高[2]。雖然液相色譜的紫外檢測器和熒光檢測器具有高靈敏度、寬線性范圍以及定量準確等優勢，但不能測定某些無熒光基團或弱紫外吸收的AGs（如慶大霉素、卡那霉素A和鏈霉素等）[1]。近年來，由于高效液相色譜-串聯質譜檢測方法能定量準確、靈敏度高、抗背景干擾能力強以及無需衍生等特點而得到廣泛應用[5]，但多數研究中使用離子對試劑及高濃度鹽，且操作繁復，損傷儀器和色譜柱性能，不利于批量化檢測和實際操作[6-10]。除此之外，國內已制定的由中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會聯合發布的《奶粉和牛奶中鏈霉素、雙氫鏈霉素和卡那霉素殘留量的測定 液相色譜-串聯質譜法》（標準號：GB/T 22969-2008）中蛋和奶的品種及待測藥物種類覆蓋不全，無法同時測定10種AGs。因此，為保障農產品質量安全和人類健康，亟待建立蛋和奶中AGs殘留量檢測的標準方法。

本研究考察了蛋和奶的前處理方法，且優化了目標物的色譜分離條件及質譜測定條件，確立了測定蛋和奶中10種AGs的液相色譜-串聯質譜法。該方法覆蓋畜禽養殖行業中常用的10種AGs，無需使用離子對試劑及高濃度鹽檢測蛋和奶中目標化合物的含量，結果準確、可靠、雜質干擾小，為相關部門的監管提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

Arium Pro超純水系統，德國Sartorius公司產品;ME104E萬分之一電子分析天平，瑞士Mettller-Toledo集團產品;VORTEX 3渦旋混勻器，德國IKA公司產品;5810R高速冷凍離心機，美國Epppedorf公司產品;KQ-500E型超聲波清洗機，昆山超聲波儀器有限公司產品;N-EVAP-24型氮吹儀，美國Organomation公司產品;Oasis HLB固相萃取小柱（填料質量為200 mg，柱體積為6 ml），美國Waters公司產品;濾膜（孔徑為0.22 μm）購自南京大滬科技儀器有限公司;Acquity UPLC BEH Amide 色譜柱（粒徑為1.7 μm，柱長×內徑為100.0 mm×2.1 mm），美國Waters公司產品;高效液相色譜-三重四極桿-串聯質譜聯用儀（SCIEX Triple QuadTM 6500+），美國SCIEX公司產品。

本試驗所用標準物質（表2）均購于德國Dr.Ehrenstorfer公司，10種AGs含量均≥89.0%。

色譜級異丙醇，德國Merck公司產品;色譜級乙腈和甲醇，美國Honeywell公司產品;色譜級甲酸和乙酸銨，意大利阿拉丁科技有限公司產品;分析純氨水、三氯乙酸和甲醇，國藥集團化學試劑有限公司產品。

試驗所用雞蛋、鴨蛋、鵪鶉蛋、牛奶、羊奶均購于市場。

1.2 標準溶液配制

標準儲備液（0.5 mg/ml）的配制：準確稱取適量標準品于50 ml聚丙烯容量瓶中，用水溶解后定容，配制成標準儲備溶液。儲備液置于圓形廣口聚丙烯瓶中，2～8 ℃保存，有效期為30 d。

混合標準中間液（50 μg/ml）配制：分別移取5.0 ml標準儲備液置于50 ml聚丙烯容量瓶中，用甲酸∶異丙醇∶0.002 mol/L乙酸銨水溶液（10∶5∶85，體積比，pH=0.80）定容至50.0 ml，有效期為7 d。

混合標準工作液配制：移取0.01～2.00 ml混合標準中間液，置于50 ml聚丙烯容量瓶中，用甲酸∶異丙醇∶0.002 mol/L乙酸銨水溶液（10∶5∶85，體積比，pH=0.80）稀釋成10～2 000 ng/ml混合標準工作液，有效期為7 d。

1.3 樣品前處理

準確稱取2.00 g樣品于50 ml離心管內，加入20 ml 5%三氯乙酸提取，渦旋混勻，振蕩15 min，10 000 r/min離心5 min，轉移上清液，用氨水調節上清液pH至7.5±0.2，作為備用液。

HLB固相萃取柱預先用5 ml甲醇、水活化，取備用液全部過柱，用水和5%甲醇水溶液各3 ml依次淋洗，抽干。準確加入2.0 ml甲酸∶異丙醇∶0.002 mol/L乙酸銨水溶液（10∶5∶85，體積比，pH=0.80）洗脫并收集，渦旋混勻后，經0.22 μm濾膜過濾后，供高效液相色譜-串聯質譜儀測定。

