Rapid Determination of Five Alkaloids in Poppy Shell in Herbal Tea by HPLC-MS/MS
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摘要: 目的:建立液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS/MS)快速检测凉茶中非法添加的吗啡、可待因、蒂巴因、罂粟碱、那可丁等5种罂粟壳类生物碱。方法:采用Agilent Poroshell 120 EC-C18(2.1 mm×100 mm,2.7 μm)色谱柱分离,含0.1%乙酸的5 mmol/L乙酸铵溶液-甲醇为流动相梯度洗脱,在电喷雾离子源正离子模式下,采用多反应监测(MRM)方式测定,外标法定量。结果:吗啡、可待因的线性范围为2.5~100 ng/mL,蒂巴因、罂粟碱、那可丁的线性范围为0.5~20 ng/mL,5种罂粟壳类生物碱的线性相关系数均大于0.995(R>0.995)。检出限吗啡、可待因为0.8 μg/g,罂粟碱、蒂巴因、那可丁为0.2 μg/g。5种生物碱成分的3个添加水平在液体基质中回收率为84.5%~105.1%,RSD不大于6.3%(n=6),固体基质中回收率为72.5%~112.3%,RSD不大于7.1%(n=6)。应用方法对150批凉茶样品进行了抽检,其中6批检出。结论:该方法操作简便,准确可靠,适用于快速分析测定凉茶中的5种罂粟壳类成分。Abstract: Objective: A HPLC-MS/MS method was developed for rapid determination of five alkaloids in Poppy Shell in herbal tea, including morphine, codeine, thebaine, papaverine, and narcotine. Method: Agilent Poroshell 120 EC-C18(2.1 mm×100 mm, 2.7 μm)was applied with the mobile phase consisting of 5 mmol/L ammonium acetate containing 0.1 % acetic acid-methanol by gradient elution. The electrospray ion source was operated in the positive ion mode using the multi-reaction monitoring (MRM) method, and the results were quantified by the external standard method. Result: The concentration range was 2.5~100 ng/mL in morphine and codeine, 0.5~20 ng/mL in the others. The correlation coefficients (R) were all above 0.995. The detection limit was 0.8 μg/g in morphine and codeine, 0.2 μg/g in the others. The average recoveries ranged from 84.5% to 105.1% in liquid samples, with relative stand deviations (RSDs) all below 6.3% (n=6), ranged from 72.5% to 112.3% in solid samples, with relative stand deviations (RSDs) all below 7.1% (n=6). 150 Batches of samples bought from markets were screened, and 6 batches showed positive for these analytes. Conclusion: This method was simple, accurate, could be used for the determination of five alkaloids in Poppy Shell added in herbal tea.
