張曉萍,劉笑笑,苗 菊
(1.蘭州市食品藥品檢驗所,甘肅 蘭州 730050;2.甘肅省種植中藥材外源性污染物監(jiān)測工程研究中心,甘肅 蘭州 730050;3.甘肅醫(yī)學(xué)院,甘肅 平?jīng)?744000)
中醫(yī)藥體現(xiàn)了中華民族的博大智慧,隨著我國中醫(yī)藥事業(yè)的不斷發(fā)展,中藥材的需求和使用量日益攀升,同時中藥的安全性問題也受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,其中真菌毒素殘留引起中藥材及其制品質(zhì)量發(fā)生變化是主要因素之一。研究表明,黃曲霉毒素具有很強的毒性和致癌性,中藥材在其種植、采收、運輸和貯藏過程中,每個環(huán)節(jié)都可能因為操作方法不當而被黃曲霉毒素污染,從而導(dǎo)致大量黃曲霉毒素的生長和積累,這將直接影響中藥的質(zhì)量與療效,極大地危害著人們的身體健康,并且使中藥的質(zhì)量與使用安全得到了限制。目前,對于食品中黃曲霉毒素的相關(guān)研究較多,并且在防控措施、限量標準等方面都做了規(guī)定,但對中藥中黃曲霉毒素污染的系統(tǒng)研究尚不夠深入。因此,關(guān)注中藥材、中藥飲片及其制劑中黃曲霉毒素的污染狀況,對中藥的安全性保證有著不容忽視的意義。對黃曲霉毒素的危害及中藥中黃曲霉毒素的分析技術(shù)的研究進展進行綜述,并進行相關(guān)的展望,以期為黃曲霉毒素的準確測定提供參考。
黃曲霉毒素(Aflatoxin,AFT)是由黃曲霉素(Aspergillus flavus)和寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)等菌株產(chǎn)生的雙呋喃環(huán)毒素,是一類真菌毒素[1],迄今為止已發(fā)現(xiàn)其代謝產(chǎn)物有20 余種,分別命名為A1、B2、B2a、B3、G1、G2、G2a、M1、M2、M2a、Re、P1、Q1、毒醇H 等[2],其基本結(jié)構(gòu)是一個氧雜萘鄰?fù)鸵粋€雙氫呋喃環(huán),前者通常被認為與致癌作用有關(guān),后者是毒性結(jié)構(gòu),其代謝產(chǎn)物在分子結(jié)構(gòu)上十分接近,目前化學(xué)結(jié)構(gòu)已明確的有12 種[3],目前研究較多的是B 族,G 族,M 族的B1,B2,G1,G2,M1,M2,其化學(xué)分子式分別為C17H12O6、C17H14O6、C17H12O7、C17H14O7、C17H12O7、C17H2O7,其中以黃曲霉毒素B1的毒性最為劇烈,其毒性約是氰化鉀的10 倍,砒霜的68 倍,肝毒性和致癌性也最強,極毒量為1000μg/kg,可致人死亡[4];1993 年,世界衛(wèi)生組織的癌癥研究機構(gòu)把AF 劃定為一類致癌物,屬于劇毒物質(zhì)[5]?!吨腥A人民共和國藥典》2015 年版規(guī)定了陳皮、蓮子、桃仁、僵蠶、大棗、地龍等19 味藥材的黃曲霉毒素限量,限度為黃曲霉毒素B1不得超過5μg/kg,黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2的總量不得超過10μg/kg,規(guī)定的凈化方式為免疫親和柱凈化,高效液相色譜或液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測。
前處理是對樣品進行分析的主要步驟,此過程所需的時間較長,一個正確的前處理方法直接影響著檢測結(jié)果的準確性和靈敏度,同樣,此過程也容易對測量結(jié)果造成誤差。由于中藥樣品基質(zhì)的復(fù)雜性,以及其所含黃曲霉毒素含量高低的影響,在儀器分析前采取適當?shù)臉悠非疤幚砑夹g(shù)對目標物進行提取、凈化是很有必要的[6]。
進行一次效果較好提取的前提是,提取充分且所提取物質(zhì)中含有的非目標組分盡量少,這將有利于進行后續(xù)的分離和純化。黃曲霉毒素寄生在中藥基質(zhì)的各個角落,需要不同提取方法進行提取。目前常用的提取方法主要有振搖提取法、超聲提取法、高速均質(zhì)提取法等[7]。
