食品中黄曲霉毒素检测的样品前处理技术研究进展

张 萍， 彭西甜， 冯钰锜

(1.六盘水师范学院化学与化学工程系，贵州六盘水 553004;2.湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，湖北武汉 430064；3.武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉 430072)

1 概述

黄曲霉毒素(Aflatoxin，AFT)是一类由黄曲霉菌(Aspergiuusflavus)和寄生曲霉菌(Aspergiuusparasiticus)产生的次生代谢产物的总称[1]。目前发现的黄曲霉毒素有20多种，其中已分离鉴定出的黄曲霉毒素有B1、B2、G1、G2、M1、M2等18种[2]。常见污染农产品的主要有黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2，其中M1和M2是哺乳动物食用了黄曲霉毒素污染的饲料所产生的代谢产物，因此常见于动物源性食品和牛奶中[3 - 5]。

黄曲霉毒素的基本结构为二呋喃环和香豆素，其中B1是二氢呋喃氧杂萘邻酮的衍生物，它的毒性和致癌性最强。1993年，世界卫生组织(WHO)的癌症研究机构(IARC)将黄曲霉度毒素B1、B2、G1和G2划定为Ⅰ类致癌物质，将M1划定为Ⅱ类致癌物质(人类疑似致癌物质)。黄曲霉毒素的危害性在于对人及动物肝脏组织有破坏作用，严重时可导致肝癌甚至死亡。因此，根据人们对食品的摄入情况，世界各国纷纷制定食品中黄曲霉毒素的卫生限量标准加以控制。我国国家标准(GB 2761-2011)《食品中真菌毒素限量》中规定：花生、玉米及其制品等食品中黄曲霉毒素B1的限量标准为20 μg/kg，在稻谷、大米、糙米及食用油类(花生油除外)中为10 μg/kg，在坚果、调味品及豆制品等其他食品至黄曲霉毒素B1含量不得超过5 μg/kg，在特殊膳食用食品中限量标准为0.5 μg/kg。黄曲霉毒素的毒性很高，各国政府及相关国际组织制定的黄曲霉毒素限量标准很低，同时食品样品基质复杂，这对黄曲霉毒素的检测方法提出了很高的要求。因此，为了预防和控制黄曲霉毒素对食品的污染，保障人们的身体健康，为食品安全监管提供技术支撑，加强黄曲霉毒素检测方法的研究具有重要的意义。

2 黄曲霉毒素检测方法研究现状

目前，食品中黄曲霉毒素的检测方法有很多，主要有薄层层析法(TLC)[6]、荧光光度法、酶联免疫分析法(ELISA)[7]、高效液相色谱法(HPLC)[8]、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)[9]以及电化学免疫传感器法[10 - 11]等。TLC法易受杂质干扰，灵敏度、精密度和重现性不好，一般用于黄曲霉毒素的初步定性检测[6]。ELISA法灵敏度高、特异性强、成本低、快捷，适合于大批量样品的检测，但重复性较差、假阳性概率较高[12 - 13]。HPLC法在黄曲霉毒素的检测中应用最为广泛，具有分析效果好、灵敏度高、分析速度快、选择性好等优点。HPLC法通常使用荧光检测器(FLD)，而B1和G1分子二呋喃结构中碳碳双键吸电子诱导效应，致使分子荧光强度减弱，影响方法灵敏度，但可通过衍生增强荧光强度。目前，常采用的衍生方法有三氟乙酸(TFA)柱前衍生法[14 - 15]、碘柱前衍生法[16]、碘柱后衍生法[17 - 19]、光化学柱后衍生法[20]、电化学柱后衍生法[21]、溴柱后衍生法[22]。HPLC法的柱前或柱后衍生分析时间长、步骤多，干扰较多，易出现假阳性。HPLC-MS/MS法是一种集高效分离及多组分定性、定量于一体的联用技术，在HPLC法优点的基础上无需衍生化即可进行检测，而随着同位素内标的商品化，使得检测结果更加准确可靠，但是质谱仪器价格昂贵，检测成本较高[23 - 24]。

