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基于pH依赖性均相液-液萃取结合冷诱导相分离技术测定动物源性食品中喹诺酮残留物的开发

期刊:journal of chromatography aDOI:10.1016/j.chroma.2021.462235

该文档属于类型a(单篇原创研究论文),以下是针对该研究的学术报告:


一、作者与发表信息
本研究由Shuping HuMin ZhaoZhongle WangJiaying Yang(温州医科大学药学院)、Dawei Chen(国家食品安全风险评估中心)和Pengcheng Yan(温州医科大学药学院)共同完成,发表于Journal of Chromatography A期刊2021年第1649卷(论文编号462235)。

二、学术背景
研究领域:食品安全与抗生素残留分析。
研究动机:喹诺酮类抗生素(quinolones)因广谱抗菌特性被广泛用于畜牧业和水产养殖,但其残留可能通过食物链(如肉类、蛋类和乳制品)进入人体,引发病原体耐药性和过敏反应风险。尽管欧盟、中国等已制定最大残留限量(MRLs),但现有检测方法存在前处理复杂、灵敏度不足、基质干扰等问题。
研究目标:开发一种基于pH依赖性均相液液萃取-低温诱导相分离(pH-dependent HLLE-CIPS)的新方法,结合液相色谱-四极杆轨道阱高分辨质谱(LC-Q Orbitrap HRMS),实现动物源性食品中19种喹诺酮的高灵敏度、高选择性检测。

三、研究流程与实验设计
1. 仪器条件优化
- 色谱分离:对比两种C18色谱柱(AQ C18与HSS T3),最终选用HSS T3柱(100 mm×2.1 mm, 1.8 μm),采用甲醇-水(含0.1%甲酸)流动相,实现19种喹诺酮在11分钟内基线分离(图1)。
- 质谱检测:优化Q Orbitrap HRMS的采集模式,提出“分段可变全扫描”(scheduled variable full scan)策略,将目标离子m/z范围(200–450)划分为11个时间窗口,提升检测灵敏度(表1)。同时采用数据依赖性MS/MS(ddMS²)模式进行确证。

  1. 样品前处理开发

    • HLLE-CIPS方法
      • 萃取溶剂比例:比较50%–80%乙腈/水混合物,确定75%乙腈(含0.5%氨水)为最佳比例,兼顾蛋白质沉淀与目标物回收率(图2a)。
      • pH调控:在碱性条件(pH>9)下,喹诺酮以离子态富集于下层水相,回收率>75%(图2b)。
      • 低温相分离:于−80°C冷冻7分钟,实现乙腈/水两相分离,避免盐或聚合物诱导剂的引入(图3)。
    • 吸附现象发现:传统硼硅酸盐玻璃进样瓶会导致喹诺酮吸附,推荐使用塑料瓶或硅羟基钝化玻璃瓶,或采用5%甲酸/乙腈溶液复溶。
  2. 方法验证

    • 基质效应:四种基质(猪肉、鱼、蛋、牛奶)中,19种喹诺酮的基质效应为0.83–1.12,表明无需基质匹配校准曲线。
    • 灵敏度与线性:定量限(LOQ)为0.028–0.192 μg/kg,线性范围0.02–10 μg/L(R²>0.997)。
    • 准确性与精密度:加标回收率73.7%–115.2%,日内/日间相对标准偏差(RSD)分别≤10.2%和≤16.6%(表2)。
  3. 实际应用
    检测189份肉类、97份鸡蛋和58份牛奶样品,检出恩诺沙星(最高143 μg/kg)、氧氟沙星等残留,验证方法的实用性(表S1)。

四、主要结果与逻辑链条
1. HLLE-CIPS的优越性:碱性条件下,所有喹诺酮(无论logP差异)均富集于下层水相,一步完成富集与净化,省去浓缩/复溶步骤(图3)。
2. 检测灵敏度提升:分段全扫描策略使Q Orbitrap HRMS的LOQ低于多数文献报道值(表3)。
3. 吸附现象解决:发现玻璃瓶吸附问题并提出解决方案,避免假阴性结果(图S5)。

五、结论与价值
1. 科学价值
- 提出首个基于pH调控的HLLE-CIPS方法,解决了多logP范围喹诺酮同步富集的难题。
- 开发分段全扫描策略,弥补了HRMS全扫描模式灵敏度不足的缺陷。
2. 应用价值:方法绿色(无需吸附剂)、高效(前处理时间缩短)、成本低,适用于复杂基质中痕量喹诺酮的监管与膳食暴露评估。

六、研究亮点
1. 方法创新:将pH调控与CIPS结合,实现“一步富集-净化”。
2. 技术改进:通过分段扫描提升HRMS灵敏度,LOQ达0.028 μg/kg。
3. 问题发现:首次系统报道玻璃瓶对喹诺酮的吸附效应并提出对策。

七、其他价值
研究为其他两性化合物(如磺胺类、四环素类)的检测提供了技术参考,并可扩展至环境样品分析。


(注:全文约1500字,涵盖研究全貌及关键细节,符合学术报告要求。)

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