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超高效液相色譜-串聯質譜法測定雞肉中肌苷及其關聯物

2021-11-12 03:54:57陳超王真任南劉夢瑤紀曉萌李瑩瑩郭文萍
肉類研究 2021年10期

陳超 王真 任南 劉夢瑤 紀曉萌 李瑩瑩 郭文萍

摘 要:建立一種利用超高效液相色譜-串聯質譜法檢測雞肉中5-腺苷酸(5-adenosine monophosphate,AMP)、5-肌苷酸(5-inosine monophosphate,IMP)、肌苷(inosine,I)、次黃嘌呤(hypoxanthine,Hx)的方法,并進行方法學考察。結果表明:優化后的方法為樣品中加入體積分數3%高氯酸-10%甲醇水溶液后添加勻漿均質子渦旋,離心,調節提取液pH值為5.0后用PEIME HLB柱凈化,采用SB-Aq色譜柱(3.0 mm×100 mm,1.8 ?m),流動相為體積分數0.1%甲酸水溶液-乙腈,梯度洗脫,流速0.3 mL/min,正離子多反應監測模式測定,外標法定量;經方法學考察,4 種核苷類成分(AMP、IMP、I、Hx)線性關系良好,相關系數均大于0.996,加標回收率為79.63%~91.08%,相對標準偏差為1.0%~4.5%(n=6)。

關鍵詞:超高效液相色譜-質譜聯用技術;雞肉;正離子多反應監測;5-腺苷酸;5-肌苷酸;肌苷;次黃嘌呤

Determination of Inosine and Its Related Compounds in Chicken by Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

CHEN Chao, WANG Zhen, REN Nan, LIU Mengyao, JI Xiaomeng, LI Yingying*, GUO Wenping

(China Meat Research Center, Beijing 100068, China)

Abstract: This study aimed to set up an analytical method to detect 5-adenosine monophosphate (AMP), 5-inosine monophosphate (IMP), inosine (I), and hypoxanthine (Hx) in chicken by ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) and to assess its figures of merit. The results showed that the experimental conditions of this method were optimized as follows: samples were homogenized using a vortex mixer by addition of 3% perchloric acid-10% methanol in water followed by centrifugation, and the supernatant extract was purified with a PEIME HLB cartridge after being adjusted to pH 5.0. The analytes were separated on an SB-Aq column (3.0 mm × 100 mm, 1.8 ?m) using a mobile phase consisting of 0.1% formic acid in water and acetonitrile by gradient elution at a flow rate of 0.3 mL/min, detected in the positive ion multiple reaction monitoring (MRM) mode, and quantified by the external standard method. The calibration curves for the four nucleoside components had good linearity with correlation coefficients of greater than 0.996. The spiked recoveries ranged between 79.63% and 91.08%, with relative standard deviations (RSDs) of 1.0%–4.5% (n = 6).

Keywords: ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry; chicken; positive ion multiple reaction monitoring mode; 5-adenosine monophosphate; 5-inosine monophosphate;? inosine; hypoxanthine

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210709-185

中圖分類號:TS201.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼:A 文章編號:1001-8123(2021)10-0041-07

引文格式:

陳超, 王真, 任南, 等. 超高效液相色譜-串聯質譜法測定雞肉中肌苷及其關聯物[J]. 肉類研究, 2021, 35(10): 41-47. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210709-185.? ? http://www.rlyj.net.cn

CHEN Chao, WANG Zhen, REN Nan, et al. Determination of inosine and its related compounds in chicken by ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Meat Research, 2021, 35(10): 41-47. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210709-185.? ? http://www.rlyj.net.cn

禽肉是我國主要食用肉類之一,廣受消費者歡迎[1]。

禽肉營養豐富,味道鮮美,富含蛋白質、脂肪、風味物質等,是人們膳食中不可或缺的重要組成部分[2]。雞肉在燉煮過程中可釋放小肽、游離氨基酸、無機鹽、核酸代謝物等物質,賦予雞湯一定的風味,核酸代謝物是燉肉中與鮮味相關的主要化合物,其中5-肌苷酸(5-inosine monophosphate,IMP)對鮮味貢獻大[3-4]。核苷酸屬于一類有機化合物,由嘌呤堿基或嘧啶堿基、核糖或脫氧核糖以及磷酸3 種物質組成,五碳糖通過β-糖苷鍵連接,與有機堿合成核苷,核苷與磷酸合成核苷酸,核苷和核苷酸是胞內化合物,參與各種調節和代謝功能[5]。動物宰后短時間內,組織中ATP含量變化較小,隨著磷酸肌酸的耗盡及糖原酵解停止,ATP合成反應停止,開始迅速分解。糖原酵解產生的乳酸及ATP降解產生的磷酸,使肌肉pH值下降,肌肉達到極限pH值時,大部分ATP降解為5-腺苷酸(5-adenosine monophosphate,AMP),進而分解生成IMP、無機磷酸和氨,IMP進一步降解生成肌苷(inosine,I)、次黃嘌呤(hypoxanthine,Hx)、磷酸和核糖等[6-7],AMP及其降解產物結構如圖1所示。