1.4 儀器條件

色譜條件：色譜柱為ACQUITY UPLC BEH Amide （粒徑為1.7 μm，柱長×內徑為100.0 mm×2.1 mm ），柱溫為40 ℃，流速為0.3 ml/min;進樣量為5.0 μl。流動相A為1%（體積分數）甲酸（混有0.002 mol/L乙酸銨），流動相B為1%（體積分數）甲酸乙腈（混有0.002 mol/L乙酸銨）。梯度洗脫程序為0～2.5 min，20%流動相A;2.6～4.0 min，20%～65%流動相A;4.1～5.5 min，65%～90%流動相A;5.6～6.7 min，90%流動相A;6.8～7.5 min，90%～20%流動相A;7.6～12.0 min，20%流動相A。

質譜條件：電噴霧電離（Electron Spray Ionization， ESI），正離子模式，氣簾氣為30 V，碰撞氣為8 V，離子源電壓為5 500 V，離子源溫度為550 ℃，霧化氣壓力為448.2 kPa，輔助加熱氣壓力為413.7 kPa。掃描方式：多反應監測模式，母離子、子離子、去簇電壓（Declustering Potential， DP）和碰撞能量（Collision Energy， CE）見表2。

2 結果與分析

2.1 質譜條件優化

在正離子模式下，取質量濃度為200 ng/ml的AGs混合標準溶液，在質荷比為300～650的條件下用一級質譜掃描目標物，依次選取10種AGs的母離子，并通過優化傳輸電壓確定目標物的最優離子源去簇電壓。在最優去簇電壓下，采取不同的碰撞能量，用二級質譜掃描10種AGs的母離子，在主要離子碎片中選取高離子豐度、干擾小的離子碎片作為目標化合物的定量離子以及定性離子，最佳質譜條件見表2。結果表明，慶大霉素（GTC）為多組分抗生素，由C1、C1a、C2 3種抗菌活性基本相同的同分異構體組成，本方法采用GTC C1作為定量標記物。

2.2 色譜條件優化

2.2.1 色譜柱的選擇 AGs含有羥基、氨基等極性基團，徐麗佳等[6]、Frederique等[9]、龔強等[11]分別在流動相中添加了20 mmol/L、3 μmol/L、2 mmol/L七氟丁酸，離子對試劑與極性基團形成穩定的疏水性離子可增強目標物的保留，但離子對試劑與色譜柱的固定相結合產生不可逆吸附，影響填料活性位點，縮短色譜柱壽命。除此之外，為增強目標物在色譜柱上的保留時間及改善峰型和拖尾現象，戴輝等[7]、Feng等[12]在流動相中分別加入250 mmol/L、200 mmol/L甲酸銨，但其中高濃度鹽的使用對液相系統使用后的沖洗要求高，易增加液相系統泵中活塞桿堵塞磨損的風險。因此，本研究在無離子對試劑和低鹽濃度流動相的試驗條件下，考察了OSAKA SODA SILICA、SiELC Obelisc R、BEH C18、HSS T3、BEH HILIC和BEH Amide 6種分析色譜柱對目標物與雜質的分離效果和靈敏度[8，13-14]。試驗結果表明BEH Amide色譜柱內填料為酰胺基鍵合亞乙基橋雜化顆粒，隨1%（體積分數）甲酸（混有0.002 mol/L乙酸銨）比例的增加，目標物被分離洗脫，峰型良好，出峰時間均晚于4 min，且對流動相系統無特殊的試劑要求，使用便捷。使用SiELC Obelisc R色譜柱時，微量醇類試劑會造成目標物峰形拖尾，對儀器管路系統要求高。此外，BEH C18、HSS T3、OSAKA SODA SILICA、BEH HILIC色譜柱對部分目標物無保留，出峰時間均小于2 min，雜質干擾大。因此，本試驗選擇BEH Amide分析色譜柱。

