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94份玉米中6類真菌毒素檢測及污染情況分析

2022-06-02

      摘要:建立了玉米的一步法提取6類真菌毒素同時檢測的分析方法,共分析了96份玉米中6類真菌毒素的污染情況及地域分布情況,為監測飼料質量提供技術指導。稱取的樣品添加6類真菌毒素同位素內標,以84%乙腈水和50%甲醇水作為提取試劑,以2mM乙酸銨0.1%甲酸水溶液和甲醇/乙腈和水為流動相梯度洗脫,采用液相色譜-串聯質譜進行檢測。94份玉米中6類真菌毒素的檢出率為98%,單種毒素檢出率最高的是伏馬毒素B1和B2,高達88%,嘔吐毒素和赭曲霉毒素A檢出率最低,均未檢出。伏馬毒素B1和B2、黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素的最高殘留量分別是89.1mg/kg、76.4ug/kg、3.95×103mg/kg和7.0mg/kg。地域分布上具有分布范圍廣,污染較嚴重的特點。建立的6類真菌毒素檢測方法操作簡單、結果準確,結果分析對玉米中真菌毒素污染檢測和防控具有重要意義。

關鍵詞:真菌毒素、液相色譜--串聯質譜、污染情況、真菌毒素同位素內標


  真菌毒素屬于真菌的代謝產物,幾乎可以污染所有的農作物,會損害動物體的肝臟、腎臟及皮膚組織等,進而通過食物鏈的形式影響到人體的健康。[1]已知的真菌毒素多達300種以上,目前多個國家均建立了飼料中真菌毒素的限量要求,[2-3]我國已于2017年推出國家強制性標準GB 13078-2017飼料衛生標準,并于2018年實施,其對黃曲霉毒素B1、嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素A、伏馬毒素B1和B2、T-2毒素等做出明確的檢測方法規定和限量要求。本文采用94份玉米為樣本,對這6類真菌毒素進行檢測方法開發和污染情況分析。為多毒素的快速檢測提供技術支持的同時,也為飼料中真菌毒素污染的監測和防控提供幫助。本文采用液相色譜-串聯質譜,通過加入同位素內標進行校正的手段,開發6類真菌毒素的檢測方法,并對94份玉米樣品進行6類真菌毒素的檢測及污染情況分析。


1.材料


1.1儀器 TSQ Quantis液相色譜-串聯質譜、KS-7200DE超聲波提取儀和TGL-16M高速冷凍離心機


1.2試劑 真菌毒素標準品:黃曲霉毒素B1(貨號:STD#1052)、嘔吐毒素(貨號:STD#3102)、玉米赤霉烯酮(貨號:STD#4012)、赭曲霉毒素A(貨號:STD#5012)、伏馬毒素B1和B2(貨號:STD#2013)和T-2毒素(貨號:STD#3111)


真菌毒素同位素內標:黃曲霉毒素B1同位素內標(貨號:STD#1041U)、嘔吐毒素同位素內標(貨號:STD#3101U)、玉米赤霉烯酮同位素內標(貨號:STD#4010U)、赭曲霉毒素A同位素內標(貨號:STD#5010U)、伏馬毒素B1同位素內標(貨號:STD#2030U)、伏馬毒素B2同位素內標(貨號:STD#2040U)和T-2毒素同位素內標(貨號:STD#3110U)


1.3樣品 

96份玉米種類及地域分布(樣品來源于全國近30個省份及地區)


96份玉米種類涉及青農1801、鄭單958、萬盛189、登海W189、洛玉16、中選777等。依據我國區域劃分方式將94份玉米的分布區域進行匯總統計

區域

省份

份數

華東地區

山東、江蘇、安徽、浙江、福建、上海


22

華南地區

廣東、廣西、海南

10

華中地區

湖南、湖北、河南、江西

12

華北地區

北京、天津、河北、山西、內蒙古

17

西南地區

四川、云南、西藏、重慶

12

西北地區

寧夏、新疆、青海、陜西、甘肅

10

東北地區

黑龍江、吉林、遼寧

11

2.方法

2.1色譜及質譜條件:

色譜柱: Hypersil GOLD C18 (100*2.1 3um)

流動相: 2mM乙酸銨0.1%甲酸水溶液和甲醇梯度洗脫伏馬毒素B1和B2、黃曲霉毒素B1、赭曲霉毒素A和T-2毒素/乙腈水梯度洗脫嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮

梯度表1

時間

流速mL/min

2mM乙酸銨0.1%甲酸水

甲醇

0

0.3

70

30

1

0.3

70

30

3.5

0.3

30

70

4

0.3

30

70

5

0.3

5

95

9

0.3

5

95

10

0.3

70

30

梯度表2

時間

流速mL/min

乙腈

0

0.3

70

30

1

0.3

70

30

3.5

0.3

30

70

4

0.3

30

70

5

0.3

5

95

9

0.3

5

95

10

0.3

30

70


采用ESI離子源,分別用正離子模式掃描和負離子模式掃描,多反應監測模式(MRM)采集數據,6類真菌毒素及其對應同位素內標的質譜參數見下表:


6類真菌毒素及其對應同位素內標的質譜參數

毒素名稱

母離子m/z

子離子m/z

碰撞電壓/V

射頻透鏡

電壓/V

采集模式

FB1

722.3

334/352

40/36

279

[M+H]+

13C-FB1

756

356/373/374/737

39/34/35/26

180

[M+H]+

FB2

706.35

318/336

35/39

243

[M+H]+

13C-FB2

740.7

340/358/376/723

40/38/34/28

216

[M+H]+

AFB1

313.1

241/269/285

38/32/23

176

[M+H]+

13C-AFB1

330

255/284/301

39.7/32.8/24.1

181

[M+H]+

OTA

404.088

193/221/239/241/358

43/37/24/20/15

143

[M+H]+

13C-OTA

424

250/377

27/14

140

[M+H]+

T-2

484.21

185/215/305

22/19/13

109

[M+NH4]+


 毒素名稱

母離子m/z

子離子m/z

碰撞電壓/V

射頻透鏡電壓/V

采集模式

13C-T-2

508.4

198/229/322

22/19/14

121

[M+NH4]+

DON

295

138/265

17/12

109

[M-H]-

13C-DON

310

145/279

14/12

109

[M-H]-

ZON

317

131/175/273

30/24/19

170

[M-H]-

13C-ZON

335

140/185/290

31/25/19

178

[M-H]-


注:FB1為伏馬毒素B1簡寫(下同),FB2為伏馬毒素B2簡寫,AFB1為黃曲霉毒素B1簡寫,OTA為赭曲霉毒素A簡寫,T-2位T-2毒素簡寫,DON為嘔吐毒素簡寫,ZON為玉米赤霉烯酮簡寫;13C為其相應的同位素內標簡寫


2.2標準品的配制 


2.2.1混合標準品配制:配制伏馬毒素B1和B2濃度為2.4ppm、黃曲霉毒素B1濃度為80ppb、玉米赤霉烯酮1.6ppm、嘔吐毒素3.2ppm、T-2毒素1.6ppm、OTA160ppb的混標


2.2.2同位素內標配制:配制伏馬毒素B1和B2濃度為240ppb、黃曲霉毒素B1濃度為8ppb、玉米赤霉烯酮160ppb、嘔吐毒素320ppb、T-2毒素160ppb、OTA16ppb的同位素內標混合標準品


2.3樣品處理


稱取5g樣品各兩份,加入同位素內標100uL,其中一份加入20mL84%乙腈水,另一份加入20mL50%甲醇水,超聲波震蕩提取20min,6000r/min離心5min,上清液過0.22um有機濾膜,液相色譜-串聯質譜檢測。