振搖提取法是一種最基本的提取方法,其優(yōu)點是樣本稀釋后會大幅度增加液體的流動性,從而使提取效率得到提高,且使樣本不被破壞,但對于不同基質(zhì)的中藥黃曲霉毒素,其提取率差別較大。楊小麗等[8]測定動物類藥材中的黃曲霉毒素,樣品提取采用振搖提取法,在水平搖床上振搖提取40 分鐘,免疫親和柱凈化后用HPLC-FID 測定,結(jié)果黃曲霉毒素的平均回收率為78.8%~106.7%。
高速均質(zhì)提取法是借助于均質(zhì)機器,將樣品與提取溶劑混合后高速旋轉(zhuǎn),使兩者充分接觸,從而將中藥中的黃曲霉毒素提取出來。但是高速攪拌可能會破壞提取物的分子結(jié)構(gòu)。
超聲提取法是利用超聲波的一系列作用與效應(yīng)使細胞內(nèi)有效物質(zhì)快速釋放、擴散和溶解,以此來提高提取效率,但由于此法破碎力較強,所以雜質(zhì)也較多。周穎等[9]用固相萃取-液相色譜-質(zhì)譜法測定益母草中的7 種真菌毒素,對比考察了超聲和均質(zhì)兩種提取方式,結(jié)果表明,超聲和均質(zhì)提取的回收率基本相當。
凈化樣品是黃曲霉毒素分析中的重要步驟,凈化是指在檢測前,為了提高檢測結(jié)果的靈敏度,在不損失或盡量少的損失待測黃曲霉毒素的前提下,去除干擾雜質(zhì),如蛋白質(zhì)、脂肪、色素等的過程。由于中藥基質(zhì)的不同,以及所含毒素微量的原因,樣品的凈化也是測定黃曲霉毒素的難點所在。目前常用的凈化方法主要為免疫親和柱凈化法、固相萃取柱凈化法及QuEChERS 法等。
免疫親和層析(Immune Affinity Column,IAC)法的原理是抗原抗體反應(yīng),免疫親和柱內(nèi)連接著抗體,樣本中經(jīng)過提取的黃曲霉毒素,在通過含有AFT特異抗體的免疫親和柱時,黃曲霉毒素交聯(lián)在層析遞質(zhì)中的抗體上[10]。這種凈化方法操作簡便,特異性和選擇性強,且回收率高,但價格昂貴?!吨腥A人民共和國藥典》2015 版四部黃曲霉測定法規(guī)定黃曲霉毒素的凈化采用此方法[11]。張玉蓮等[12]選用免疫親和柱凈化,HPLC-FLD 法測定天麻藥材中黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2的含量。結(jié)果表明,該檢測方法線性關(guān)系良好(r>0.9985),回收率在87%~108%之間。B1、B2、G1、G2的精密度分別為1.3%、0.9%、3.5%、2.9%,檢出限分別為0.23μg/kg、0.15μg/kg、0.44μg/kg、0.30μg/kg。
固相萃取柱 (SPE,Solid Phase Extraction)凈化法的原理是選擇性吸附與選擇性洗脫的液相色譜法。慣用的方法是使待測樣品溶液通過固相萃取小柱,先使被測組分被吸附,然后再使用適宜強度的溶劑沖洗,除去其余雜質(zhì),最后用少量溶劑洗脫被測組分;也可以讓被測物流出而選擇性的吸附干擾雜質(zhì),或?qū)烧咄瑫r被吸附,再使用合適的溶劑選擇性洗脫被測物質(zhì)。但此法的缺點是專一性差,不能充分凈化痕量黃曲霉毒素。Han 等[13]用0.9g 的氧化鋁和1.6g 的硅膠為填料,自制一種多功能凈化柱,用于中藥中6 種黃曲霉毒素的凈化,采用HPLC-MS 測定,結(jié)果6 種黃曲霉毒素的平均回收率為85.6%~117.6%,相對平均偏差為1.3%~16.1%。
QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe) 法原理與固相萃取 (Solid Phase Extraction,SPE)、高效液相色譜法 (High Performance Liquid Chromatography,HPLC)原理相似,都是利用吸附劑吸附雜質(zhì)的原理,從而達到凈化的目的,主要用于痕量組分的分析。QuEChERS 方法操作簡單,分析速度快,精確度和準確度高,溶劑使用量少且乙腈加入后密閉,對操作人員的安全性高,污染小,但去除雜質(zhì)的效果較差是其缺點。操作步驟可以簡單的歸納為:①樣品粉碎;②加入乙腈提取、分離;③加入硫酸鎂等鹽類除水;④加入乙二胺-N-丙基硅烷等吸附劑去除雜質(zhì);⑤上清液進行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測。李春等[14]將何首烏粉碎后的藥粉中加入水、經(jīng)驗證的提取效果最好的含1%乙酸的乙腈溶液渦旋,再加入4 種固體試劑,超聲處理,檢測4 種AF 類毒素,同時驗證了此法為集提取、凈化為一體的方法,在很大程度上節(jié)省了檢測時間。
