动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 8: 5514 - 5523

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.447

研究论文

液相色谱-四极杆线性离子阱质谱法测定动物饲料、血液和肌肉中玉米赤霉烯酮及其隐蔽型

  • 索德成 , 1 ,
  • 肖志明 1 ,
  • 安志新 1 ,
  • 宋志刚 2 ,
  • 冯玉超 1 ,
  • 李阳 1 ,
  • 樊霞 , 1, *
展开
  • 1 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所,北京 100081
  • 2 山东农业大学,泰安 271018
*樊 霞,研究员,博士生导师,E-mail:

索德成(1977—),男,内蒙古多伦人,研究员,学士,从事饲料质量安全及检测技术研究。E-mail:

Copy editor: 田艳明

收稿日期: 2024-12-27

  网络出版日期: 2025-08-14

基金资助

国家“十四五”重点研发计划(2023YFD1301000)

收起

Determination of Zearalenone and Its Masked Forms in Animal Feed, Blood and Muscle by Liquid Chromatography-Tandem Quadrupole Linear Ion Trap Mass Spectrometry

  • SUO Decheng , 1 ,
  • XIAO Zhiming 1 ,
  • AN Zhixin 1 ,
  • SONG Zhigang 2 ,
  • FENG Yuchao 1 ,
  • LI Yang 1 ,
  • FAN Xia , 1, *
Expand
  • 1 Institute of Agricultural Quality Standards and Testing Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
  • 2 Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China
*professor, E-mail:

Received date: 2024-12-27

  Online published: 2025-08-14

Fold

摘要

本研究旨在建立利用液相色谱串联四极杆线性离子阱质谱测定动物饲料、血液和肌肉中玉米赤霉烯酮及其隐蔽型(玉米赤霉酮、玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷和玉米赤霉烯酮-14-硫酸酯)的方法。动物饲料、血液和肌肉样品采用乙腈+0.2 mol/L磷酸盐缓冲液(pH=3.0,9∶1)提取,经多重杂质吸附净化后,上液相色谱测定,采用基质匹配法定量。结果表明:玉米赤霉烯酮及其隐蔽型在1~100 μg/L具有较好的线性(决定系数>0.99);检出限和定量限分别为0.62~1.72 μg/kg和2~5 μg/kg;添加回收率为81.7%~104.7%,相对标准偏差保持在20%以下。应用此方法对饲料以及鸡血液和肌肉样品进行玉米赤霉烯酮及其隐蔽型的检测,其中饲料中检出全部毒素类型;血液中检出玉米赤霉烯酮、玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷和玉米赤霉酮;肌肉中检出玉米赤霉烯酮和玉米赤霉酮。本研究建立的方法可用于饲料、血液和肌肉中玉米赤霉烯酮及其隐蔽型的检测。

关键词： 饲料; 血液; 肌肉; 玉米赤霉烯酮及其隐蔽型; 多重杂质吸附; 液相色谱串联四极杆线性离子阱质谱

本文引用格式

索德成 , 肖志明 , 安志新 , 宋志刚 , 冯玉超 , 李阳 , 樊霞 . 液相色谱-四极杆线性离子阱质谱法测定动物饲料、血液和肌肉中玉米赤霉烯酮及其隐蔽型[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(8) : 5514 -5523 . DOI: 10.12418/CJAN2025.447

Abstract

This study was conducted to develop a method for determination of zearalenone and its masked forms (zearalanone, zearalenone-14-glucoside and zearalenone-14-sulfate) in animal feed, blood and muscle using liquid chromatography-tandem quadrupole linear ion trap mass spectrometry. Animal feed, blood and muscle samples were extracted using acetonitrile+0.2 mol/L phosphate buffer solution (pH 3.0, 9∶1), followed by multi-impurity adsorption purification, and quantified by matrix-matching calibration using liquid chromatography. The results showed that zearalenone and its masked forms exhibited good linearity in 1 to 100 μg/L, with determination coefficients greater than 0.99. The detection limits ranged from 0.62 to 1.72 μg/kg, and the quantification limits ranged from 2 μg/kg to 5 μg/kg. The addition recovery rates ranged from 81.7% to 104.7%, with relative standard deviations of less than 20%. This method was applied to detect zearalenone and its masked forms in feed, blood and muscle samples from chickens, with all target compounds were detected in the feed, zearalenone, zearalenone-14-glucoside and zearalanone were detected in the blood, while zearalenone and zearalanone were detected in the muscle. The established method is suitable for monitoring the zearalenone and its masked forms in feed, blood and muscle.