隨著生活質量的提高,人們對食品的風味、新鮮程度等指標開始廣泛關注。近年來,學者開始關注IMP的鮮味貢獻,隨著IMP降解產生Hx,賦予苦味“異味”,Hx的檢測被用于評估食品工業中魚類的新鮮度。因此無論是研究風味還是研究新鮮度,AMP的降解產物及其相互關系均為肉質評定的重要指標[8-9]。目前,核苷酸及其關聯物的研究多集中在生物性樣品(如血液、尿液)[10-14]、中藥[15]、保健品(如人參、鹿茸)[16-17]、食用菌[18-22]、水產品(如中華絨螯蟹[23]、草魚[24]、對蝦[25-26]、梭子蟹[27])等,也有學者研究不同貯藏條件下雞肉IMP的變化規律[7],同時測定AMP及其降解產物的研究還鮮有報道。核苷酸及其關聯物的研究方法主要有毛細管電泳法[9,12,28]、生物傳感器法[8,13]、高效液相色譜法[12,25,27]、高效液相色譜-飛行時間質譜法[15,28]、高效液相色譜-串聯質譜法[10-11,14]等,由于雞肉基質較為復雜,為了同時滿足分離度、靈敏度及定量的需求,本研究利用超高效液相色譜-串聯質譜開發出一種雞肉中AMP、IMP、I、Hx的高效、簡易的分析方法,為同時測定動物源性食品中多種核苷酸關聯物提供思路,為動物源性食品的風味和新鮮度指標研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞肉購自北京市某連鎖超市,雞胸肉及雞腿肉各200 g,攪碎處理。

IMP(純度100.0%)、AMP(純度100.0%)、Hx(純度99.4%)、乙腈(色譜純) 上海安譜實驗科技股份有限公司;I(純度98.0%) 上海泰坦科技股份有限公司;甲醇、三氯乙酸、高氯酸(均為優級純)?國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

1290超高效液相色譜-6470串聯四極桿質譜儀

美國Agilent公司;S-100渦旋儀、SR-Ⅱw振蕩器 日本Taiyo公司;DT1028H超聲波提取儀 德國Bandelin公司;CR21N離心機? ?日本Hitachi公司;Milli-Q純水儀 美國Millipore公司;ABM-2均質機 株式會社日本精機制作所。

1.3 方法

1.3.1 提取

雞肉經組織研磨儀研磨后,準確稱取2 g(精確至0.001 g)于50 mL離心管中,加入10 mL提取溶劑(分別考察體積分數6%高氯酸、體積分數10%甲醇水溶液、3%高氯酸+10%甲醇水溶液和體積分數5%三氯乙酸的提取效果),選用合適的提取方式提取20 min(分別考察勻漿、超聲、振蕩、添加陶瓷均質子渦旋4 種提取方式的提取效果),以12 000 r/min離心4 min,將上清液轉移至另一離心管中,于殘渣中再加入10 mL提取溶劑,重復以上步驟,合并2 次提取溶液,用5.0 mol/L及0.5 mol/L NaOH溶液調節pH值(分別考察將pH值調節至4.5、5.0、5.5、6.0時的效果),待凈化。

1.3.2 凈化

取提取液5 mL至凈化柱(分別考察PRIME HLB固相萃取柱、QuEChERS法、MCX柱3 種凈化方式的效果),收集凈化液于10 mL接收管中,渦旋0.5 min,過0.22 μm濾膜,供超高效液相色譜-質譜測定。

1.3.3 溶液配制

標準儲備溶液:分別準確稱取固體標準物質AMP、IMP、I、Hx各10 mg,分別置于4 個50 mL燒杯中,Hx先用2 mL 0.5 mol/L硫酸溶液促進溶解,其他物質加適量的一級水溶解,并用一級水轉移并定容至100 mL容量瓶中,搖勻,配制成質量濃度為100 ?g/mL的單標儲備液,4 ℃冰箱中避光保存。

