楊偉國(guó),錢建瑞,袁 瑞,孟祥國(guó),宋建峰
(1.晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司,河北 邯鄲 057250; 2.河北晨光檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司,河北 邯鄲 057250)
黃曲霉毒素是由真菌黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生的一組強(qiáng)的次生代謝產(chǎn)物,尤其是黃曲霉毒素B1,是目前發(fā)現(xiàn)的真菌類中毒性最大、污染范圍最廣的毒素之一[1]。近年來(lái)黃曲霉毒素污染事件的發(fā)生,已引起世界各國(guó)及消費(fèi)者對(duì)食品安全的關(guān)注[2-3]。黃曲霉毒素的檢測(cè)方法主要包括薄層色譜法(TLC)、高效液相色譜法(HPLC)(液液提取和固相提取)、微柱篩選法、酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)[4-7]。高效液相色譜法測(cè)定黃曲霉毒素是目前國(guó)際上普遍采用的定量和確認(rèn)的分析方法,但用于棉籽及棉籽相關(guān)產(chǎn)品中黃曲霉毒素的研究鮮見報(bào)道。
我國(guó)是棉花種植大國(guó),棉籽作為棉花加工的副產(chǎn)物來(lái)源豐富。棉籽中含有油脂和蛋白,是重要的油料及飼料原料[8]。棉籽相關(guān)產(chǎn)品主要包括棉殼、棉籽蛋白和棉籽油。棉殼主要用于菌類培養(yǎng)及牛羊等飼養(yǎng)用原料;棉籽蛋白作為單一飼料,應(yīng)用于整個(gè)飼料行業(yè);棉籽油作為食用植物油,直接面對(duì)終端市場(chǎng)。
棉籽在采摘、晾曬、貯藏、運(yùn)輸、加工等過程中,由于環(huán)境條件及水分控制等問題,極易引起霉變及霉菌毒素污染[9-10],因而棉殼、棉籽蛋白、棉籽油中極有可能由于加工過程中的毒素遷移而被污染。GB 2761—2017《 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中真菌毒素限量》和 GB 13078—2017《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》分別對(duì)棉籽油、棉籽相關(guān)產(chǎn)品黃曲霉毒素B1做了限定。本文采用GB/T 30955—2014《飼料中黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2的測(cè)定 免疫親和柱凈化-高效液相色譜法》并優(yōu)化其前處理方法,對(duì)棉籽及其相關(guān)產(chǎn)品的黃曲霉毒素B1進(jìn)行測(cè)定。 通過優(yōu)化后的方法,開展棉籽相關(guān)產(chǎn)品加工過程中黃曲霉毒素的監(jiān)測(cè)與控制研究,明確黃曲霉毒素B1在棉籽加工過程中的含量變化、遷移規(guī)律,為開發(fā)黃曲霉毒素控制技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。
1.1.1 原料與試劑
棉籽,產(chǎn)地A、B。棉籽蛋白:棉籽經(jīng)剝殼、壓坯、提油后的黃色粉末。棉籽油:棉籽經(jīng)剝殼、壓坯、提取、濃縮、堿煉后的淺黃色液體。以上樣品均由晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司提供。
黃曲霉毒素B1標(biāo)準(zhǔn)品(純度>99%),美國(guó)Sigma公司;甲醇、乙腈,色譜純,美國(guó)Fisher公司;磷酸氫二鉀、氯化鈉、磷酸二氫鉀、碘、濃鹽酸,分析純;氯化鉀,優(yōu)級(jí)純;實(shí)驗(yàn)室用水均為Milli-Q超純水。
1.1.2 儀器與設(shè)備