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凉茶是中草药植物性饮料的通称,是以中草药为原料,以中医养生理论为指导,具有清热解毒、生津止渴、祛火除湿等功效的饮料。近年来,不法分子受利益驱使,向凉茶中非法添加各种化学药物以提高其功效的问题较为严重[1]。罂粟壳为植物罂粟的干燥成熟果壳,可用于止痛、镇静和止咳[2],是国家正式公布列入麻醉品名单的管制物。罂粟壳含有20多种生物碱,其中主要成分为吗啡、可待因、蒂巴因、罂粟碱、那可丁等[3-4]。凉茶中非法添加罂粟壳,可增加止咳效果,但长期食用具有成瘾性,可造成人的注意力下降、思维和记忆功能衰退等,长期使用还会引起精神失常,出现幻觉,严重时甚至会导致呼吸停止而死亡[5-6]。
目前测定罂粟壳残留物的方法主要有酶联免疫吸附测定法[7-8]、气相色谱法[9-11]、高效液相色谱法[12-14]、气质联用法[15-17]、液质联用法[18-22]、荧光PCR法[23-25]。其中液相色谱-质谱联用法最为普遍,该方法灵敏度高,适用性强,可实现同时定性定量检测,适于普及和推广。罂粟碱类生物碱的前处理,一般采用QuEChERS法和固相萃取法[22,26-28]。这两种方法比较复杂,操作步骤繁琐,QuEChERS法需经有机溶剂提取、盐析等步骤,固相萃取法需经溶剂提取、固相萃取柱吸附洗脱等步骤。
本研究以液体凉茶和固体凉茶颗粒这两种典型基质作为研究对象,针对凉茶样品本身的特点,建立简单有效的样品前处理技术,并结合液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)检测技术,同时完成凉茶中5种主要罂粟壳生物碱的定性、定量快速检测分析方法,并应用于实际样品的日常监测工作中。凉茶中非法添加化学药物的相关文献报道较多,但凉茶中非法添加罂粟壳类生物碱的研究尚未见报道。本方法准确、快速、简单,为凉茶的日常监督提供了科学、客观的技术依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
吗啡(纯度≥99.8%)、可待因(纯度≥97.5%)、蒂巴因(纯度100%)、盐酸罂粟碱(纯度100%)、那可丁(纯度100%)、罂粟壳粉 中国药品生物制品检定所;甲醇、乙腈 色谱纯,霍尼韦尔贸易(上海)有限公司);甲酸 色谱纯,天津市科密欧化学试剂有限公司;乙酸 分析纯,广州化学试剂厂;乙酸铵 色谱纯,广东光华科技股份有限公司;超纯水(电阻率为18.2 MΩ·cm,25 ℃) 美国Millipore 公司;其他试剂 均为分析纯;凉茶样品 广东省药品监督管理局抽检样品,均来自于广东省各地市凉茶铺。
AB SCIEX Triple Quad 5500液质联用仪 美国AB SCIEX公司;Milli-Q Reference实验室纯水系统 美国Millipore公司;电子天平 梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司;KQ-500DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;X1R低温离心机 美国Thermo Fisher Scientific公司。
1.2 实验方法
1.2.1 标准溶液的配制
分别精密称取吗啡、可待因、蒂巴因、罂粟碱和那可丁标准品各10 mg(精确至0.1 mg)至5个10 mL容量瓶中,分别加0.5%甲酸甲醇溶液溶解,定容至刻度,摇匀,配制成浓度均为1.0 mg/mL的标准储备液。此溶液密封后−18 ℃避光保存,有效期1年。使用时根据需要吸取适量的各化合物标准储备液混合,用乙腈稀释成蒂巴因、罂粟碱、那可丁质量浓度为20 µg/mL和吗啡、可待因质量浓度为100 µg/mL的混合标准工作溶液a和蒂巴因、罂粟碱、那可丁质量浓度为2.0 µg/mL和吗啡、可待因质量浓度为10 µg/mL的混合标准工作溶液b。混合标准工作溶液a、b密封后4 ℃避光保存,有效期6个月。
1.2.2 样品处理
固体样品:称取样品约0.5 g(精确至0.001 g),置50 mL容量瓶中,加入约25 mL含5% HCl的20%甲醇溶液,密塞,超声处理30 min(功率250 W,频率20 kHz),取出,放冷,加流动相定容,0.22 μm微孔滤膜过滤。取上清液,进样,再视情况稀释。
液体样品:量取2 mL凉茶,置10 mL容量瓶中,加流动相定容至10 mL, 0.22 μm微孔滤膜过滤,进样,再视情况稀释。
空白样品溶液:取不含五种生物碱的阴性样品,按样品处理方法制备空白样品溶液。