3 食品中黄曲霉毒素检测的样品前处理方法

3.1 液-液萃取

杨琳等[25]将粮谷类食品样品经甲醇-水溶液(80∶20，V/V)提取，然后用三氯甲烷液-液萃取(LLE)净化富集，用三氟乙酸衍生后荧光检测，4种黄曲霉毒素(B1、B2、G1、G2)的检出限分别为0.06、0.03、0.18、0.05 μg/kg，在玉米、大米、小麦3类样品中加标回收率在71.73%～115.37%之间，相对标准偏差为3.00%～9.88%。彭志兵等[26]比较了二氯甲烷和三氯甲烷两种萃取剂，发现三氯甲烷萃取样品中黄曲霉毒素的加标回收率较高，采用LLE净化的前处理方法，建立了用甲醇-乙腈-水(40∶5∶55，V/V)流动相体系分离黄曲霉毒素(G2、G1、B2、B1)，HPLC法测定粮食样品中黄曲霉毒素的新方法，在不同加标水平的回收试验中，回收率为80.3%～97.0%，相对标准偏差为2.1%～4.0%。然而，LLE通常使用大量有机溶剂，在目前黄曲霉毒素的常规分析中应用较少。

3.2 固相萃取

固相萃取(SPE)可同时完成样品的富集与净化，比LLE快，节省溶剂，重现性好。毕瑞峰等[27]把腰果样品用甲醇-水(8∶2，V/V)溶液提取后用弗罗里硅土柱净化，HPLC-MS/MS法检测其中的4种黄曲霉毒素。王恒玲等[28]以二氧化硅-氧化石墨烯复合物为SPE材料，建立了植物油中黄曲霉毒素B1、B2的HPLC检测方法。蔡增轩等[29]将花生及其制品经一种自制的混合SPE柱纯化，超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(UPLC-MS/MS)检测，可对其中的6种黄曲霉毒素同时进行定性定量分析。付朝晖等[30]用二氯甲烷提取发酵茶中黄曲霉毒素，提取液经浓缩后，用氰基键合硅胶SPE小柱净化，UPLC-UV法检测。

多功能净化柱(Multifunctional Cleanup Column，MFC)是一种特殊的SPE柱，可选择性吸附样品溶液中的脂类、蛋白类等杂质，而黄曲霉毒素不被吸附。MFC的操作简便，不需要进行活化、淋洗和洗脱操作只需直接上样，净化效果理想，但是没有富集的作用。根据多功能柱填料的不同，又分为仅用于净化黄曲霉毒素和可净化多种霉菌毒素两大类。宋月等[31]采用PriboFast M228型多功能柱净化，建立了玉米和花生中黄曲霉毒素的光化学衍生，HPLC-FLD检测方法和UPLC-MS/MS检测方法。万青云等[32]采用可净化黄曲霉毒素的Mycosep 226多功能净化柱，建立了三氟乙酸(TFA)柱前衍生，加压毛细管电色谱-激光诱导荧光(Pressurized Capillary Electrochromatography-Laser-Induced Fluorescence，pCEC-LIF)快速测定花生酱中黄曲霉毒素的方法。王瑞国等[33]运用可净化多种霉菌毒素的Mycospin 400型多功能净化柱，建立了同时检测玉米、豆粕中黄曲霉毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇等26种霉菌毒素的LC-MS/MS方法。刘柱等[34]对Mycosep 113、Mycosep 226、Mycosep 228和Waters HLB柱4种多功能柱的净化效果进行了考察，发现Mycosep 228型多功能净化柱对玉米和花生中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素和展青霉素9种真菌毒素有非常好的净化效果，建立了MFC-HPLC柱后光化学衍生的黄曲霉毒素检测方法。

3.3 免疫亲和柱

免疫亲和柱是一种特殊的固相萃取柱，其吸附剂的功能团不同于常规的化学官能团，而是特异性抗体，利用抗原与抗体免疫反应的原理，高选择性地吸附上样溶液中的目标物，具有高亲和力、高专一性和可结合的特点。目前，免疫亲和柱净化被广泛应用于植物油及粮谷类[35 - 39]、中药材及中成药类[40 - 45]、牛奶类[46 - 48]及其他食品[49 - 50]等中黄曲霉毒素的检测。

随着人们对多种真菌霉素检测的需求，可同时高效准确处理多种毒素的复合免疫亲和柱的应用日益广泛。Wilcox等[51]建立了食品(黑麦粉、玉米、早餐麦片、全麦面包)中不同免疫亲和柱的组合，对特定的多种真菌毒素进行净化，所得结果可以满足欧盟成年人和婴儿食品中多种毒素检测的限量标准要求。孙雪等[52]建立了动物源性食品(猪肉、鱼肉、猪肝)中6种黄曲霉毒素和6种玉米赤霉醇类真菌毒素的复合免疫亲和柱净化，HPLC-MS/MS检测方法。