1260高效液相色譜儀(配熒光檢測(cè)器),美國(guó)Agilent公司;柱后衍生系統(tǒng),美國(guó)Pickering Laboratories公司;島津分析天平;免疫親和柱(黃曲霉毒素B1),北京華安麥科生物技術(shù)有限公司;玻璃纖維濾紙(直徑110 mm,孔徑1.5 μm),英國(guó)GE Healthcare公司;Master-S UVF超純水機(jī),上海和泰儀器有限公司;0.22 μm針式過濾膜,上海安譜科學(xué)儀器有限公司;調(diào)速多用振蕩器,江蘇金壇市中大儀器廠;數(shù)控超聲波清洗機(jī),濟(jì)寧天華超聲電子儀器有限公司。
1.2.1 使用溶液及標(biāo)準(zhǔn)溶液制備
磷酸鹽緩沖溶液(PBS):稱取7.9 g氯化鈉、1.8 g磷酸氫二鉀、0.24 g磷酸二氫鉀、0.2 g氯化鉀,900 mL水溶解,然后用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至7.0,最后用水稀釋至1 000 mL,保存于4℃?zhèn)溆谩?/p>
10%甲醇-PBS:取10 mL甲醇,加入PBS并定容至100 mL。
黃曲霉毒素B1標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:將黃曲霉素B1標(biāo)準(zhǔn)品用甲醇配制成13 μg/kg的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,保存于4℃?zhèn)溆谩?/p>
柱后衍生溶液:稱取0.5 g碘,溶解于100 mL甲醇后,加純水定容至1 000 mL,以0.45 μm的尼龍濾膜過濾,充入氮?dú)獗芄獗4妗?/p>
1.2.2 色譜分離條件
ODS C18 色譜柱(100 mm×4.6 mm,5 μm);進(jìn)樣量100 μL;柱溫40℃;流動(dòng)相為乙腈-甲醇-水(體積比22∶22∶56)溶液;流速1.0 mL/min;激發(fā)波長(zhǎng)360 nm,發(fā)射波長(zhǎng)440 nm。
1.2.3 柱后衍生化條件
衍生溶液為體積分?jǐn)?shù)10%甲醇溶液(含0.05%碘);泵洗液為體積分?jǐn)?shù)20%甲醇溶液;衍生溶液流速0.3 mL/min;衍生反應(yīng)溫度95℃。
1.2.4 樣品預(yù)處理
1.2.4.1 提取
棉籽蛋白樣品混勻后用高速粉碎機(jī)粉碎,過0.25 mm分析篩。棉籽樣品混勻后用高速粉碎機(jī)粉碎,過2 mm孔徑試驗(yàn)篩。稱取5 g樣品,加一定量溶劑,采用一定的方式提取,用普通濾紙進(jìn)行過濾,收集濾液至250 mL玻璃錐形瓶中;移取5 mL濾液至50 mL容量瓶中,用PBS定容;將稀釋液用玻璃纖維濾紙過濾至三角瓶中。
1.2.4.2 凈化
取1.2.4.1稀釋液10 mL,加入免疫親和柱(流速1 mL/min);液體徹底排凈后,加入5 mL 10%甲醇-PBS(或純水)洗滌2次(流速3 mL/min);棄去洗脫液,加入1 mL甲醇,孵育2 min(流速1 mL/min);收集洗脫液,搖勻。
1.2.5 樣品測(cè)定
將1.2.4.2洗脫液過0.45 μm有機(jī)濾膜,進(jìn)行高效液相色譜分析。每次進(jìn)樣100 μL,重復(fù)2次,記錄色譜峰面積,利用標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=321.91x+1.234,R2=0.999 9)計(jì)算樣品中黃曲霉毒素B1含量。
2.1.1 提取方式優(yōu)化
以不同提取方式為探究因素,利用高效液相色譜對(duì)同一產(chǎn)地、同一批次的棉籽蛋白進(jìn)行黃曲霉毒素B1含量的測(cè)定,結(jié)果見表1。
由表1可以看出,不同提取方式對(duì)棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1的檢測(cè)結(jié)果有較大的影響。其中超聲30 min提取方式得出的黃曲霉素毒素B1含量值最高,故確定最優(yōu)提取方式為超聲30 min。