Key words： feed; blood; muscle; zearalenone and its masked forms; multi-impurity adsorption; liquid chromatography-tandem quadrupole linear ion trap mass spectrometry

玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)是一种由多种镰刀菌属真菌产生的有毒代谢产物,具有免疫毒性、肝毒性和生殖发育毒性[1-2],主要污染玉米、小麦和燕麦等谷物。隐蔽型ZEN是指ZEN与其他化合物结合或自身分解形成的不同结构化合物,如玉米赤霉酮(zearalanone,ZAN)、玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷(zearalenone-14-glucoside,Z14G)和玉米赤霉烯酮-14-硫酸酯(zearalenone-14-sulfate,Z14S)等[3-4]。ZAN、Z14G和Z14S主要存在于谷物及其制品中[5-6],采用常规方法难以被检出。然而,这些化合物在生物体内经过代谢会转化成原型或其他有毒产物,会导致动物雌激素亢进症,引起动物急慢性中毒,严重时可导致繁殖机能异常甚至死亡[7-9]。总得来说,ZEN及其隐蔽型在动物体内的转化和毒性作用需要深入研究,以便评估其对人类和动物健康的风险,并采取相应的预防措施。因此,对ZEN及其隐蔽型的检测非常重要。
目前,国内外关于ZEN及其隐蔽型的检测方法大多集中于饲料和食品领域,包括酶联免疫法、生物传感测定法、高效液相色谱法及高效液相色谱质谱法等[9-30]。其中,酶联免疫法基于抗原-抗体与目标分子特异性结合,利用显色反应定量检测。生物传感测定法以真菌毒素抗体、适配体等生物成分为敏感元件,经分子识别并利用发生生物学反应产生的信号检测ZEN。不过,酶联免疫法和生物传感测定法作为筛选方法具有一定的局限性,存在环境条件敏感性高、可能与其他相似目标分子发生交叉反应以及导致假阳性结果等缺点[9-20]。液相色谱法对样品基质要求较高,抗干扰能力较弱,对ZEN及其隐蔽型分离和定量效果较差。近年来,应用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术进行ZEN及其隐蔽型检测的研究日趋增多,其灵敏度能满足痕量检测要求[26-30],但缺乏样本中ZEN及其隐蔽型的同步测定法。为此,本研究利用液相色谱串联四极杆线性离子阱质谱建立了同步检测动物饲料、血液和肌肉中ZEN及其隐蔽型的方法,并应用此方法对饲料及鸡血液和肌肉样品中ZEN及其隐蔽型进行了定量检测。

1 材料与方法

1.1 试验仪器和试剂

配有电喷雾电离源(ESI)的液相色谱串联四极杆线性离子阱质谱仪(Triple Quad 6500+型)购置于美国AB SCIEX公司。ZEN和ZAN标准品购自上海安谱实验科技股份有限公司;Z14G和Z14S铵盐标准品购自天津阿尔塔科技有限公司;液相色谱用乙腈和甲酸为色谱纯,采购于德国Fisher公司;其他试剂均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司;试验用水为一级水。0.22 μm微孔尼龙滤膜购自上海安谱实验科技股份有限公司。前处理吸附材料信息见表1。净化用多重吸附材料由SCX材料和FL材料以1∶1的比例混合制成。试验用饲料样品由国家饲料质量检验检测中心(北京)提供。饲喂Z14G的鸡血液和肌肉样品以及试验用空白样品(未被ZEN及其隐蔽型污染的血液和肌肉)由山东农业大学提供。
表1 吸附材料信息

Table 1 Information of adsorption materials

材料名称
Material names		 材料类型
Material types		 采购公司
Purchasing company		 规格
Specification
HLB 由二乙烯苯和N-乙烯基吡咯烷酮聚合 深圳逗点生物技术有限公司 40 μm
C18 硅胶上键合十八烷基,键端处理过 天津博纳艾杰尔科技公司 50 μm
SCX 硅胶上键合磺酸钠盐 美国安捷伦科技有限公司 40 μm
SAX 硅胶上键合卤化季铵盐 美国安捷伦科技有限公司 40 μm
Al-N 中性氧化铝 天津博纳艾杰尔科技公司 200 μm
SLE 特殊工艺处理过的硅藻土 天津博纳艾杰尔科技公司 40 μm
FL 弗洛里硅土 美国安捷伦科技有限公司 200 μm
PSA 硅胶上键合乙二胺-N-丙基 美国安捷伦科技有限公司 50 μm
Carb 石墨碳 天津博纳艾杰尔科技公司 120~400目
HMCN 多壁碳纳米管 先锋纳米有限公司 10~20 nm

