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 | 水 | 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
DON和ZON的外標及同位素內標的MRM圖
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
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
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