表1 不同提取方式下棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1含量
2.1.2 提取溶劑優(yōu)化
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料可知,黃曲霉毒素B1萃取溶劑較多,有80%甲醇溶液、85%丙酮溶液和86%乙腈溶液等。以不同提取溶劑為探究因素,利用高效液相色譜對(duì)同一產(chǎn)地、同一批次的棉籽蛋白進(jìn)行黃曲霉毒素B1含量的測(cè)定,結(jié)果見表2。
表2 不同提取溶劑下棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1含量
由表2可以看出,不同的提取溶劑對(duì)棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1檢測(cè)結(jié)果有很大的影響。其中,提取溶劑為86%乙腈溶液的檢測(cè)結(jié)果分別為80%甲醇溶液檢測(cè)結(jié)果的2.81倍,85%丙酮溶液檢測(cè)結(jié)果的1.57倍。由此可知,86%乙腈溶液提取效果最好,而80%甲醇溶液提取效果遠(yuǎn)弱于其他兩種溶劑,故確定最優(yōu)提取溶劑為86%乙腈溶液。
2.1.3 固液比優(yōu)化
固液比不同,樣品提取過程中的浸潤(rùn)狀態(tài)不同,最終黃曲霉毒素B1檢測(cè)結(jié)果也會(huì)有很大不同。以不同固液比為探究因素,利用高效液相色譜對(duì)同一產(chǎn)地、同一批次的棉籽蛋白進(jìn)行黃曲霉毒素B1含量的測(cè)定,結(jié)果見表3。
表3 不同固液比下棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1含量
由表3可以看出,固液比1∶20提取效果高于固液比1∶5和1∶10。繼續(xù)增大固液比提取可能會(huì)更充分,但考慮溶劑成本及毒性因素,確定最優(yōu)固液比為1∶10。
2.1.4 超聲時(shí)間優(yōu)化
超聲時(shí)間不同,樣品與提取溶劑作用時(shí)間不同,從而導(dǎo)致黃曲霉毒素B1的提取效率不同。以不同超聲時(shí)間為優(yōu)化因素,利用高效液相色譜對(duì)同一產(chǎn)地、同一批次的棉籽蛋白進(jìn)行黃曲霉毒素B1含量的測(cè)定,結(jié)果見表4。
由表4可以看出,黃曲霉毒素B1檢測(cè)結(jié)果隨超聲時(shí)間的延長(zhǎng)而增大,但增大幅度較小。因此,在滿足實(shí)際檢測(cè)需要下,考慮檢測(cè)時(shí)效性,確定最優(yōu)超聲時(shí)間為10 min。
針對(duì)2.1探究確定的棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1提取方法進(jìn)行重復(fù)性驗(yàn)證,以證明新方法具有實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用性。取批號(hào)為1805002M的棉籽蛋白,按照2.1提取條件進(jìn)行日內(nèi)和日間重復(fù)性驗(yàn)證,結(jié)果見表5。選取棉籽蛋白和棉籽油2種已知結(jié)果的產(chǎn)品,加入適當(dāng)濃度的標(biāo)樣,測(cè)定加標(biāo)回收率,結(jié)果見表6。
表4 不同超聲時(shí)間下棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1含量
表5 方法穩(wěn)定性驗(yàn)證
表6 方法準(zhǔn)確性驗(yàn)證