1.2 质谱和色谱条件的确定

色谱柱采用BEH C18柱(柱长100 mm,内径3.0mm,填料粒度为1.7μm,采购于美国Waters公司);柱温设定为35 ℃;进样量设定为10 μL;采用梯度淋洗。相关流动相条件见表2。
表2 流动相条件

Table 2 Conditions of mobile phase %

时间
Time/min		 0.1%甲酸溶液
0.1% formic acid solution		 0.1%甲酸-乙腈溶液
0.1% formic acid-acetonitrile solution
0.0 90 10
1.0 90 10
2.0 75 25
3.0 70 30
3.1 10 90
5.0 10 90
5.1 90 10
8.0 90 10
质谱采用ESI负离子模式,分段采集,脱溶剂电压设定为3.5 kV;脱溶剂温度设为320 ℃;脱溶剂气和碰撞气均为高纯氮气,设定为50和30 arb,其余质谱条件见表3。
表3 ZEN及其隐蔽型质谱条件

Table 3 Mass spectrometry conditions of ZEN and its masked forms

毒素名称
Toxin names		 出峰时间
Peak time/min		 离子对
Ion pairs/(m/z)		 去簇电压
Declustering potential/V		 碰撞能量
CE/eV
玉米赤霉烯酮ZEN 6.801 317.2>131.08*
317.2>175.1		 100 35
30
玉米赤霉酮ZAN 6.772 319.0>205.1*
319.0>107.0		 100 28
34
玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷Z14G 6.092 397.1>317.0*
397.1>175.1		 120 10
15
玉米赤霉烯酮-14-硫酸酯Z14S 5.687 479.1>317.0*
479.1>175.1		 120 22
15

*为定量离子。

* was quantitative ion.

1.3 提取条件优化

以饲料、血液和肌肉为基质,分别考察甲醇、乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈+0.1%乙酸、乙腈+1%氨水、乙腈+0.2 mol/L磷酸盐缓冲液(pH=3.0,比例为9∶1)以及0.2 mol/L磷酸溶液等组合的提取效果。分别将ZEN及其隐蔽型标准溶液加入空白饲料、血液和肌肉样品,配制成100 μg/kg的ZEN及其隐蔽型的饲料、血液和肌肉样品。称取适量样品,分别加入上述不同类型的提取溶剂,振荡提取30 min,上机检测。

1.4 多重机制杂质吸附净化条件选择

本试验选取了10种不同的吸附材料(具体信息见表1),评估对饲料、血液和肌肉组织中ZEN及其隐蔽型的净化和回收效果。称取空白饲料、血液和肌肉20 g,加入20 mL乙腈+0.2 mol/L磷酸盐缓冲液,振荡提取30 min,9 400×g离心5 min。分别吸取3 mL上清液于10 mL离心管中,加入1 μg/mL ZEN及其隐蔽型标准溶液0.3 mL,再分别加入100 mg各种吸附材料,漩涡混合30 s,在摇床上振荡15 min,9 400×g离心5 min,过膜,上机测定。通过比较加标样品(即加入了吸附材料的样品)的测定值与空白对照样品(即未加吸附材料的样品)的测定值来计算回收率(它反映了吸附材料对目标化合物的吸附效率,进而可以用来评价不同吸附材料的性能)。

1.5 基质效应、线性方程、检出限(LOD)和定量限(LOQ)

本研究采用处理过的空白饲料、血液和肌肉样品提取液,作为稀释剂来配制成浓度分别为1、2、5、10、20、50和100 μg/L的基质混合标准溶液,与直接使用流动相配制的标准溶液进行比较分析,确定基质效应。以其定量离子色谱峰面积与相应浓度绘制标准曲线。根据定量离子色谱峰的3倍信噪比设定检出限,定量限则依据10倍信噪比来确定。

1.6 回收率

选取空白饲料、血液和肌肉样品,加入已知量的ZEN及其隐蔽型标准溶液,从而制备一系列具有不同含量(分别为5、100和1 000 μg/kg)的测试样品,每个系列准备18个相同的样品。按照本试验所开发的方法进行样品测定,并对批内和批间的回收率和相对标准偏差(RSD)进行计算,从而评估样品前处理及分析方法的精密度和准确性。

1.7 实际样品检测

1.7.1 提取

饲料样品:称取5 g饲料样品,置于50 mL离心管中,加入20 mL乙腈+0.2 mol/L磷酸盐缓冲液,于往返式垂直型振荡器上提取30 min,放入离心机中以9 400×g条件离心5 min。
血液和肌肉:移取1.0 mL血液样品或称取1.0 g肌肉样品,置于10 mL离心管中,加入4 mL乙腈+0.2 mol/L磷酸盐缓冲液,于往返式垂直型振荡器上提取30 min,放入离心机中以9 400×g条件离心5 min。