3.結果分析

3.1譜圖

FB1、FB2、AFB1、OTA和T-2的外標及同位素內標的MRM圖

圖片3.png

DON和ZON的外標及同位素內標的MRM圖

圖片4.png

3.2回收率

項目

FB1

FB2

AFB1

ZON

DON

T-2

OTA

添加水平

600ng/g

600ng/g

20ng/g

400ng/g

800ng/g

400ng/g

40ng/g

回收率

83.6%

80.4%

101.8%

109.8%

88.0%

91.3%

86.9%


3.3線性

項目

相關系數

線性范圍/ng

線性方程

FB1

0.9991

0.19-100

y = 219.68x - 1206.9

FB2

0.9996

0.19-100

y = 911.45x - 1989.7

AFB1

0.9993

0.049-40

y = 61482x + 6.8125

ZON

0.9995

0.094-35

y = 8008.3x - 42517

DON

0.9999

2-450

y = 2755.5x - 796.14

T-2

0.9994

0.1-100

y = 110254x - 63112

OTA

0.9997

0.01-20

y = 1824.1x + 1.5954


3.4整體污染情況


對96份玉米的6類真菌毒素檢測結果進行分析匯總,所有樣品均未檢出赭曲霉毒素和T-2毒素。96份玉米中有2份玉米不含有這6類真菌毒素,10份玉米只含有1類真菌毒素,32份玉米含有2類真菌毒素,44份玉米含有3類真菌毒素,6份玉米含有4類真菌毒素。


污染情況占比圖

圖片5.png



3.5區域分布情況


依據94份樣品分布區域進行劃分,對6種真菌毒素進行分析匯總(匯總表見下),西北地區玉米受真菌毒素污染的種類最少,污染程度最低;華中地區、華北地區、西南地區和東北地區毒素污染情況較重;華東地區和華南地區玉米受真菌毒素污染的種類和程度最高。


毒素種類

華東

華南

華中

華北

西南

西北

東北

總計

0

0

0

0

0

0

2

0

2

1

2

0

0

1

1

5

1

10

2

6

2

6

7

4

1

6

32

3

13

5

6

9

5

2

4

44

4

1

3

0

0

2

0

0

6

5

0

0

0

0

0

0

0

0

6

0

0

0

0

0

0

0

0

總計

22

10

12

17

12

10

11

94


3.6超限情況

3.6.1

對96份玉米的6類真菌毒素檢測結果進行分析匯總,依據GB 13078-2017 飼料衛生標準限量要求進行超限判斷(表1),超限樣品共計14份,其中9份樣品一類真菌毒素超限,剩余5份樣品兩類真菌毒素超限。針對赭曲霉毒素和T-2毒素含量,所有樣品均合格;此外,其余毒素超限情況如下:伏馬毒素B1+B2、黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素的超限樣品份數分別為:3份、2份、11份和3份,其對應的超限率分別為3.2%、2.1%、11.7%和3.2%。


表1 部分飼料原料中6類真菌毒素檢測標準及限量要求

項目

產品名稱

檢測標準

限量

黃曲霉毒素B1

玉米加工產品、花生餅

NY/T 2071

≤50ug/kg

赭曲霉毒素A

谷物及其加工產品

GB/T 30957

≤100ug/kg

玉米赤霉烯酮

玉米及其加工產品

NY/T 2071

≤0.5mg/kg

嘔吐毒素

植物性飼料原料

GB/T 30956

≤5mg/kg

T-2毒素

植物性飼料原料

NY/T 2071

≤0.5mg/kg

伏馬毒素B1+2

玉米及其加工產品

NY/T 1970

≤60mg/kg

3.6.2

對96份玉米的6類真菌毒素檢測結果進行分析匯總,依據GB 2761-2017 食品安全國家標準 食品中真菌毒素限量要求進行超限判斷(表2),超限樣品共計46份,其中25份樣品一類真菌毒素超限,剩余21份樣品兩類真菌毒素超限。針對赭曲霉毒素含量,所有樣品均合格;此外,其余毒素超限情況如下:黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素的超限樣品份數分別為:4份、35份和28份,其對應的超限率分別為4.3%、37.2%和29.8%。