1.2.3 色谱条件
Agilent Poroshell 120 EC-C18色谱柱 (2.1 mm×100 mm, 2.7 μm);流动相:含0.1 %乙酸的5 mmol/L乙酸铵溶液(A)-甲醇(B);梯度洗脱(见表1),流速: 0.3 mL/min;柱温: 40 ℃;进样体积5 μL。
表 1 流动相梯度洗脱程序Table 1. HPLC gradient elution时间(min) 流动相A(%) 流动相B(%) 0 95 5 3 95 5 4 55 45 6 10 90 7 95 5 10 95 5 1.2.4 质谱条件
电喷雾离子源(ESI),多反应离子监测(MRM),正离子模式,电离电压(IS):4.5kv,气帘气(CUR):275.6 kPa,碰撞气(CAD):62 kPa,离子化温度(TEM):450 ℃,辅助加热气 1(GS1):344.5 kPa,辅助加热气2(GS2):344.5 kPa。5种待测物的定性离子对、定量离子对、去簇电压(DP)及碰撞能量(CE)见表2。
表 2 五种化合物的定性离子对、定量离子对、去簇电压和碰撞能量Table 2. Qualitative pairs、quantitative pairs、de-clustering voltages and collision energies for 5 compounds名称 离子对
(m/z)去簇电压(V) 碰撞能量(eV) 吗啡 286.0/181.1* 97 47 286.0/165.1 51 可待因 300.0/215.1* 90 34 300.0/165.2 55 蒂巴因 312.0/58.2* 52 38 312.0/251.0 35 罂粟碱 340.2/202.1* 92 36 340.2/171.1 40 那可丁 414.2/220.2* 95 30 414.2/353.1 34 注:*为定量离子对。 1.3 数据处理
采用AB Sciex Multi Quant 色谱数据处理软件完成数据的采集和处理。各平行样间数据分析采用Microsoft Excel 进行计算。
2. 结果与分析
2.1 提取方法的选择
凉茶主要包括液体凉茶和固体凉茶颗粒。凉茶中含有较多的亲水性多糖、鞣质以及叶绿素。对于液体样品,比较了乙腈提取、QuEChERS、固相萃取法、流动相提取4种方法(如图1)。QuEChERS操作过程如下:样品用盐酸溶液分散均匀,用乙腈提取后,加入无水硫酸镁和无水醋酸钠的混合粉末盐析处理,离心,取上清液检测。固相萃取法操作过程如下:样品溶液用固相萃取柱(Waters Oasis MCX 60 mg,3 mL)吸附,依次用水和甲醇洗涤,用氨化甲醇溶液(5%)洗脱,收集洗脱液用氮气吹干,残留物用流动相定容测定。实验结果显示,乙腈提取不完全,液面分层,回收率低;固相萃取法回收率较低,可能是因为洗脱不完全;QuEChERS法提取效率和流动相提取回收率均较高,但是流动相提取操作简便,故采用了流动相提取。固体样品比较了流动相、QuEChERS、固相萃取法、含5%盐酸的20%甲醇溶液提取4种方法。结果显示含5%盐酸的20%甲醇溶液提取效率最高。
2.2 色谱柱的选择
5种生物碱极性较大,在反相色谱柱上很难保留,一直以来是色谱分离技术的难点。目前的相关文献报道,大都采用Hilic柱进行检测。Hilic柱为正向色谱柱,优点是灵敏度高,缺点是受溶剂限制大,要求样品溶剂中含有70%以上乙腈,使样品前期的提取与纯化使用的提取溶剂受到限制,且使用寿命短,价格昂贵。本实验比较了正向色谱柱、离子交换色谱柱、反相色谱柱三种不同类型的色谱柱:Hilic柱、CR柱、亚3 μm填料核壳色谱柱(图2)。CR柱是将多孔球形硅胶表面包覆了单层有机硅聚合物薄膜后再分别导入十八烷基和磺酸基制成的离子交换色谱柱。流动相可调节空间大,对前处理溶剂要求小,缺点是离子交换力强,相对峰形较宽;且保留时间容易发生漂移,不耐用。本实验采用Agilent Poroshell 120 EC-C18(2.1 mm×100 mm,2.7 μm)反相色谱柱分离,取得了良好的分离效果。本实验采用的亚3 μm填料核壳色谱柱具有Fused-core独特核壳结构,显著改善了色谱峰形及分离度。此色谱柱分析时的压力仅为21.5 MPa,在常规低压液相色谱仪上也能实现对复杂混合物的快速分离;所用2 μm入口筛板孔径较大,避免筛板孔径过小发生堵塞,色谱柱较耐用。
2.3 流动相的选择
