类型a：学术研究报告

本研究由Chi-Kong Chan（香港科技大学化学系）、Nikola M. Pavlović（塞尔维亚尼什医学会）和Wan Chan（香港科技大学化学系）共同完成，论文题为《Development of a Novel Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometric Method for Aristolochic Acids Detection: Application in Food and Agricultural Soil Analyses》，发表于2019年的《Food Chemistry》期刊（第289卷，673-679页）。研究聚焦于开发一种高灵敏度的检测方法，用于定量分析食品及农业土壤中的马兜铃酸（Aristolochic Acids, AA），并揭示其通过食物链对人类健康的潜在威胁。

学术背景

马兜铃酸是一类天然存在的硝基菲羧酸，主要存在于马兜铃属（Aristolochia）和细辛属（Asarum）植物中，其中AA-I和AA-II是主要成分。自20世纪80年代起，AA被证实具有强肾毒性和致癌性，国际癌症研究机构（IARC）将其列为1类致癌物。既往研究表明，巴尔干半岛地区流行的地方性肾病（Balkan Endemic Nephropathy, BEN）与长期摄入AA污染的农作物密切相关，但传统检测方法（如高效液相色谱-紫外检测法）的灵敏度不足，难以在复杂基质（如粮食和土壤）中检测痕量AA。因此，本研究旨在开发一种基于液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）的高灵敏度方法，结合化学衍生化技术，提升AA的检测限。

研究流程

1. 方法开发与优化

   • 化学衍生化：利用锌/酸（Zn/H⁺）还原体系将AA转化为其衍生物马兜铃内酰胺（Aristolactams, AL），后者在电喷雾电离质谱（ESI-MS）中的离子化效率显著高于AA。
     
   • 色谱与质谱条件：采用C18色谱柱，以乙腈-水（含0.2%乙酸）为流动相进行梯度洗脱；质谱采用多反应监测（MRM）模式，选择m/z 294→279（AL-I）和m/z 264→206（AL-II）作为定量离子对。
     
   • 方法验证：通过基质匹配校准曲线评估线性范围（AA-I: 0.1–50 ng/mL；AA-II: 0.2–50 ng/mL），回收率（89.8%±9.9% for AA-I；89.3%±10.2% for AA-II）及日内/日间精密度（RSD <10.7%）。
     

2. 样本采集与处理

   • 样本来源：塞尔维亚Kutleš村的20份小麦、20份玉米谷物及20份农田土壤；塞尔维亚和保加利亚超市的60份面粉样本（36份小麦粉、24份玉米粉）；香港超市的18份对照面粉。
     
   • 前处理：样本经甲醇/水/乙酸（70/25/5, v/v）提取，Zn/H⁺还原后，通过C18固相萃取柱净化，内标为苯并[cd]吲哚-2(1H)-酮。
     

3. 实际样本分析

   • 污染水平：塞尔维亚农田样本中AA-I浓度显著高于AA-II（如小麦谷物中AA-I达80.9±11.2 ng/g），且首次在超市面粉中检出痕量AA（0.15–0.56 ng/g）。
     
   • 方法对比：新方法的检测限（LOD）较传统LC-荧光法（LC-FLD）和直接LC-MS/MS法提高14–600倍（AA-I LOD: 0.02 ng/mL）。
     

主要结果与逻辑关联

• 衍生化增效：Zn/H⁺还原将AA转化为AL，使ESI-MS信号增强，解决了AA直接分析时离子化效率低的问题（图1）。
  
• 实际应用：在巴尔干地区粮食和土壤中广泛检出AA，证实AA通过农作物进入食物链的暴露途径（表2）；超市面粉的污染提示城市人群亦面临风险。
  
• 数据验证：与LC-FLD和直接LC-MS/MS的结果高度一致（r²=1.0），但新方法可检测更低浓度样本（图4）。
  

结论与价值

本研究首次建立了基于化学衍生化的LC-MS/MS方法，实现了食品和环境中痕量AA的高灵敏度检测。科学价值在于：
1. 方法学突破：通过Zn/H⁺还原策略克服了AA质谱响应差的瓶颈，为复杂基质中痕量毒素分析提供了新思路。
2. 公共卫生意义：揭示AA污染不仅限于农村地区，超市食品的污染表明城市人群暴露风险被低估，需加强监管。

研究亮点

1. 创新方法：首次将AA化学还原与LC-MS/MS联用，检测限达亚ng/g级。
   
2. 跨区域证据：首次在超市面粉中检出AA，拓展了对AA暴露范围的认知。
   
3. 多方法验证：通过与传统方法对比，凸显新方法的灵敏度和可靠性。
   

其他发现

研究还发现AA-I在环境中的浓度普遍高于AA-II，可能与马兜铃属植物中AA-I的自然丰度较高有关。此外，香港对照样本未检出AA，提示污染具有地域特异性，可能与巴尔干地区A. clematitis杂草的广泛分布相关。

（注：因篇幅限制，部分数据细节和图表说明略去，可参考原文补充材料。）