郭國(guó)賢,王麗娜,蘭雨濛,高 鐸,孫玉飛

(遼寧省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心,遼寧 沈陽(yáng) 110036)

近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)食品安全的重視,獸藥檢測(cè)行業(yè)飛速發(fā)展,越來(lái)越多的檢測(cè)設(shè)備及分析儀器應(yīng)用于獸藥監(jiān)察系統(tǒng)。但要面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的獸藥違法添加物的結(jié)構(gòu)確證及定量,就需要高靈敏度、高分辨率、高準(zhǔn)確度的要求。而傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR MS)的發(fā)展,為獸藥未知物的篩查及確證提供了一種途徑。

1 獸藥中非法添加物的近況

獸藥非法添加,極易造成藥物濫用的情況,存在動(dòng)物源性食品的藥物殘留和耐藥性的生物安全風(fēng)險(xiǎn)[1],依據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于2023年第一期獸藥質(zhì)量監(jiān)督抽檢情況的通報(bào)》,獸藥非法添加仍屢禁不止,省級(jí)監(jiān)督抽檢發(fā)現(xiàn)改變組方非法添加其他藥物成分的產(chǎn)品4批,涉及3家生產(chǎn)企業(yè),非法添加藥物為雙氯芬酸鈉和乙酰甲喹。而現(xiàn)有關(guān)于獸藥非法添加的檢測(cè)方法共50余種,其中大部分檢測(cè)設(shè)備都為高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)器。面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的獸藥非法添加現(xiàn)狀,如何建立一種高適應(yīng)性、高效的檢測(cè)方法,具備定量定性特性,并有較高的準(zhǔn)確度與靈敏度,來(lái)提升獸藥檢測(cè)行業(yè)水平,是亟待破解的問(wèn)題。

2 FT-ICR MS在獸藥未知物篩查中的應(yīng)用前景

要想解決目前獸藥非法添加亂相,就需要引入高通量、高分辨率、譜圖特性強(qiáng)、易定性定量的檢測(cè)設(shè)備。目前具備以上特點(diǎn)的檢測(cè)儀器主要包括飛行時(shí)間質(zhì)譜、拉曼光譜、傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜。飛行時(shí)間質(zhì)譜主要通過(guò)檢測(cè)信號(hào)開(kāi)始與離子撞擊到檢測(cè)器產(chǎn)生脈沖之間的時(shí)間差,來(lái)測(cè)量不同物質(zhì)產(chǎn)生的碎片離子以及產(chǎn)生的時(shí)間差;拉曼光譜是采用激光激發(fā)被測(cè)樣品,通過(guò)高效光信號(hào)采集及處理系統(tǒng)獲得拉曼散射信號(hào),從而反映物質(zhì)分子振動(dòng)光譜和微觀結(jié)構(gòu)。但由于飛行時(shí)間質(zhì)譜及拉曼光譜對(duì)未知物的定性較多依賴(lài)于已知對(duì)照品或者質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)光譜圖庫(kù)的參照,在未知物篩查過(guò)程中存在較多不確定性,而傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜具有超高的寬帶檢測(cè)分辨率 (m/⊿m50%>106,m/z=400) 和質(zhì)量準(zhǔn)確度(外標(biāo)法,<1.0 ppm)、高分辨檢測(cè)模式下可獲得化合物的同位素精細(xì)結(jié)構(gòu)從而將分子量極其接近的物質(zhì)很好地分開(kāi)等優(yōu)勢(shì)。結(jié)合其通用的多級(jí)質(zhì)譜功能,FT-ICR MS可準(zhǔn)確地獲得復(fù)雜體系中各個(gè)化學(xué)成分的元素組成進(jìn)而闡明其化學(xué)結(jié)構(gòu)[2],從而達(dá)到不需要已知對(duì)照品或質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)光譜圖庫(kù)的情況下對(duì)未知物進(jìn)行結(jié)構(gòu)確證與定量分析。

在中藥學(xué)領(lǐng)域,ESI-FT-ICR MS早已在中藥單體化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)鑒定研究中取得了非常廣泛的應(yīng)用。早年,Xiong等[3]就曾采用ESI-FT-ICR MS模式對(duì)脫水淫羊藿素糖苷進(jìn)行了化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定,并對(duì)脫水淫羊藿素糖苷及其甲基化衍生物的裂解規(guī)律進(jìn)行了研究,為該類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定研究奠定了基礎(chǔ)。隨后,劉春明等[4]也采用ESI-FT-ICR MS多級(jí)串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)朝鮮淫羊藿中一種新的生物堿類(lèi)化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)確認(rèn)和裂解規(guī)律分析,并確證其為淫羊藿堿A。周莉莉等[5]利用ESI-FT-ICR MS和SORI-CID技術(shù)對(duì)馬錢(qián)苷進(jìn)行了質(zhì)譜研究,并對(duì)其質(zhì)譜碎裂機(jī)理進(jìn)行了驗(yàn)證,建立了其同系物的質(zhì)譜鑒定新方法。由于FT-ICR MS具有質(zhì)量范圍寬、靈敏度高、可提供母離子和碎片離子的精確質(zhì)量數(shù)及可能的元素組成等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái),LC-ESI-FT-ICR MS在中藥及其復(fù)方體外化學(xué)成分的鑒定中也得到了廣泛的應(yīng)用,Han等[6]利用UHPLC-FT-ICR-MS方法對(duì)梔子大黃湯藥效物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行了研究,在大鼠血清中確定了18個(gè)可能的活性成分,包括9個(gè)環(huán)烯醚萜苷類(lèi)化合物、5個(gè)單萜類(lèi)化合物和4個(gè)黃烷酮類(lèi)化合物,基本確定了體內(nèi)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及含量。FT-ICR MS技術(shù)在動(dòng)物體內(nèi)檢測(cè)藥物殘留檢測(cè)方面的應(yīng)用,為獸藥非法添加在動(dòng)物源性食品中殘留量的測(cè)定提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),也為中藥學(xué)領(lǐng)域中主要化學(xué)成分與藥理活性之間關(guān)系的應(yīng)用,特別是復(fù)雜中藥組分的檢測(cè)與結(jié)構(gòu)鑒定以及為獸藥未知物篩查提供了可供參考的應(yīng)用基礎(chǔ)以及可行的檢測(cè)方法。