1.7.2 净化

移取3 mL上清液,加入装有50 mg无水硫酸钠和100 mg多重吸附材料的10 mL离心管中,用漩涡仪混合30 s,放入离心机中9 400×g离心5 min。将上清液在40 ℃下氮气吹干,加入0.5 mL初始流动相,用漩涡仪混合30 s,过0.22 μm尼龙滤膜,待测。

2 结果与分析

2.1 质谱和色谱条件确定

将ZEN及其隐蔽型标准溶液通过微量注射泵注入质谱仪用以识别分子离子峰。结果显示,在ESI负离子模式下,ZEN及其隐蔽型展现出较强的响应强度,其主要的分子离子峰表示为[M-H]-,通过母离子全扫描获得子离子信息,进一步确定最佳的去簇电压和碰撞能量等关键参数。色谱采用0.1%甲酸与乙腈组合的流动相,并采取梯度洗脱的方式,能够实现良好的色谱峰形状,并且能在8 min之内有效地分离出ZEN及其隐蔽型。具体的色谱图如图1所示。
图1 ZEN及其隐蔽型离子流色谱图

Fig.1 Ion flow chromatograms of ZEN and its masked forms

2.2 不同溶剂组合的提取效果

本研究考察不同溶剂组合对样品中ZEN及其隐蔽型的提取效果,结果如图2所示,采用乙腈+0.2 mol/L磷酸盐缓冲液作为提取剂时,ZEN及其隐蔽型的回收率均超过85%。
图2 不同提取溶液对饲料、血液和肌肉中ZEN及其隐蔽型的提取效果

ZEN:玉米赤霉烯酮 zearalenone;ZAN:玉米赤霉酮 zearalanone;Z14G:玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷 zearalenone-14-glucoside;Z14S:玉米赤霉烯酮-14-硫酸酯 zearalenone-14-sulfate。图3和图4同 the same as Fig.3 and Fig.4。

Fig.2 Extraction effects of different extraction solutions on ZEN and its masked forms in feed, blood and muscle

2.3 多重机制杂质吸附材料净化结果

本试验评估了10种不同的多重机制杂质吸附材料对饲料、血液和肌肉中ZEN及其隐蔽型的净化和回收效果,结果如图3所示,部分吸附材料处理后的样品溶液的回收率高于空白提取液的回收率,经SCX和FL材料处理后的样品具有较好的回收率。因此,选择SCX和FL材料作为多重机制杂质吸附的组成材料进行混合后使用。在进一步的研究中,本试验对多种材料的不同比例组合进行了探索,旨在找出最佳的SCX和FL配比以实现最有效的杂质去除和最小化的基质效应。根据基质净化效果,确定了SCX和FL材料的比例为1∶1。然后,考察了在饲料、血液和肌肉提取液中分别加入10、20、50、100、200和500 mg吸附材料后的净化效果,以确定最佳的吸附剂量,结果如图4所示。
图3 不同吸附材料对ZEN及其隐蔽型净化能力比较

Fig.3 Comparison of purification capacity of different adsorbent materials for ZEN and its masked forms

图4 不同剂量吸附材料对饲料、血液和肌肉的净化效果

Fig.4 Purification effects of different doses of adsorbent materials on feed, blood and muscle

2.4 基质标准曲线线性方程以及检测检出限和定量限

鉴于饲料、血液和肌肉样品的成分相对复杂,在应用LC-MS/MS技术进行检测时,存在明显的基质效应现象,影响对分析准确性。为解决这一问题,本试验采用了处理过的空白饲料、血液和肌肉样品提取液,作为稀释剂来配制混合标准溶液,与直接使用流动相配制的标准溶液进行比较分析。由表4可知,饲料、血液和肌肉中ZEN及其隐蔽型存在基质抑制效应;为了抵消基质效应,本研究采用建立基质校准曲线的方法来进行精确定量,线性方程决定系数(R2)均大于0.99;此外,检出限为0.62~1.72 μg/kg,定量限为2~5 μg/kg。
表4 ZEN及其隐蔽型的线性方程、检出限和定量限

Table 4 Linear equations, LOD and LOQ of ZEN and its masked forms

样品类型
Sample types		 毒素名称
Toxin names		 线性方程
Linear equations		 决定系数
R2		 基质效应
Matrix effect/%		 检出限
LOD/
(μg/kg)		 定量限
LOQ/
(μg/kg)

饲料
Feed		 ZEN y=7 794.97x+2 716.61 0.993 0 21.8 0.65 2
ZAN y=8 587.30x+5 023.90 0.995 2 14.2 0.73 2
Z14G y=6 845.04x+3 005.43 0.997 4 16.4 1.25 4
Z14S y=2 249.85x+5 036.35 0.999 4 18.7 1.72 5