2.2.2 流動相體系的優化 研究設定當有機相為甲醇或乙腈，水相為乙酸銨緩沖溶液、甲酸水溶液和乙酸水溶液時，對比峰形、靈敏度以及分辨率的改變情況。結果表明，以0.002 mol/L乙酸銨水溶液作為水相，乙腈較甲醇洗脫目標物能力強，且在流動相體系中加入1%的甲酸有助于增強離子化程度并改善峰形，提高檢測靈敏度，而當在有機相中加入0.002 mol/L乙酸銨時，穩定的酸性環境增強了對目標物的吸附洗脫能力，減少了拖尾現象，提高了儀器的響應值。但隨著乙酸銨濃度逐漸增大，乙酸銨與目標物競爭電荷，影響目標化合物的電離，導致目標物響應值降低[15]。試驗結果表明，當有機相為1%甲酸0.002 mol/L乙酸銨乙腈溶液時，目標物呈現良好峰形。

因此，本試驗以1%甲酸0.002 mol/L乙酸銨水溶液和1%甲酸0.002 mol/L乙酸銨乙腈溶液作為流動相，梯度洗脫。由圖1可以看出，質量濃度為200 μg/L的10種氨基糖苷類抗生素色譜具有較好的峰形，與徐麗佳等[6]、龔強等[11]的研究結果相比，本研究在無離子對試劑的試驗條件下，優化流動相體系，保證了靈敏度高，不受雜峰的干擾。避免了質譜在負離子模式下，目標物與溶液中陽離子形成緊密的中性離子對，不能被檢出且易累積，造成污染。

2.3 提取溶劑的選擇

本試驗選取磷酸鹽緩沖溶液、乙二胺四乙酸二鈉鹽溶液和5%三氯乙酸等酸性溶液作為提取液，考察其對AGs的回收率。結果表明，經10 mmol/L磷酸鹽緩沖溶液、0.4 mmol/L乙二胺四乙酸二鈉鹽溶液提取后的溶液渾濁且雜質較多，不利于后續凈化，影響回收率。而5%三氯乙酸作為提取液，易于沉降樣品中蛋白質，溶液澄清，10種目標物回收率為70.2%～80.5%。因此，選擇5%三氯乙酸作為樣品提取劑。

2.4 固相萃取條件的優化

2.4.1 不同固相萃取柱的選擇 由于10種AGs屬于堿性化合物，在標準號為GB/T 22969-2008的國家標準及萬譯文等[10]的方法中均在提取液中加入庚烷磺酸鈉，并將其作為備用液通過固相萃取柱（Solid Phase Extraction， SPE）凈化。除此之外，國家標準中使用2種固相萃取柱，凈化步驟復雜。本研究為簡化凈化步驟，在避免使用離子對試劑的條件下，設計對比了WCX、PRiME HLB和HLB 3種不同類型SPE的回收率。結果表明，WCX對目標藥物保留較少，經PRiME HLB凈化濃縮，GTC、DSM、SPM、HGC、AKH的回收率均低于40%，且添加回收重現性低，而HLB對目標藥物的含量保留穩定，回收率在65.1%～87.9%。因此，本研究選擇HLB柱作為凈化濃縮的SPE。

2.4.2 pH值對固相萃取效率的影響 通過固相萃取柱時，備用液的pH值會影響目標物的離子化程度及填料對目標物的吸附率。試驗結果表明，pH≤5和pH≥9時，目標物均無法在HLB柱上保留，所以本試驗考察了pH值在5.5、6.5、7.5、8.0、8.5條件下，5%三氯乙酸溶液為提取液時，HLB柱對10種目標物的回收率。圖2和圖3表明，當雞蛋和牛奶基質的備用液pH為7.5時，目標藥物在HLB柱上保留，回收率提高至68.1%～96.7%。因此，選擇pH為7.5作為SPE上樣溶液的pH值。

2.4.3 洗脫溶液的選擇 AGs屬于強極性化合物，為提高目標物在HLB的洗脫效率，本試驗考察了純水（A）、10%甲酸水溶液（B）、5%異丙醇水溶液（C）和甲酸∶異丙醇∶水（10∶5∶85，體積比）（D）4種洗脫液的效果。結果表明，異丙醇極性較強，在酸性水溶液中加入異丙醇提高了目標物在HLB柱上的洗脫效率，所以選取甲酸∶異丙醇∶水（10∶5∶85，體積比）洗脫目標物，雞蛋和牛奶中10種AGs的回收率在60.9%～89.4%（圖4），明顯高于其他洗脫液。