尽管免疫亲和柱对黄曲霉毒素具有很好的选择性，然而其同时也存在温度稳定性差、价格昂贵、检测成本高的问题，在实际应用中也受到了一定的限制。

3.4 其他样品前处理方法

3.4.1基质固相分散基质固相分散(Matrix Solid-Phase Dispersion，MSPD )是一种快速样品处理技术，该技术通过将固体、半固体以及粘稠性样品与固相分散剂一起放入玻璃研钵中轻轻研磨，样品组织结构被研磨的剪切力破坏后，样品基质分散在固体分散剂的表面，然后将得到的混合物转移到固相萃取空柱中用适当的溶剂将目标化合物洗脱下来。MSPD浓缩了传统的样品前处理中的样品匀化、组织细胞裂解、提取、净化等过程，避免了样品的损失，但该技术需由操作者在研钵中混合，不能完全自动化，适用于多药物的残留分析[53]。

Hu等[54]利用中性氧化铝与石墨化炭黑基作为MSPD的吸附剂，电化学衍生，荧光检测测定了深色食品(辣椒粉、绿豆、黑芝麻)中黄曲霉毒素的含量，并与免疫亲和柱净化法做了比较，不存在显著性差异。朱闰月等[55]采用C18作为吸附剂，结合MSPD技术，建立了鸡蛋中包括黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2在内的15种真菌毒素生物标志物的同时定量分析方法。

3.4.2凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography，GPC)根据溶质(被分离物质)分子量大小不同而达到分离目的。GPC具有净化容量大、可重复使用、适用范围广、自动化程度高等特点，但其存在分离不完全，常常还需要结合其他的样品前处理技术，同时存在有机溶剂消耗大的缺点。刘柱等[56]提出了填料为Bio-Beads SX3(中性、多孔的聚苯乙烯-二乙烯基苯微球体)的凝胶渗透色谱净化和柱后光化学衍生-HPLC法测定食用油中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2等9种真菌毒素。段兵等[57]建立了用Bio-Beads SX3为填料的GPC净化，结合UPLC-MS/MS法测定牛奶中黄曲霉毒素M1的方法。王浩等[58]以乙酸乙酯-环己烷(1∶1，V/V)提取植物油样品，GPC净化，HPLC-MS/MS法检测，建立了植物油中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2和苯并芘的分析方法。

3.4.3免疫磁珠免疫磁珠净化(Immunomagnetic Microbeads，IMBs)是20世纪80年代出现的新方法。这一方法的核心是在磁珠表面包被具有免疫反应性的抗体进行抗原抗体反应，无该种表面抗原的细胞由于不能与连接着磁珠的特异性单抗结合而没有磁性，不在磁场中停留，从而达到分离的目的[59]。雷方等[60]用NaIO4将抗体Fc段的糖残基氧化生成醛基，与磁珠上的氨基共价偶联，实现抗体在磁珠上的定向固定化。以该方法同时偶联多种抗体，获得定向固定多种真菌毒素抗体的免疫磁珠，进而对其亲和性能及使用条件进行详细表征和优化，建立了免疫磁珠亲和纯化-UPLC-MS/MS法检测小麦中多种真菌毒素。邢言言等[61]将N-羟基丁二酰亚胺键合磁珠与抗黄曲霉毒素总量单克隆抗体偶联，得到了黄曲霉毒素总量免疫磁珠，其具有较好的分散性，良好的磁性能和特异的选择性。刘伟伟等[62]利用化学共沉淀方法，制得了主要成分为Fe3O4的超顺磁性纳米磁珠，与氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂反应而带上氨基基团，然后通过戊二醛活化后发生醛基化，与黄曲霉毒素B1多克隆抗体偶联得到黄曲霉毒素B1免疫磁珠，利用该免疫磁珠为净化工具，建立了谱检测植物油中黄曲霉毒素B1 HPLC法。

3.4.4QuEChERS法QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe)法是近年发展的一种用于农产品中农药残留检测的快速样品前处理技术，由美国农业部Anastassiades教授等[63]于2003年首次提出。该方法采用单一溶剂乙腈提取，无水MgSO4和NaCl盐析分层、分散固相萃取剂N-丙基乙二胺(PSA)净化的快速样品前处理方法，具有快速、简单、廉价、有效、可靠及安全的特点。由于该方法的显著优势，近年来在植物源性及动物源性食品中的兽药、真菌毒素、食品添加剂等残留检测领域的应用也日益广泛[64]。