血液
Blood		 ZEN y=3 347.59x+8 062.58 0.991 5 4.1 0.63 2
ZAN y=2 041.62x+7 703.49 0.991 5 6.2 0.73 2
Z14G y=515.78x+9 522.18 0.999 1 6.4 1.35 4
Z14S y=9 038.50x+3 155.01 0.999 1 9.4 1.53 5

肌肉
Muscle		 ZEN y=6 932.03x+4 370.86 0.999 0 12.0 0.62 2
ZAN y=1 258.28x+6 484.93 0.998 9 15.8 0.65 2
Z14G y=3 023.93x+3 813.20 0.993 0 8.9 1.22 4
Z14S y=5 989.24x+1 922.35 0.995 2 9.2 1.61 5

ZEN:玉米赤霉烯酮 zearalenone;ZAN:玉米赤霉酮 zearalanone;Z14G:玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷 zearalenone-14-glucoside;Z14S:玉米赤霉烯酮-14-硫酸酯 zearalenone-14-sulfate。表5同 the same as Table 5。

y为定量离子色谱峰面积,x为相应浓度。y was peak area of quantitative ion chromatography, and x was corresponding concentration.

2.5 回收率和精密度

回收率和精密度试验结果见表5,本研究所采用的方法在批内及批间试验中展现了高度的可靠性和重现性。ZEN及其隐蔽型的回收率为81.7%~104.7%,而相对标准偏差保持在20%以下,充分证明该方法不仅符合分析精度的要求,而且还具备优秀的精密度和准确性。
表5 回收率和精密度试验结果

Table 5 Recovery rate and precision test results (n=6) %

样品类型
Sample
types		 毒素名称
Toxin
names		 批内回收率±相对标准偏差
Intra recovery rate±RSD		 批间回收率±相对标准偏差
Inter recovery rate±RSD
5 μg/kg 100 μg/kg 1 000 μg/kg 5 μg/kg 100 μg/kg 1 000 μg/kg

饲料
Feed		 ZEN 82.6±11.0 96.5±4.5 101.3±7.0 88.5±3.3 90.6±9.9 91.1±4.3
ZAN 93.3±11.2 82.2±10.1 85.7±9.7 85.8±15.7 92.8±5.7 93.4±6.5
Z14G 81.9±3.4 95.8±9.7 83.9±11.6 99.3±9.3 102.7±10.8 87.8±3.5
Z14S 86.2±13.4 98.3±13.9 84.4±14.2 104.5±5.2 86.8±7.9 83.8±12.9

血液
Blood		 ZEN 99.4±3.0 98.0±6.3 100.0±11.3 83.5±13.4 98.8±9.7 83.4±12.1
ZAN 85.1±7.3 82.6±9.8 87.3±6.6 93.0±15 99.4±14.8 104.7±15.7
Z14G 81.7±15.7 94.2±3.9 91.3±15.9 95.6±11.5 90.9±13.4 87.2±15.9
Z14S 100.0±10.5 85.5±5.6 89.7±9.0 94.4±3.7 86.8±11.1 94.7±15.5

肌肉
Muscle		 ZEN 98.3±13.8 85.4±9.5 103.1±9.9 90.5±6.6 93.0±12.6 85.3±11.8
ZAN 101.5±14.8 87.4±3.6 84.8±4.7 87.0±10.5 82.1±4.8 84.5±6.2
Z14G 82.6±11.0 96.5±4.5 101.3±7.0 88.5±3.3 90.6±9.9 91.1±4.3
Z14S 93.3±11.2 82.2±10.1 85.7±9.7 85.8±15.7 92.8±5.7 93.4±6.5

2.6 实际样品检测

按上述方法对50份饲料样品进行检测,其中26份样品中检出ZEN,其含量为13.5 ~5 617.0 μg/kg;9份样品中检出Z14S,其含量为5.3~114.6 μg/kg;17份样品中检出Z14G,其含量为35.0~554.6 μg/kg;5份样品中检出ZAN,其含量为13.0~52.4 μg/kg。由此可见,饲料中ZEN及其隐蔽型含量差异比较明显,饲料中ZEN和Z14G的危害应值得关注。
对6份阳性鸡血液样品和6份阳性肌肉样品进行检测,血液样品检出ZEN、Z14G和ZAN,含量为5.3~14.6 μg/L;肌肉样品检出ZEN和ZAN,含量为5.3~11.4 μg/kg。