3 傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀主要構(gòu)造

FT-ICR MS基本包括離子源、串聯(lián)四極桿、碰撞池、分析池和超導(dǎo)冷凍磁體。其中,離子源產(chǎn)生離子,串聯(lián)四極桿和碰撞池選擇、傳輸和/或裂解離子,分析池分離并檢測(cè)離子。從結(jié)構(gòu)功能上講,分析池是FT-ICR MS的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元,它結(jié)合了傳統(tǒng)質(zhì)譜的質(zhì)量分析器和離子檢測(cè)器的雙重功能,將離子分離和離子檢測(cè)兩種功能合二為一。

3.1離子源 目前,質(zhì)譜最常用的離子源包括電噴霧電離源(ESI)[7]、大氣壓化學(xué)電離源(APCI)[8]和基質(zhì)輔助激光解吸電離源(MALDI)[9]等。其中,ESI源和MALDI源是目前生命科學(xué)研究領(lǐng)域應(yīng)用最多的兩種離子源[10]。小分子化合物分析時(shí)(分子量<1000 Da),ESI源應(yīng)用范圍最廣,主要適合分析中等極性和極性化合物分子;APCI源是ESI源的補(bǔ)充,主要適合分析極性較小的化合物。而蛋白質(zhì)分子分析時(shí),ESI源能夠形成多電荷離子,MALDI源則易于形成單電荷帶電離子,但后者具有耐鹽、靈敏度高和碎片離子少等特點(diǎn)。

3.2超導(dǎo)冷凍磁體 超導(dǎo)冷凍磁體是保證FT-ICR MS正常工作的核心部件,它為分析池提供了工作所必須的勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境。隨著超導(dǎo)冷凍磁體被應(yīng)用于FT-ICR MS中,質(zhì)譜儀的分辨率、質(zhì)量精確度、質(zhì)量范圍、動(dòng)態(tài)范圍、測(cè)量速度、測(cè)量穩(wěn)定性和靈敏度等一系列主要性能均得到了顯著的提高,特別是近十年FT-ICR MS的進(jìn)步與超導(dǎo)磁體技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān)[11]。近年來(lái),隨著超導(dǎo)冷凍磁體研發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新,FT-ICR MS推出了免維護(hù)超導(dǎo)冷凍磁體,利用一個(gè)超低溫泵將揮發(fā)出來(lái)的液氦氣體重新壓縮成液氦灌回到超導(dǎo)磁體中,既不需要液氮對(duì)液氦降溫,又減少了液氦的損耗,不但減少了日常維護(hù)成本,而且大大降低了超導(dǎo)磁體失超的危險(xiǎn)。這也為FT-ICR MS在獸藥未知物篩查領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

3.3分析池 分析池處在由超導(dǎo)冷凍磁體產(chǎn)生的高強(qiáng)磁場(chǎng)中,它集合了傳統(tǒng)質(zhì)譜的質(zhì)量分析器和離子檢測(cè)器的雙重功能。當(dāng)FT-ICR MS工作時(shí),離子的分離和檢測(cè)都在分析池內(nèi)完成,只不過(guò)是在不同時(shí)間完成而已[12]。目前FT-ICR MS上對(duì)小分子模型化合物利血平(reserpine,m/z609) 進(jìn)行測(cè)試,可獲得高達(dá)2000萬(wàn)以上的超高分辨率[13-14]。在寬帶模式下可獲得電荷數(shù)從37到60的多電荷分布圖,在窄帶模式下對(duì)電荷數(shù)為49的同位素峰簇(m/z1357)進(jìn)行測(cè)試,也可獲得該峰簇的清晰分布,其分辨率高達(dá)120萬(wàn)[14],如此優(yōu)秀的性能指標(biāo),極大地提高了獸藥未知物篩查的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

本文對(duì)獸藥非法添加現(xiàn)狀以及檢測(cè)方法進(jìn)行了綜述,結(jié)合高分辨質(zhì)譜FT-ICR MS技術(shù)指標(biāo)以及在中藥基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用,提出了高分辨質(zhì)譜FT-ICR MS在獸藥非法添加領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。可以看出,隨著研究者對(duì)其工作原理和技術(shù)指標(biāo)的深入了解,FT-ICR MS已成為在確定未知物結(jié)構(gòu)以及含量測(cè)定中不可或缺的有效方法。截止目前,FT-ICR MS技術(shù)在中藥檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛,但在獸藥未知物檢測(cè)領(lǐng)域還屬于空白,國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及方法。相信隨著國(guó)家對(duì)獸藥非法添加的重視以及FT-ICR MS新技術(shù)的發(fā)展和完善,該方法一定會(huì)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于檢測(cè)獸藥非法添加物領(lǐng)域。