本实验对流动相进行了优化。有机相比较了甲醇和乙腈,相同梯度条件下使用甲醇作有机相,目标化合物能获得更好的分离效果。水相比较了0.1%甲酸和0.1%乙酸的5 mmol/L乙酸铵溶液,采用0.1%乙酸的5 mmol/L乙酸铵溶液分析效果较好,故本文采用含0.1 %乙酸的5 mmol/L乙酸铵溶液-甲醇梯度洗脱流动相体系。
2.4 基质效应考察
基质效应(matrix effect) 是指检测系统在分析样品中的分析物时,处于分析物周围的基质对分析物测定结果的影响。凉茶含有中药材成分基质复杂,有必要对其进行基质效应考察。研究选取了固体凉茶颗粒和液体凉茶两种基质,采用SSE% = (基质溶液标准曲线斜率/空白溶液标准曲线斜率)×100的计算方法对5种化合物的基质效应进行评价,当SSE%在80%~120%之间时,表示基质效应不明显[24]。基质效应结果如表3。结果显示,5种化合物在两种基质中的SSE%值在80%~120%之间,可认为基质效应不明显,在实际检测过程中,可忽略不计。
表 3 5种生物碱的基质效应考察Table 3. Matrix effect of 5 alkaloids序号 分析物 基质 线性范围(ug/L) 线性方程 R2 SSE(%) 流动相 2.5~100 y=9311.2x+18026.6 0.99957 1 吗啡 液体凉茶 2.5~100 y=9545.1x+21753.1 0.99955 102.5 固体凉茶 2.5~100 y=9611.6x+11042.2 0.99902 103.2 流动相 2.5~100 y=25033.2x+33440.2 0.99966 2 可待因 液体凉茶 2.5~100 y=26215.3x−41512.2 0.99914 104.7 固体凉茶 2.5~100 y=26162.1x+10542.1 0.99901 104.5 流动相 2.5~100 y=297130x+76913 0.99845 3 蒂巴因 液体凉茶 0.5~20 y=275042x+68542 0.99561 92.6 固体凉茶 0.5~20 y=270522x+14759 0.99114 91.0 流动相 0.5~20 y=435094x+23488 0.99326 4 罂粟碱 液体凉茶 0.5~20 y=421542x+57895 0.99311 96.9 固体凉茶 0.5~20 y=428112x+24534 0.99026 98.4
5流动相 0.5~20 y=384775x+109903 0.99615 那可丁 液体凉茶 0.5~20 y=396657x−251154 0.99404 103.1 固体凉茶 0.5~20 y=391154x+126634 0.99147 101.7 2.5 方法学验证
2.5.1 专属性试验
取“1.2.1”项下混合标准工作溶液b适量,用流动相适当稀释后按“1.2.3”“1.2.4”项条件下进样,5种罂粟壳生物碱混合标准溶液、凉茶基质空白溶液和阳性凉茶样品MRM结果见图3。
配制吗啡、可待因质量浓度为2.5、5、10、25、50、100 ng/mL,蒂巴因、罂粟碱、那可丁质量浓度为0.5、1、2、5、10 ng/mL的系列标准溶液,以峰面积(y)为纵坐标,质量浓度(x)为横坐标进行线性回归,外标法定量。结果表明(见表4),吗啡、可待因的线性范围为2.5~100 ng/mL,蒂巴因、罂粟碱、那可丁的线性范围为0.5~20 ng/mL,5种罂粟壳类生物碱的线性相关系数均大于0.995(R>0.995)。表明在相应的线性范围内,各化合物呈良好的线性关系。
表 4 5种生物碱的线性关系及检出限、定量限Table 4. Linear ranges, limits of detection(LOD)and limits of quantitaion(LOQ)of 5 alkaloids名称 回归方程 R2 浓度范围(ng/mL) 检出限(μg/g) 定量限(μg/g) 吗啡 y=9311.2x+18026.6 0.99957 2.5~100 0.8 2.5 可待因 y=25033.2x+33440.2 0.99966 2.5~100 0.8 2.5 蒂巴因 y=297130x+76913 0.99961 0.5~20 0.2 0.5 罂粟碱 y=435094x+234884 0.99326 0.5~20 0.2 0.5 那可丁 y=384775x+109903 0.99615 0.5~20 0.2 0.5 2.5.2 检出限和定量限