黃曲霉毒素的檢測從最開始的以薄層色譜掃描法(TLC)為主,發(fā)展到了用高效液相色譜法(HPLC)來檢測,再到免疫學(xué)方法等,這些進展都和新儀器、新的化學(xué)檢測技術(shù)的應(yīng)用密不可分。這些新的檢測分析方法的快速應(yīng)用,使得黃曲霉毒素的測定有了更多的選擇機會,也為不同檢測目的提供了更多適宜的檢測方法。目前采用的方法主要有薄層色譜法、高效液相色譜法、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。
薄層色譜法是用來測定黃曲霉毒素的經(jīng)典方法之一,在1990 年時被收錄在AOAC 標準中,這種檢測方法的原理是利用黃曲霉毒素或其代謝產(chǎn)物在固定相和流動相中的有很大的分配系數(shù)的差異,將待測樣品通過提取、過柱、層析、洗脫、濃縮、薄層等一系列的方法進行分離,然后在365nm 的紫外波長下,使黃曲霉毒素產(chǎn)生特定顏色的熒光,最后將檢測出來的熒光與標準品的熒光進行比較,從而測定黃曲霉毒素的量,不同的衍生物分別顯示不同的熒光[15]。TLC 法所需設(shè)備簡單,費用低,但由于其提取物易含較多雜質(zhì)且前處理繁瑣,特異性和靈敏度較差,且測定黃曲霉毒素專一性不夠,已經(jīng)越來越不適合當前時代分析的要求了[16],目前多用于黃曲霉毒素化學(xué)分析法的一般佐證。
高效液相色譜法(HPLC)的檢測原理是基于高效液相色譜儀加柱后衍生系統(tǒng)進行分離,然后用熒光檢測器(FLD)進行檢測。HPLC 檢測,在確保準確度的前提下,還具有快捷、穩(wěn)定和靈敏的優(yōu)點,是目前常用來檢測黃曲霉素的方法之一[17]。基于對B1,G1 靈敏度不高,所以采用反相液相色譜法(RPLC)來測定。RPLC 系統(tǒng)易操作,流動相毒性低,且不易受沸點,熱穩(wěn)定性和分子量等的限制,可同時分析樣品中不同的黃曲霉素衍生物,如B1、B2、G1、G2、M1,近幾年內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用[18]。但是其柱前柱后衍生分析時間長,易出現(xiàn)假陽性。對于柱前的衍生,可用免疫親和柱和HPLC 聯(lián)用,比單用的效果更佳,柱后的衍生可用LC—MS。
LC—MS 是最近幾十年來發(fā)展起來的檢測技術(shù),是一種集高效分離與多組分定性、定量于一體的聯(lián)用檢測技術(shù),這種聯(lián)用檢測技術(shù)在HPLC 原有快速、靈敏、準確的基礎(chǔ)上,很大的提高了檢測的靈敏性及檢測結(jié)果的特異性。由于其能夠精確檢測黃曲霉素含量的特點,是目前為止最權(quán)威的檢測技術(shù)[19]。這種技術(shù)的發(fā)展使得對復(fù)雜物質(zhì)的成分分離與檢測向著高效率和高可靠性的方向發(fā)展。李洪波[20]等采用了高效液相色譜聯(lián)用質(zhì)譜法來測定玉米中的AFB1,其測定結(jié)果顯示,黃曲霉素在不同種的玉米樣品中的檢測限為0.5μg/kg,在0.2~5.0ng/ml 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。雖然此種方法有著顯著的優(yōu)勢,但因為其設(shè)備操作復(fù)雜,對操作人員要求高,且儀器價格昂貴,這成為一直以來阻礙此種檢測方法普遍使用的原因。
免疫學(xué)方法是目前比較有效的用來檢測黃曲霉毒素的方法,其檢測方法的種類分類很多,以下介紹幾種經(jīng)常用來檢測黃曲霉毒素的方法,包括金標免疫層析法(GICA)、酶聯(lián)免疫法(ELISA)、微柱篩選法。
酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)是于20 世紀70 年代新開發(fā)出來的用于檢測病毒的免疫檢測技術(shù),是由瑞典學(xué)者ENGVALL 和PERLMAN,荷蘭學(xué)者VAN WEEMAN 幾個人最早同時提出的[21]。在這種方法的使用初期,主要用來檢測病毒,到了70 年代中后期的時候才逐漸應(yīng)用到了真菌毒素的檢測方面[22]。ELISA 的檢測原理是,抗原或抗體吸附劑與用酶標記的抗體或抗原和標本中的待測物發(fā)生特異的免疫學(xué)反應(yīng),然后用測定酶活力的方法來增加此種檢測方法的敏感度[23]。常用雙抗體夾心和競爭法來測定黃曲霉素的含量[24]。其優(yōu)點是檢測速度快,強特異性,提取步驟簡便,成本較低,特別適用于監(jiān)測黃曲霉毒素污染的大量樣品的篩查。但由于酶本身具有的性質(zhì),其活性易受各種反應(yīng)條件的影響,從而導(dǎo)致其測定結(jié)果的重復(fù)性不好,容易有假陽性的問題,因此在測定時要對反應(yīng)條件做一些特殊處理。