混合標準溶液:分別吸取各單標儲備液適量,用一級水配制成各物質質量濃度梯度為50、100、200、500、1 000 ng/mL的混合標準工作溶液。

1.3.4 儀器條件

色譜條件:色譜柱:SB-Aq RRHD柱(3.0 mm×100 mm,1.8 ?m);柱溫30 ℃;進樣體積2 μL;流動相A:甲酸-水溶液(1∶99,V/V);流動相B:乙腈;流速0.3 mL/min。洗脫梯度見表1。

質譜條件:電噴霧(electrospray ionization,ESI)離子源,正離子模式,毛細管電壓2 800 V,干燥氣流速11 L/min,噴針氣壓力241 kPa(35 psi),離子源溫度270 ℃,鞘氣流速10 L/min,鞘氣溫度300 ℃,多反應監測模式參數見表2。

1.3.5 結果計算

樣品中4 種化合物含量用下式計算。

式中:X為樣品中目標化合物含量/(mg/kg);C為由標準工作曲線擬合得到的樣品提取液中目標化合物含量/(ng/mL);V為最終定容體積/mL;n為樣品處理過程中的稀釋倍數;m為樣品質量/g。

1.4 數據處理

數據處理采用Microsoft Excel 2017軟件;化學結構式采用Chemsketch軟件繪制;柱狀圖采用Originpro 8.5軟件繪制。

2 結果與分析

2.1 提取溶劑的選擇

作為化合物分析的第1步,選擇合適的提取溶劑,將目標物從樣品基質中高效、快速地提取出來非常重要[29-30]。

本研究選擇體積分數6%高氯酸、體積分數10%甲醇水溶液、3%高氯酸+10%甲醇水溶液和體積分數5%三氯乙酸作為提取溶劑,分別考察4 種溶劑的提取效果。由于樣品基質本身含有目標化合物,采用基質曲線,以排除基質中所含目標物對實驗結果造成的影響。

對比使用不同提取溶劑、加標量為100 ng/mL時的加標回收率。由圖2可知,用10%甲醇水溶液作提取溶劑時,IMP、I和Hx的加標回收率都在90%以上,但AMP沒有響應,這可能是由于AMP含有氨基,需要提供更多的H+使其發生電離。另外3 種提取溶劑中,使用3%高氯

酸+10%甲醇水溶液時,4 種目標化合物的加標回收率都在85%左右,最高達到88%。使用6%高氯酸和5%三氯乙酸時,4 種目標化合物的加標回收率均不到80%,因此選用3%高氯酸+10%甲醇水溶液作提取溶劑。

2.2 提取方式的選擇

雞肉中脂肪和蛋白質的含量都很高,在提取過程中對化合物的提取效率會有一定影響。選擇合適的提取方式,減小基質對于化合物的干擾很有必要。本研究考察常見的4 種提取方式:12 000 r/min轉速下勻漿5 min、超聲波提取儀中超聲20 min、振蕩器振蕩30 min、添加陶瓷均質子渦旋20 min,由于樣品基質本身含有目標化合物,采用基質曲線,以排除基質中所含目標物對實驗結果造成的影響。

對比不同提取方式、加標量為100 ng/mL時的加標回收率。由圖3可知,通過勻漿提取的效果最差,加標回收率為75%左右,且相對標準偏差較大,接近2%。通過振蕩提取的加標回收率為80%左右,通過超聲提取的加標回收率為85%左右,振蕩和超聲提取的相對標準偏差均約為1%。添加勻漿均質子渦旋的提取效果最好,加標回收率為90%以上,最高達93%,且相對標準偏差小,約為0.5%,因此提取方法選用添加勻漿均質子渦旋。

2.3 提取液最適pH值的選擇

pH值對分析物保留時間和分離效果影響很大,比較不同pH值提取液對目標化合物分離的影響。

由圖4可知,當提取液pH值為5.5和6.0時,加標回收率均在80%以下,當提取液pH值為4.5時,加標回收率為81%~87%,當提取液pH值為5.0時加標回收率最高,平均值為91.3%。可能是由于pH值影響目標物質在質譜儀中的電離效果,在pH值為5.0時電離最完全,故選取pH 5.0作為提取液的最適pH值。

2.4 凈化方式的選擇

樣品經過提取后,上清液中還含有大量油脂,油脂分子質量較大,在流動相中流動緩慢,極易堵塞色譜柱,另外油脂和蛋白質對4 種目標物的檢測產生基質干擾,降低方法的靈敏度。為了能有效對雞肉樣品進行凈化和富集,除去油脂、蛋白質等基質干擾,選擇合適的凈化方式也十分有必要。本研究選擇PRIME HLB固相萃取柱、QuEChERS法、MCX柱3 種方式對樣品進行凈化。由于樣品基質本身含有目標化合物,采用基質曲線,以排除基質中所含目標物對實驗結果造成的影響。