表2 部分食品中6類真菌毒素檢測標準及限量要求

項目

食品類別

檢驗方法

限量

黃曲霉毒素B1

玉米、玉米面及玉米制品

GB 5009.22

20ug/kg

赭曲霉毒素A

谷物及其制品

GB 5009.96

5.0ug/kg

玉米赤霉烯酮

玉米、玉米面(渣、片)

GB 5009.209

60ug/kg

嘔吐毒素

玉米、玉米面(渣、片)

GB 5009.111

1000ug/kg



3.7 單類毒素分析


由于所有樣品均未檢出赭曲霉毒素和T-2毒素,故只對其余四類真菌毒素進行單獨分析94份玉米中6類毒素污染情況對比圖


圖片6.png


3.7.1 伏馬毒素B1+B2

對96份玉米的伏馬毒素B1和B2檢測結果進行分析匯總,有檢出樣品數量為88份,占比93.6%,檢測結果在0.0503mg/kg-89.1mg/kg,中位值為6.41mg/kg;整體污染水平為10.9mg/kg,陽性污染水平為11.6mg/kg。


3.7.2 黃曲霉毒素B1

對96份玉米的黃曲霉毒素B1檢測結果進行分析匯總,有檢出樣品數量為29份,占比30.9%,檢測結果在2.20ug/kg-76.4ug/kg,中位值為4.58ug/kg;整體污染水平為3.48ug/kg,陽性污染水平為11.3ug/kg。


3.7.3 玉米赤霉烯酮

對96份玉米的玉米赤霉烯酮檢測結果進行分析匯總,有檢出樣品數量為56份,占比59.6%,檢測結果在10.6mg/kg-3.95×103mg/kg,中位值為98.3mg/kg;整體污染水平為329mg/kg,陽性污染水平為552mg/kg。


3.7.4 嘔吐毒素

對96份玉米的嘔吐毒素檢測結果進行分析匯總,有檢出樣品數量為56份,占比59.6%,檢測結果在0.1mg/kg-7.0mg/kg,中位值為1.0mg/kg;整體污染水平為0.8mg/kg,陽性污染水平為1.4mg/kg。


4討論

目前,從技術角度講,飼料中真菌毒素檢測共涉及到6大類,檢測標準4項,前處理方法不一,凈化產品各異,對人員、操作、設備要求苛刻,給檢測帶來嚴峻的挑戰;從污染根源分析,一種真菌可能產生多種毒素,一種原料會受到多種真菌感染,往往是單個飼料樣品需要檢測多種真菌毒素;從現實情況來看,飼料受真菌毒素污染情況較嚴重,且分布不均勻,需要加強其毒素監測。本文所述的一步法檢測,采用直提的方式,同位素校正的手段,在保證結果準確的前提下,最大程度降低操作難度,縮短檢測周期,同時也控制了實驗成本。

綜上,本文不僅為飼料中6類真菌毒素的檢測提供有效的方法支撐,同時也為飼料中真菌毒素殘留的檢測方向提供指導,為保證飼料產品的質量提供幫助。



[1]王艷霞 飼料及原料中真菌毒素的危害、降解和檢測技術研究[J].飼料研究,NO.08 2022:158.

[2]孫梅峰,豆小文,張磊,等.真菌毒素毒性及其在生物樣本中檢測技術研 究進展[J].中國藥理學與毒理學雜志,2020,34(10):788-800.

[3]張徽,孫金旺,劉媛,等.農產品真菌毒素污染生物控制關鍵技術創新與 綜述 NO.08 2022 160 飼料研究 FEED RESEARCH 應用[J].中國科技成果,2020(3):69-70