免疫層析法是于20 世紀80 年代初出現(xiàn)的用于快速檢測的免疫技術(shù),該法操作簡單、方便、快捷,不需任何特殊的儀器設(shè)備,非常適合大量樣品的初篩和現(xiàn)場測試。金標免疫層析法則是將色譜層析技術(shù)和膠體金免疫技術(shù)同時結(jié)合,利用待檢樣品中的黃曲霉毒素代謝物B1 與膠體金表面的抗黃曲霉毒素B1 單克隆抗體發(fā)生抗原抗體反應(yīng),以此來對黃曲霉毒素進行檢測[25,26]。這種檢測方法能在短時間內(nèi)就可以檢測出被測物中黃曲霉毒素的濃度,并可以直接讀取其結(jié)果。可以一步檢測是這種方法最大的優(yōu)點,檢測方便且效率高。
微柱法檢測黃曲霉素是基于微柱管內(nèi)的吸附劑(硅鎂型)可以吸附黃曲霉毒素,并且其在紫外(UV)365nm 的下顯示特定顏色的熒光,在一定的濃度范圍內(nèi),黃曲霉毒素的含量與測定的熒光強度成正比關(guān)系,以此來粗略測定黃曲霉毒素含量[27]。肖志軍等人[28]對親和柱進行了研究,結(jié)果表明使用不同的微柱,加標回收率在80.0%~91.5%之間,不同批次加標回收率無顯著差異。但選用微柱篩選法來測定黃曲霉毒素的含量時,只能測定,其總量,而不能分離測定幾種代謝物的量。
除了上述所述的幾類檢測方法外,仍有許多方法用于黃曲霉毒素的檢測。如超光譜法(HS),超光譜法的原理是,先通過特定的光源激發(fā)需要檢測樣品,然后通過儀器捕捉使之成像,再對最后所成像進行抽取,并依據(jù)特征排列,以此來實現(xiàn)對黃曲霉毒素污染的樣品和未被黃曲霉毒素污染的樣品的區(qū)分[29]。超光譜法具備準確、快速、無損待測物的特點,此檢測方法對于我們發(fā)展更優(yōu)的檢測技術(shù)是至關(guān)重要的。
黃曲霉毒素的高毒性、高致癌性,以及難以通過高溫除去的特性,決定其對人類的健康造成嚴重的危害,隨著人們對黃曲霉毒素認識水平的提高,消費者對藥品安全意識的增加,黃曲霉毒素及一些相關(guān)的菌株所引起的安全問題必將越來越受到人們的關(guān)注與重視。因此,發(fā)展和建立一些安全、快速、有效、經(jīng)濟的檢測方法變得尤為重要。我國用來檢測黃曲霉毒素的高效液相色譜法(HPLC),檢測限值低且檢測結(jié)果準確,但由于在檢測過程中需要用到一些對人體有毒有害作用的試劑,會對檢測人員的身體造成危害。薄層色譜法(TLC)作為傳統(tǒng)的檢測方法之一,與液相色譜法一樣,會對檢測的人員健康造成危害。因此,未來檢測技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)該同時具備檢測結(jié)果的準確和安全兩大特性。
隨著黃曲霉毒素特異性抗體的研制成功,使得高質(zhì)量抗體獲得容易,從而使利用抗原抗體反應(yīng)而設(shè)計的免疫傳感器得到快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,它具有操作簡單、檢測速度快、靈敏度高、成本低廉等優(yōu)點,這將非常適合天然食品現(xiàn)場的快速定量、定性檢測。目前,還有將發(fā)展迅猛的生物技術(shù)和免疫學(xué)技術(shù)結(jié)合起來的檢測方法,必定極大地的影響黃曲霉毒素和各種致病微生物的測定,這都將在近幾年的研究中越來越得到重視,同時也會成為黃曲霉毒素檢測技術(shù)未來發(fā)展的趨勢[30]。此外,隨著納米技術(shù)的發(fā)展,表面增強拉曼散射(SERS)技術(shù)被普遍的應(yīng)用于微量物質(zhì)的檢測,以表面增強拉曼散射技術(shù)為基礎(chǔ)的黃曲霉毒素檢測方法,具有結(jié)果準確、檢測快速、樣品需要數(shù)量少的優(yōu)點,適用于痕量物質(zhì)的分析檢測,是今后黃曲霉素檢測分析技術(shù)發(fā)展的趨勢所在[31],所以有希望在未來的某一天發(fā)展一個受約束小且高效的黃曲霉毒素檢測技術(shù)。