對比不同凈化方式、加標量為100 ng/mL時的加標回收率。由圖5可知,用QuEChERS法和MCX柱凈化時的加標回收率均不到90%,相對標準偏差為0.6%~0.9%。用PEIME HLB柱凈化時,平均加標回收率達90%以上,相對標準偏差最高只有0.4%,故選取PEIME HLB柱作為凈化方式。

2.5 色譜條件優化

在周俊華等[29]的研究基礎上,選擇乙腈和甲酸水溶液作為流動相,比較Hilic Plus柱、C18柱和SB-Aq柱3 種色譜柱對4 種化合物的分離效果。由圖6可知,由于4 種化合物均為極性化合物,在C18柱上保留較弱,易受到雜質的干擾,目標化合物與雜質不能達到有效分離。Hilic柱可以將4 種化合物分離,但分離度不佳、整體響應不高。SB-Aq柱可將4 種化合物有效分離且峰形對稱、尖銳,各物質分離度及響應都較Hilic Plus柱高,因此選用SB-Aq柱作為分析色譜柱。考慮到樣品基質的復雜性,在后續研究中,選擇梯度洗脫來改善分離效果。

2.6 質譜條件優化

AMP、IMP、I中連接堿基與戊糖的糖苷鍵在酸性條件下不穩定,容易斷裂得到帶正電荷的基團,在正離子模式下靈敏度較高,因此選取ESI+模式進行檢測。

在ESI+模式下,通過直接進樣法,優化各化合物的質譜條件,然后通過全掃描模式,得到化合物[M+H]+準分子離子峰,以此作為它們的母離子。在此基礎上,通過子離子掃描尋找子離子,選擇2 個豐度較高、本底噪音較低的子離子,并優化去簇電壓和碰撞能量,最終選定定量分析條件。各化合物的保留時間、母離子、主要碎片離子、最佳碰撞電壓和去簇電壓詳見表2。定性、定量離子流圖見圖7,檢測樣品時,通過質譜儀將母離子打碎成相對應的子離子,且相對豐度與圖7一致時,則可確定存在此化合物。

2.7 方法學考察

2.7.1 線性關系、檢出限及定量限

利用逐級稀釋法向樣品中添加混合標準溶液,配制成AMP、IMP、I、Hx質量濃度梯度均為50、100、200、500、1 000 ng/mL的基質標準溶液,在選定的前處理和儀器條件下進行測定。以3 倍信噪比確定檢出限,10 倍信噪比確定定量限。

由表3可知,該方法在50~1 000 ng/mL范圍內線性良好,4 種目標化合物相關系數均大于0.996,AMP檢出限和定量限分別為0.05、0.20 mg/kg,IMP檢出限和定量限分別為0.02、0.10 mg/kg,I和Hx檢出限和定量限均分別為0.03、0.15 mg/kg。

2.7.2 穩定性實驗

取2 g雞肉樣品,按照選定的前處理方法進行處理,將所得溶液按照選定的儀器方法于放置0、2、4、6、8、10、12 h進樣測定。由表4可知,4 種目標化合物含量測定的相對標準偏差為0.3%~0.8%,表明樣品溶液在12 h內穩定。

2.7.3 加標回收率和精密度實驗

稱取雞肉樣品6 份,每份2.0 g,向樣品中分別添加不同質量濃度的混合標準溶液,使加標量分別為0.25、1.00、5.00 mg/kg,按照選定的前處理方法和儀器方法進行加標回收率和精密度實驗。

由表5可知,在3 個加標水平下,4 種目標化合物的加標回收率為79.63%~91.08%,相對標準偏差均小于5.0%,表明所建立的方法準確度較好,能滿足雞肉中4 種目標化合物含量測定要求。

3 結 論

建立雞肉中AMP、IMP、I、Hx 4 種化合物的超高效液相色譜-串聯質譜檢測方法。在優化條件下,4 種化合物得到有效分離,基線平穩,穩定性好;對樣品進行不同水平加標實驗,結果表明,回收率較高,精密度較好。該方法簡便、可靠、實用性強,適合于雞肉中AMP、IMP、I、Hx含量的測定。

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收稿日期:2021-07-09

第一作者簡介:陳超(1986—)(ORCID: 0000-0001-9176-859X),女,高級工程師,碩士,研究方向為食品安全檢測。

E-mail: 584686214@qq.com

*通信作者簡介:李瑩瑩(1984—)(ORCID: 0000-0002-9677-0397),女,教授級高級工程師,碩士,研究方向為食品安全與真實性分析。E-mail:? ying_sky@126.com

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