分别精密量取“1.2.1”项下混合标准工作溶液b,用不含5种罂粟壳类生物碱凉茶样品溶液稀释,在“1.2.3”“1.2.4”项条件下进样。按照信噪比S/N≥10计算定量限(LOQ),S/N≥3计算检出限(LOD)。吗啡、可待因检出限为0.8 μg/g,罂粟碱、蒂巴因、那可丁为0.2 μg/g,结果见表4。
2.5.3 加标回收试验
以不含5种生物碱成分的凉茶样品作为空白基质,添加高、中、低3个浓度水平的对照品溶液,按照“1.2.2”项下进行处理,结果见表5。5种生物碱成分的3个添加水平在液体基质中回收率为84.5%~105.1%, RSD不大于6.3%;固体基质中回收率为72.5%~112.3%,RSD不大于7.1%。
表 5 空白样品中5种生物碱的添加回收率(n=6)Table 5. Recovery of 5 alkaloids from blank samples(n=6)名称 添加浓度(μg/kg) 液体基质 固体基质 平均回收率(%) RSD(%) 平均回收率(%) RSD(%) 吗啡 5.0 84.5 6.3 72.5 6.3 10.0 105.1 4.1 88.1 4.4 49.9 95.0 3.6 95.0 3.0 可待因 5.5 86.9 6.1 76.9 7.1 11.0 93.4 3.1 85.4 7.1 54.8 98.5 2.0 106.5 3.2 蒂巴因 1.0 102.2 2.3 96.5 2.8 2.1 100.7 4.8 106.7 3.1 10.3 102.9 1.8 84.9 4.2 罂粟碱 1.1 102.3 2.8 112.3 6.9 2.1 96.2 1.4 96.2 4.9 10.6 93.3 1.1 97.3 3.8 那可丁 1.0 104.1 2.9 106.8 6.9 2.0 94.6 0.9 103.6 4.4 9.8 96.6 1.2 95.6 2.4 2.5.4 精密度试验
取混合标准品溶液在“1.2.3” “1.2.4”项条件下进样,连续进样6次,记录各物质的色谱峰面积。结果显示,5种成分的RSD值均小于0.2%,表明仪器精密度良好。
2.5.5 样品测定
用建立的方法对150批凉茶样品进行了检测,共6批检出含有罂粟壳类生物碱(表6)。其中5批检出含多种罂粟壳类生物碱,1批含有可待因。每批次凉茶样品罂粟壳类生物碱总量范围在10.96~353.81 mg/kg。
表 6 实际样品检测结果Table 6. Actual sample test results样品 含量(mg/kg) 吗啡 可待因 蒂巴因 罂粟碱 那可丁 1 10.5 6.65 4.08 2.52 3.37 2 48.4 17.80 − − − 3 4.78 2.33 1.32 1.06 1.47 4 − 28.50 − − − 5 275.0 64.00 1.30 4.78 8.73 6 266.0 52.60 2.59 4.82 6.02 注:“−”表示未检出。 3. 结论
本文首次对凉茶中非法添加罂粟壳进行了研究。通过对前处理方法和仪器色谱条件的优化,建立了定性、定量快速检测凉茶中非法添加的吗啡、可待因、蒂巴因、罂粟碱、那可丁等5种罂粟壳类生物碱的方法,该方法操作简便、灵敏度高。实验结果显示,凉茶中非法添加罂粟壳类生物碱情况存在,且添加浓度比较大,吗啡作为强效镇痛药常用量为5~15 mg,一周以上可成瘾。本实验发现吗啡最大添加浓度达到275 mg/kg,一批样品中所含有的罂粟壳类生物碱总量达到353.81 mg/kg,存在较大的安全隐患,应引起监管部门的足够重视。
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表 1 流动相梯度洗脱程序
Table 1 HPLC gradient elution
时间(min) 流动相A(%) 流动相B(%) 0 95 5 3 95 5 4 55 45 6 10 90 7 95 5 10 95 5 表 2 五种化合物的定性离子对、定量离子对、去簇电压和碰撞能量
Table 2 Qualitative pairs、quantitative pairs、de-clustering voltages and collision energies for 5 compounds
名称 离子对
(m/z)去簇电压(V) 碰撞能量(eV) 吗啡 286.0/181.1* 97 47 286.0/165.1 51 可待因 300.0/215.1* 90 34 300.0/165.2 55 蒂巴因 312.0/58.2* 52 38 312.0/251.0 35 罂粟碱 340.2/202.1* 92 36 340.2/171.1 40 那可丁 414.2/220.2* 95 30 414.2/353.1 34 注:*为定量离子对。 表 3 5种生物碱的基质效应考察