Tamura等[65]将啤酒类样品经乙腈提取后加入NaCl、无水Na2SO4和柠檬酸钠净化，利用改良的QuEChERS结合UPLC-MS/MS法测定了啤酒中包括黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2在内的15种真菌毒素的含量。陈慧菲等[66]优化了QuEChERS方法的盐析包，建立了改进的QuEChERS方法结合UPLC-MS/MS测定谷物样品中的8种真菌毒素的方法。苏碧玲等[67]将婴幼儿辅助食品样品经乙腈-水-乙酸提取后，采用含有C18、弗罗里硅土及无水MgSO4的QuEChERS净化管中净化，UPLC-MS/MS法检测，建立了婴幼儿谷类辅助食品中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2等12种真菌毒素的分析方法。郭礼强等[68]使用QuEChERS方法，考察了中性氧化铝(Alumina-N)、石墨炭黑粉(GCB)、C18、PSA和氨丙基硅胶5种净化材料对干腌火腿中15种真菌毒素(含黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2)的回收率的影响，发现C18对15种真菌毒素的吸附影响较小，结合谱库检索建立了干腌火腿中15种真菌毒素的快速LC-MS/MS检测方法。

4 直接分析

随着质谱等高性能分析仪器的发展，可以将提取液不经净化直接进样分析，大大提高了整个分析过程的效率。基质效应(Matrix Effect，ME)是影响HPLC-MS/MS定量的准确性和精密度最重要的因素，它是指提取中共留组分在检测过程中对目标分析物的离子化效率产生影响。从基质效应产生的机制可以看出，通过优化质谱的各种参数，在最大程度上提高各种真菌毒素的离子化效率，增强其与样品的共留组分在离子源离子化时的竞争力，是一种克服基质效应可行的方案。王芹等[69]将面粉样品粉碎后，经乙腈-水(84∶16，V/V)提取，提取液直接浓缩定容后，滤液经Agilent Poroshell120ec-C-(18)反相色谱柱分离，以0.1%甲醇-甲酸水溶液作为流动相,梯度洗脱分离4种黄曲霉毒素，对质谱检测条件进行了优化，黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2呈现较好的响应，减少了黄曲霉毒素质谱检测的基质效应。

稀释法是一种克服基质效应的有效手段，虽然它在一定程度上会降低LC-MS/MS法的灵敏度，但它能够有效减少干扰组分的浓度，提高目标分析物离子化的竞争力，具有检测成本低、分析速度快和操作简便等优点，目前已经被广泛应用于食品中真菌毒素的检测。郑润生等[70]采用稀释法，并通过优化色谱和质谱条件，成功克服苦杏仁的基质效应对整个分析过程的干扰，建立了一种可对苦杏仁污染黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2进行大量筛查及检测的HPLC-MS/MS方法，并与Mycosep 226型净化柱纯化的方法做了对比，回收率与准确度均高于净化柱纯化方法。然而，稀释法没有直接去除共存组分，长期使用该方法可能会对质谱等检测系统造成污染；同时，样品化学成分复杂多样，目标物检测灵敏度高低不一，可能会限制稀释法的应用范围。

同位素内标法不仅可以减小、甚至抵消真菌毒素在离子化效率上的改变，还能消除样品在前处理过程中的操作误差，从而提高整个HPLC-MS/MS检测方法的稳定性，因此近年来也是一种应用相当广泛的方法。曹娅等[71]采用同位素内标稀释法，建立了大米、小麦和大豆中8种真菌毒素的HPLC-MS/MS分析方法。但是，该方法存在以下缺点：同位素内标的的价格比较昂贵，依靠一个同位素内标的校正很难消除全部真菌毒素基质效应的差异，检测成本过高，不利于大批量样品的检测。因此，在实际大批量样品检测中，其可行性比较低。

5 结语

黄曲霉毒素作为真菌毒素中的一种高毒性物质，可以通过污染多种作物进而进入到食品当中，严重威胁到人类的健康。尽管色谱、质谱分离检测系统的性能得到了很大的改善，但高效的样品前处理技术对于获得可靠的检测数据来支持食品安全的监管非常重要。目前，对于复杂食品中黄曲霉毒素的样品前处理技术，吸附剂净化富集的相关技术(例如SPE、免疫亲和柱、QuEChERS方法等)溶剂消耗少、仅仅使用一次性的化学品或吸附剂，已经逐步取代传统的样品前处理方法(例如溶剂消耗大的GPC法和LLE法)，多种净化技术的联合运用与多种黄曲霉毒素的同时检测是目前研究的热点。黄曲霉毒素分析的样品前处理技术逐渐向自动化、更高的样品分析通量、更少的溶剂使用量的方向发展。随着各国对食品安全愈加重视，食品安全标准也越来越严格，开发高效快速的样品前处理技术，提高分析的准确度，降低检测成本，最终实现在日常检测中的应用，具有深远的意义。

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