3 讨论

3.1 色谱条件的确定

在关于液相色谱法检测ZEN及其隐蔽型的文献[22-30]中,基础流动相条件普遍采用含甲酸或乙酸的水溶液与一定比例的甲醇或乙腈溶液混合。本研究表明,采用0.1%甲酸与乙腈组合的流动相,并采取梯度洗脱的方式,能在8 min之内有效地分离出ZEN及其隐蔽型。相较于以往耗时30 min分析ZEN及其隐蔽型的液相色谱方法,分析时间的显著缩减带来溶剂消耗量与废液产生量的双重减少,从而有效降低分析成本。

3.2 提取条件的优化

本研究考察不同溶剂组合对样品中ZEN及其隐蔽型的提取效果,发现甲醇虽然具有良好的提取效率,但同时会提取出多种杂质,这些杂质的存在会对后续的净化造成干扰,因此不是最佳选择。此外,虽然氯仿对ZEN的提取效果表现良好,但对ZEN的隐蔽型提取效果不佳,导致检测结果不尽人意。相比之下,乙腈对ZEN及其隐蔽型都显示出了较高的回收率,既可以保证提取效率高,而且不会引入过多的干扰成分。基于这些考虑,选择乙腈作为提取溶剂。
为了提升回收效率,本试验探究了不同磷酸盐缓冲液与乙腈比例对提取过程的影响。结果表明,当在提取液中添加一定比例的水溶液后,Z14G和Z14S的回收率能够提升至80%以上。这一改进的原因在于Z14G和Z14S具有一定的水溶性,适量的水能够促进其提取效率。因此,最终确定乙腈+0.2 mol/L磷酸盐缓冲液作为提取ZEN及其隐蔽型的最优选择。

3.3 多重机制杂质吸附净化的条件选择

在现有的研究中,通常采用固相萃取(SPE)和QuEChERS方法来净化和富集样品中的ZEN。然而,基于本研究的实际操作,笔者观察到,对于饲料、血液和肌肉这3种不同的样品基质,使用SPE并不能提供有效的净化效果。此外,传统的QuEChERS吸附剂(例如PSA、C18)在处理这些特定类型的样品时,其净化效果也不尽如人意。鉴于此,需要探索新的材料,以便在去除复杂基质中杂质的同时提高ZEN及其隐蔽型的回收率。不同的材料对饲料、血液和肌肉组织中ZEN及其隐蔽型的净化和回收效果不同,虽然部分吸附材料对个别基质样品中的ZEN有明显的富集作用,但是对其他基质中的隐蔽型ZEN吸附率不能达到50%,无法作为富集材料使用。部分吸附材料处理后的样品溶液的回收率高于空白提取液(回收率>100%),这是由于这些材料能吸附杂质和一些金属干扰,降低了相关基质影响所致。结合试验数据综合分析结果以及对材料性质的分析可知,SCX吸附材料是以硅胶为基质的强阳离子交换萃取材料,键合有苯磺酸基团,由于SCX中苯环的存在,非极性作用较强,并且主要保留机理仍为强阳离子交换作用,这种有双重特性的吸附剂非常适合吸附有阳离子和非极性基团的化合物;FL吸附材料由二氧化硅、氧化镁和硫酸钠等多种成分组成,具有强极性和弱碱性,适用于从非水溶液中吸附低极性和中等极性化合物,并且存在物理吸附作用机理。它们通过多种作用机制共同工作,能有效地从饲料、血液和肌肉样品中去除各种干扰杂质,显著提升样品的净化水平。因此,最终试验采用多重机制杂质吸附技术来净化样品。将各种材料按不同比例添加进行净化研究,根据基质净化效果,确定了SCX和FL材料的比例为1∶1,既能有效吸附杂质,又可降低基质效应。
继前述研究之后,本试验进一步探究了不同剂量的吸附材料对样品净化效率的影响,当吸附材料的投入量达到100 mg时,对于所有类型的基质样品,其净化效率已趋近于饱和,继续增加吸附剂的使用量并未显著增强对杂质的去除效果。基于此,本试验确立了100 mg作为吸附材料的适宜剂量。此举不仅能够显著消除基质中潜在干扰物对分析物色谱行为的影响,而且有效规避了杂质可能对色谱系统造成的损害风险。

3.4 方法性能

目前,关于血液和肌肉组织中ZEN及其隐蔽型代谢产物的检测方法研究在国内外尚属罕见。鉴于传统提取纯化技术常面临基质干扰的挑战,对现有的提取纯化流程实施进一步优化显得尤为必要。本研究创新性地结合了多重机制杂质吸附技术与LC-MS/MS,实现了对饲料、血液和肌肉样品中ZEN及其隐蔽型代谢产物的高效、准确检测。该方法定量限为2~5 μg/kg,加标回收率为81.7%~104.7%,并显著提升了检测方法的精密度和准确性。通过实际样品测试不仅证实了所建方法的可靠性,还彰显了其实用性。

