本研究文章的标题为《A Sensitive and Accurate Method for Simultaneous Analysis of Algal Toxins in Freshwater Using UPLC-MS/MS and 15N-Microcystins as Isotopically Labeled Internal Standards》，发表于2020年《Science of the Total Environment》期刊，文章编号为139727。本文的主要作者为Ngoc Han Tran、Yiwen Li、Martin Reinhard、Yiliang He、Karina Yew-Hoong Gin，研究主要在越南岘港的Duy Tan大学、国立新加坡大学、四川大学、斯坦福大学和上海交通大学等研究机构进行。
本研究处于环境科学领域，主要集中在有毒藻类毒素（如微囊藻毒素和结节藻毒素）在水体中的分析检测。近年来，随着水体富营养化问题的加剧，藻类水华（Harmful Algal Blooms, HABs）在全球范围内频繁发生，水体中的藻类毒素污染已成为公共健康和生态环境的重要威胁。微囊藻毒素（Microcystins）是水华中最常见的肝毒素之一，能够对水生生物和人类健康造成严重影响。因此，开发出高效、灵敏且准确的检测方法，对监测水质和评估人类及生态系统健康风险至关重要。本文的目的是建立一种灵敏、准确的分析方法，用于在淡水样本中同时定量13种藻类毒素（包括微囊藻毒素和结节藻毒素），并使用15N标记的微囊藻毒素作为内标，弥补分析过程中可能出现的样品损失。
本研究采用了固相萃取（Solid Phase Extraction, SPE）结合超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）技术，并引入了15N标记的微囊藻毒素作为内标。研究的核心流程主要包括以下几个步骤：
样品采集时间为2019年1月至5月，采集地点为位于热带水域的两个采样点（SR1和SR2），这两个地点均存在蓝藻水华现象。水样为表层水和底层水（底栖水）各采集10个样本，以便评估目标毒素在水柱中的分布。水样首先使用0.45μm膜过滤，然后直接进行分析或在4°C保存，最多存放2天，以减少目标毒素的降解。
研究采用了不同类型的SPE柱（如HR-X、HLB和SCC柱），并通过调整不同的pH值（3、5、8和11）来优化SPE方法。通过对比不同SPE柱的萃取效率，最终选择HLB柱在pH11条件下获得最好的效果。大多数目标藻类毒素的回收率均超过80%，其中15N标记的微囊藻毒素（如MC-LR-15N10）能够有效弥补目标毒素在萃取过程中的损失。
使用超高效液相色谱系统（Agilent 1290 Infinity）和三重四极杆质谱仪（Agilent 6490 Triple Quadrupole）进行目标毒素的分离和定量。分析采用正离子电喷雾（ESI）模式，并优化了多个反应监测（MRM）模式，以获得最佳灵敏度和定量结果。色谱分离采用Agilent Poroshell 120 EC-C18柱，流动相为含0.1%甲酸的水和含0.1%甲酸的甲醇-乙腈混合溶液。分析流程通过逐步提高流动相B的浓度，从而实现对不同目标毒素的分离。
研究采用了内标法进行定量分析，并通过标准溶液的不同浓度（0.01–300 ng/ml）建立了标定曲线。仪器检测限（IDL）和定量限（IQL）通过信噪比法进行评估，结果显示，所有目标藻类毒素的检测限均低于2.0 ng/L，具有足够的灵敏度。为了验证方法的准确性和稳定性，还进行了多次重复实验，结果表明，使用15N标记微囊藻毒素作为内标能够有效补偿环境基质和仪器波动对分析结果的影响。
在HLB柱的优化条件下，绝大多数目标藻类毒素的萃取效率均达到84%-96%。尤其是在pH11的条件下，SPE过程的效果最好，这一现象可能与藻类毒素在高pH条件下呈现负电荷状态有关。研究中还发现，15N标记微囊藻毒素能够有效弥补在SPE过程中目标毒素的损失，其相对回收率保持在92%-103%之间。
UPLC-MS/MS分析的结果显示，采用该方法能够同时检测13种目标藻类毒素，包括12种微囊藻毒素和结节藻毒素。对于不同的藻类毒素，优化后的MS/MS参数能够提供良好的定量和定性结果，检测限可低至0.3 ng/L。
本研究对来自新加坡热带水域的40个水样进行了分析。结果表明，11种目标藻类毒素在水样中均有不同程度的检测，且三种微囊藻毒素（DM-LR、DM-RR和MC-RR）在所有水样中均有出现，检测频率为100%。此外，DM-RR和MC-RR在水样中的浓度较高，分别达到了9600 ng/L和5071 ng/L。相比之下，MC-LW、MC-LF和结节藻毒素（Nod）在水样中的检出频率较低。
研究发现，环境基质对目标藻类毒素的信号有显著的抑制作用，尤其是在SPE提取物中。为了校正这种基质效应，研究采用了15N标记的微囊藻毒素作为内标，有效地补偿了基质效应引起的信号抑制或增强。经过内标修正后，大部分目标藻类毒素的基质效应接近100%，说明15N标记微囊藻毒素作为内标能够有效校正环境基质对分析结果的影响。
本研究成功开发了一种灵敏且准确的分析方法，能够在淡水样本中同时定量13种藻类毒素，并使用15N标记微囊藻毒素作为内标来弥补分析过程中的样品损失和基质效应。这一方法具有较低的定量限和较高的回收率，可用于监测水体中藻类毒素的浓度变化，尤其是在有害藻华爆发期间。研究结果表明，该方法不仅提高了藻类毒素分析的灵敏度和准确性，还能够在真实环境样本中成功应用，为环境水体的安全监测提供了新的技术手段。
此外，研究还为15N标记微囊藻毒素在水质分析中的应用提供了新的思路，证明了其在补偿样品损失、校正基质效应等方面的有效性。这些结果对未来在水质监测、公共健康评估以及环境保护方面具有重要意义。
本文研究提出的分析方法具有较高的科学价值和应用潜力，可为水体污染监测和公共健康风险评估提供有力支持。