Table 3 Matrix effect of 5 alkaloids
序号 分析物 基质 线性范围(ug/L) 线性方程 R2 SSE(%) 流动相 2.5~100 y=9311.2x+18026.6 0.99957 1 吗啡 液体凉茶 2.5~100 y=9545.1x+21753.1 0.99955 102.5 固体凉茶 2.5~100 y=9611.6x+11042.2 0.99902 103.2 流动相 2.5~100 y=25033.2x+33440.2 0.99966 2 可待因 液体凉茶 2.5~100 y=26215.3x−41512.2 0.99914 104.7 固体凉茶 2.5~100 y=26162.1x+10542.1 0.99901 104.5 流动相 2.5~100 y=297130x+76913 0.99845 3 蒂巴因 液体凉茶 0.5~20 y=275042x+68542 0.99561 92.6 固体凉茶 0.5~20 y=270522x+14759 0.99114 91.0 流动相 0.5~20 y=435094x+23488 0.99326 4 罂粟碱 液体凉茶 0.5~20 y=421542x+57895 0.99311 96.9 固体凉茶 0.5~20 y=428112x+24534 0.99026 98.4
5流动相 0.5~20 y=384775x+109903 0.99615 那可丁 液体凉茶 0.5~20 y=396657x−251154 0.99404 103.1 固体凉茶 0.5~20 y=391154x+126634 0.99147 101.7 表 4 5种生物碱的线性关系及检出限、定量限
Table 4 Linear ranges, limits of detection(LOD)and limits of quantitaion(LOQ)of 5 alkaloids
名称 回归方程 R2 浓度范围(ng/mL) 检出限(μg/g) 定量限(μg/g) 吗啡 y=9311.2x+18026.6 0.99957 2.5~100 0.8 2.5 可待因 y=25033.2x+33440.2 0.99966 2.5~100 0.8 2.5 蒂巴因 y=297130x+76913 0.99961 0.5~20 0.2 0.5 罂粟碱 y=435094x+234884 0.99326 0.5~20 0.2 0.5 那可丁 y=384775x+109903 0.99615 0.5~20 0.2 0.5 表 5 空白样品中5种生物碱的添加回收率(n=6)
Table 5 Recovery of 5 alkaloids from blank samples(n=6)
名称 添加浓度(μg/kg) 液体基质 固体基质 平均回收率(%) RSD(%) 平均回收率(%) RSD(%) 吗啡 5.0 84.5 6.3 72.5 6.3 10.0 105.1 4.1 88.1 4.4 49.9 95.0 3.6 95.0 3.0 可待因 5.5 86.9 6.1 76.9 7.1 11.0 93.4 3.1 85.4 7.1 54.8 98.5 2.0 106.5 3.2 蒂巴因 1.0 102.2 2.3 96.5 2.8 2.1 100.7 4.8 106.7 3.1 10.3 102.9 1.8 84.9 4.2 罂粟碱 1.1 102.3 2.8 112.3 6.9 2.1 96.2 1.4 96.2 4.9 10.6 93.3 1.1 97.3 3.8 那可丁 1.0 104.1 2.9 106.8 6.9 2.0 94.6 0.9 103.6 4.4 9.8 96.6 1.2 95.6 2.4 表 6 实际样品检测结果
Table 6 Actual sample test results
样品 含量(mg/kg) 吗啡 可待因 蒂巴因 罂粟碱 那可丁 1 10.5 6.65 4.08 2.52 3.37 2 48.4 17.80 − − − 3 4.78 2.33 1.32 1.06 1.47 4 − 28.50 − − − 5 275.0 64.00 1.30 4.78 8.73 6 266.0 52.60 2.59 4.82 6.02 注:“−”表示未检出。 -
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