4 结论

本研究成功开发了一种基于液相色谱串联四极杆线性离子阱质谱高效测定饲料、血液和肌肉组织中ZEN及其隐蔽型化合物含量的分析方法。经验证,该方法展现出优异的线性动态范围,同时在回收率、相对标准偏差、检出限以及定量限等方面均达到了对饲料、血液和肌肉中ZEN及其隐蔽型含量测定的要求。应用此方法对实际样品进行分析,分析结果显示,在饲料样品中检出ZEN、Z14G、Z14S和ZAN;在血液样品中检出ZEN、Z14G和ZAN;而在肌肉样品中仅检出ZEN和ZAN。这些结果表明,所开发的方法适用于饲料、血液和肌肉中ZEN及其隐蔽型的定量分析。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
ROPEJKO K, TWARUŻEK M. Zearalenone and its metabolites-general overview,occurrence,and toxicity[J]. Toxins, 2021,35(1):35.

[2]
LIU J D, APPLEGATE T. Zearalenone (ZEN) in livestock and poultry:dose,toxicokinetics,toxicity and estrogenicity[J]. Toxins, 2020, 12(6):377.

[3]
BERTHILLER F, CREWS C, DALL’ASTA C, et al. Masked mycotoxins:a review[J]. Molecular Nutrition & Food Research, 2013,57:165-186.

[4]
FAISAL Z, FLISZÁR-NYÚL E, DELLAFIORA L, et al. Cyclodextrins can entrap zearalenone-14-glucoside:interaction of the masked mycotoxin with cyclodextrins and cyclodextrin bead polymer[J]. Biomolecules, 2019,9(8):354.

[5]
YU H L, ZHANG J H, CHEN Y X, et al. Zearalenone and its masked forms in cereals and cereal-derived products:a review of the characteristics,incidence,and fate in food processing[J]. Journal of Fungi, 2022, 8(9):976.

[6]
MANOVA R, MLADENOVA R. Incidence of zearalenone and fumonisins in Bulgarian cereal production[J]. Food Control, 2009, 20(4):362-365.

[7]
RUAN H N, WANG Y Y, ZHANG J, et al. Zearalenone-14-glucoside specifically promotes dysplasia of gut-associated lymphoid tissue:a natural product for constructing intestinal nodular lymphatic hyperplasia model[J]. Journal of Advanced Research, 2023,52:135-150.

[8]
阮豪南. 隐蔽型真菌毒素玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷的毒性释放机制研究[D]. 博士学位论文. 北京: 北京协和医学院, 2023.

RUAN H N. Study on the toxic release mechanism of masked mycotoxin zearalenone-14-glucoside[D]. Ph.D.Thesis. Beijing: Peking Union Medical College, 2023. (in Chinese)

[9]
谭红霞. 基质结合态隐蔽型玉米赤霉烯酮结合与转化的分子机制[D]. 博士学位论文. 重庆: 西南大学, 2022.

TAN H X. Molecular mechanism for the binding and transformation of matrix-bound masked zearalenone[D]. Ph.D. Thesis. Chongqing: Southwest University, 2022. (in Chinese)

[10]
KELLER J, BORZEKOWSKI A, HAASE H, et al. Toxicityassay for citrinin,zearalenone and zearalenone-14-sulfate using the nematode Caenorhabditis elegans as model organism[J]. Toxins, 2018, 10(7):284.

[11]
李晓波, 李慧娟, 宋鸽, 等. 竞争性酶联免疫法快速检测高产奶牛精料补充料中玉米赤霉烯酮[J]. 食品安全质量检测学报, 2020, 11(1):280-284.

LI X B, LI H J, SONG G, et al. Rapid detection of zearalenone in high-yielding dairy concentrate supplements by competitive enzyme-linked immunosorbent assay[J]. Journal of Food Safety & Quality, 2020, 11(1):280-284. (in Chinese)

[12]
JING X D, YU S, ZHANG G G, et al. Sensitive fluorescence ELISA for the detection of zearalenone based on self-assembly DNA nanocomposites and copper nanoclusters[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2024, 416(4):983-992.

DOI PMID

[13]
TIAN J, LUO J Y, QIN J A, et al. Preparation of a broad-specificity antibody against zearalenone and its primary analogues and development of immunoassay of coicis semen and related products[J]. Journal of Food Science, 2023, 88(6):2723-2734.