由于洗脫液中水分含量高，為提高檢測分析效率，本試驗設計以洗脫液作為氨基糖苷類藥物的上機溶液。結果表明，洗脫液的pH值對目標物的峰型有顯著的影響。設計對比了2種洗脫液[甲酸∶異丙醇∶水（10∶5∶85，體積比）（D）和甲酸∶異丙醇∶2 mmol/ml乙酸銨水溶液（10∶5∶85，體積比，pH=0.80）（E）]的回收率，分別是60.6%～98.9%和73.6%～101.0%。洗脫液E對目標物回收率略有提高，且作為上機測定液時，APC和TBC的半峰寬更窄，上機響應值更高。因此，本研究選擇甲酸∶異丙醇∶0.002 mol/L乙酸銨水溶液（10∶5∶85，體積比，pH=0.80）作為洗脫液及其洗脫后溶液作為上機測定液。

2.5 前處理方法的基質效應評估

ESI離子源易受到基質中蛋白質、脂肪、磷脂等物質干擾，產生基質效應。因此，為了準確定量目標物的含量，本研究設計評估前處理方法的基質效應。

本研究按照方法1.2的方法制備基質標準溶液，參照由原中華人民共和國衛生部發布的標準號為WS/T 356-2011的《基質效應與互通性評估指南》，根據空白基質中標準物質的峰面積（A）和溶劑標準物質的峰面積（B）的比值評估基質效應（ME），ME=A/B，若ME為0.8～1.2，則表明基質效應不明顯。表3表明，在最佳前處理條件下，10種目標物中新霉素B（NMC）和潮霉素B（HGC）在禽蛋中基質效應不明顯，其余8種藥物在雞蛋、鴨蛋、鵪鶉蛋中存在基質抑制或增強效應。在羊奶、牛奶中卡那霉素（KNM）、慶大霉素（GTC）、NMC、妥布霉素（TBC）、阿米卡星（AKH）和安普霉素（APC）的基質效應不明顯，其余4種藥物在牛奶、羊奶中存在基質抑制或增強效應。為了消除基質效應帶來的定量偏差，本研究采用基質混合標準工作液進行定量。

2.6 蛋和奶中10種AGs的定量檢測

選取未檢出AGs的蛋和奶樣品為空白基質，按方法1.3的方法配制10種AGs的基質系列標準溶液，通過10種AGs定量離子的峰面積和相應的質量濃度求出線性方程，分別選取3倍和10倍信噪比為檢出限和定量限。結果（表4）表明，10種藥物在各自的范圍內線性關系較好，相關系數（R2>0.99），方法的檢出限和定量限分別為10.0～50.0 μg/kg和30.0～100.0 μg/kg，滿足標準號為GB 31650-2019的《食品中獸藥最大殘留限量》中對AGs的限量要求。

2.7 添加回收率和批內批間相對標準偏差

設計添加1倍、2倍、10倍定量限這3種質量濃度目標物于禽蛋和奶陰性樣品中，考察添加目標物的回收率，且每種添加水平作6次重復，平均回收率及相對標準偏差見表5。結果（表5）表明，10種AGs的平均回收率均在62.3%～110.4%，批間和批內的相對標準偏差均在1.0%～13.6%。與葉磊海等[8]的研究結果相比，本方法更穩定且批間相對標準偏差均小于15%。除此之外，戴輝等[7]的研究中僅新霉素和潮霉素B的回收率滿足要求，而本研究中10種AGs均可滿足要求。

2.8 實際樣品檢測

為了進一步驗證方法的可行性，應用所建立的方法對市售不同類型的20份蛋（雞蛋、鴨蛋、鵪鶉蛋）和奶（牛奶、羊奶）進行檢測，其中檢測出1份雞蛋中SPM的殘留質量濃度為88.4 μg/kg，其余19份蛋和奶中均未檢出。

3 結論

本試驗中蛋和奶樣品通過5%三氯乙酸溶液提取，經HLB柱凈化，采用高效液相色譜-串聯質譜檢測10種AGs。該方法的檢出限為10.0～50.0 μg/kg，定量限為30.0～100.0 μg/kg，回收率為62.3%～110.4%，批內和批間標準偏差為1.0%～13.6%。方法準確、靈敏、快速，擴展了相關國家標準中的檢測對象和參數范圍，同時避免使用離子對試劑，適用于實際操作，為行業監管提供了強有力的技術支持。

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（責任編輯：陳海霞）

收稿日期：2020-01-15

作者簡介：欒楓婷（1993-），女，江蘇南京人，學士，研究實習員，主要從事畜禽產品質量安全研究。（Tel）025-84391617;（E-mail）245886650@qq.com

通訊作者：魏瑞成，（E-mail）rcwei79@jaas.ac.cn;王 冉，（E-mail）ranwang@jaas.ac.cn