DOI PMID

[14]
HASSANI S, MAGHSOUDI A S, AKMAL M R, et al. A novel approach to designing electrochemical aptamer-based biosensor for ultrasensitive detection of zearalenone as a prevalent estrogenic mycotoxin[J]. Current Medicinal Chemistry, 2022, 29(37):5881-5894.

[15]
NOLAN P, AUER S, SPEHAR A, et al. Evaluation of mass sensitive micro-array biosensors for their feasibility in multiplex detection of low molecular weight toxins using mycotoxins as model compounds[J]. Talanta, 2021,222:121521.

[16]
SUN Y J, SONG S S, WU A H, et al. A fluorescent paper biosensor for the rapid and ultrasensitive detection of zearalenone in corn and wheat[J]. Analytical Methods, 2021, 13(35):3970-3977.

DOI PMID

[17]
XU Y C, XIONG M, YAN H. A portable optical fiber biosensor for the detection of zearalenone based on the localized surface plasmon resonance[J]. Sensors and Actuators B:Chemical, 2021,336:129752.

[18]
齐攀, 李仕萍, 钟金钢, 等. 玉米赤霉烯酮的表面等离子体共振芯片无标记快速测定[J]. 农业机械学报, 2018, 49(5):355-360.

QI P, LI S P, ZHONG J G, et al. Label-free and rapid determination of zearalenone by surface plasmon resonance biochip[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(5):355-360. (in Chinese)

[19]
谭红霞, 马良, 郭婷, 等. 玉米赤霉烯酮新型生物传感器检测技术研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2019, 45(2):240-246.

DOI

TAN H X, MA L, GUO T, et al. Research progress of biosensor technology for detecting zearalenone[J]. Food and Fermentation Industries, 2019, 45(2):240-246. (in Chinese)

DOI

[20]
DENG S L, TAN W Y, XIONG Y L, et al. Selective adsorption of zearalenone by a novel magnetic molecularly imprinted carbon nanomaterial[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2024,31:30484-30496.

[21]
MAZAHERI M, MAYMAND M M, GILASGAR A, et al. Quantification of the zearalenone in maize oil with no clean-up[J]. Food Control, 2021,127:108166.

[22]
RAHMANI A, JINAP S, SOLEIMANY F. Validation of the procedure for the simultaneous determination of aflatoxins ochratoxin A and zearalenone in cereals using HPLC-FLD[J]. Food Additives & Contaminants. Part A:Chemistry, Analysis,Control,Exposure & Risk Assessment, 2010, 27(12):1683-1693.

[23]
KOCH M, MAUCH T, RIEDEL J. Development of a hydrazine-based solid-phase extraction and clean-up method for highly selective quantification of zearalenone in edible vegetable oils by HPLC-FLD[J]. Toxins, 2022, 14(8):549.

[24]
DUCA R C, BRAVIN F, DELAFORGE M, et al. Development of a new HPLC method used for determination of zearalenone and its metabolites in broiler samples.Influence of zearalenone on the nutritional properties of broiler meat[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009, 57(22):10497-10504.

[25]
DE ANDRÉS F, ZOUGAGH M, CASTAÑEDA G, et al. Determination of zearalenone and its metabolites in urine samples by liquid chromatography with electrochemical detection using a carbon nanotube-modified electrode[J]. Journal of Chromatography A, 2008, 1212(1/2):54-60.

[26]
VENDL O, BERTHILLER F, CREWS C, et al. Simultaneous determination of deoxynivalenol,zearalenone,and their major masked metabolites in cereal-based food by LC-MS-MS[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2009, 395(5):1347-1354.

[27]
LIJALEM Y G, GAB-ALLAH M A, YU H, et al. Occurrence of zearalenone and its major metabolites in cereal flour from Korea[J]. Food Additives & Contaminants. Part A:Chemistry, Analysis,Control,Exposure & Risk Assessment, 2023, 40(5):675-687.

[28]
ZÖLLNER P, BERNER D, JODLBAUER J, et al. Determination of zearalenone and its metabolites alpha- and beta-zearalenol in beer samples by high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography. B:Biomedical Sciences and Applications, 2000, 738(2):233-241.

[29]
BERTHILLER F, WERNER U, SULYOK M, et al. Liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) determination of phase Ⅱ metabolites of the mycotoxin zearalenone in the model plant Arabidopsis thaliana[J].Food Additives & Contaminants, 2006, 23(11):1194-1200.

[30]
JODLBAUER J, ZÖLLNER P, LINDNER W. Determination of zearalenone and its metabolites in urine and tissue samples of cow and pig by LC-MS/MS[J]. Mycotoxin Research, 2000,16 (Suppl.2):174-178.

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