由表5和表6可以看出,本文2.1建立的棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1提取方法,檢測(cè)重復(fù)性較好,日內(nèi)精密度在1.82%~4.41%之間,日間精密度為6.00%,樣品加標(biāo)回收率在97%~108%之間,可滿足日常實(shí)際檢測(cè)及質(zhì)量控制需求。
對(duì)A地區(qū)及B地區(qū)多批次棉籽樣品進(jìn)行仁殼分離,并利用本文建立的測(cè)定方法分別對(duì)棉籽及其相關(guān)產(chǎn)品的黃曲霉毒素B1含量進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果見表7。
表7 不同來(lái)源棉籽及棉籽相關(guān)產(chǎn)品中 黃曲霉毒素B1含量 μg/kg
由表7可以看出,不同來(lái)源的棉籽中黃曲霉毒素B1含量差異較大,A地區(qū)棉籽中黃曲霉毒素B1含量較低,B地區(qū)棉籽中黃曲霉毒素B1含量偏高。不同來(lái)源棉籽仁殼分離后的黃曲霉毒素B1主要集中在棉仁中。A地區(qū)和B地區(qū)棉仁生產(chǎn)的棉籽油中均未檢出黃曲霉毒素B1(<1 μg/kg示為未檢出,下同),A地區(qū)的棉籽蛋白中未檢出黃曲霉毒素B1,而B地區(qū)的棉籽蛋白中黃曲霉毒素B1含量在12.0~99.1 μg/kg。
根據(jù)表7,A地區(qū)棉籽中未檢測(cè)出黃曲霉毒素B1,棉殼和棉仁中也均未檢出。B地區(qū)棉籽中均檢測(cè)出黃曲霉毒素B1,且黃曲霉毒素B1含量差異較大,但在棉殼中均未檢出黃曲霉毒素B1,除2個(gè)樣品外,其余樣品對(duì)應(yīng)棉仁中黃曲霉毒素B1的檢測(cè)值為棉籽中的1.76~2.46倍。B地區(qū)棉籽中均檢測(cè)出黃曲霉毒素B1,但仁殼分離后的棉殼和部分棉仁中未檢出。這可能是因?yàn)辄S曲霉毒素在棉籽中分布非常不均勻,取樣混樣階段無(wú)法完全消除不勻等因素,很難保證同一批次棉籽黃曲霉毒素含量在同一個(gè)水平上。由此可以確定黃曲霉毒素B1在B地區(qū)棉籽中主要分布在棉仁中。
經(jīng)分析,B地區(qū)棉籽成熟期正值夏秋季,溫濕度均適宜,導(dǎo)致容易感染黃曲霉,產(chǎn)生黃曲霉毒素。有關(guān)研究介紹,黃曲霉一旦在果仁上繁殖,由于果仁的蛋白質(zhì)等豐富營(yíng)養(yǎng)條件可迅速產(chǎn)生黃曲霉毒素,而其他部位如棉殼等則不易產(chǎn)生。而A地區(qū)屬溫帶大陸性氣候,具有夏季干熱、冬季干冷的特點(diǎn),且光線充足,太陽(yáng)輻射總量全年為5 000~6 490 MJ/m2,紫外線較強(qiáng)不適宜黃曲霉的生長(zhǎng)及毒素的產(chǎn)生,故A地區(qū)產(chǎn)棉籽在生長(zhǎng)期間是很少有黃曲霉及毒素產(chǎn)生的。
B地區(qū)棉籽加工的棉籽蛋白中均可檢測(cè)出黃曲霉毒素B1,但棉籽油中均未檢測(cè)出。經(jīng)分析,黃曲霉毒素易溶于醇類溶劑,棉籽蛋白是由棉仁經(jīng)過預(yù)處理、浸出、粉碎后得到的產(chǎn)品,由于棉仁中含有黃曲霉毒素B1,故在生產(chǎn)中易富集于棉籽蛋白中。而棉籽油是棉仁經(jīng)過浸出、精煉后得到的產(chǎn)品,可能一方面是遷移量較少,一方面堿煉和水洗過程中能夠去除大部分黃曲霉毒素B1,故未檢測(cè)出黃曲霉毒素B1。由此可見,從棉籽原料生產(chǎn)至棉籽蛋白和棉籽油的過程中,黃曲霉毒素B1主要遷移至棉籽蛋白中。
本文建立了棉籽及棉籽相關(guān)產(chǎn)品中黃曲霉毒素B1的測(cè)定方法。將樣品混合均勻粉碎,稱樣量5 g,提取溶劑為86%乙腈溶液,固液比1∶10,超聲提取10 min,提取液經(jīng)免疫親和柱凈化,再進(jìn)行高效液相色譜分析。經(jīng)日內(nèi)和日間重復(fù)性驗(yàn)證可知該方法完全可滿足日常實(shí)際質(zhì)量控制需求。
不同產(chǎn)地的棉籽因氣候因素影響,受黃曲霉毒素污染的水平差異較大。棉籽中棉仁是黃曲霉毒素的主要分布位置。受黃曲霉毒素污染的棉籽在加工過程中,黃曲霉毒素B1會(huì)由棉籽中遷移至棉仁中再遷移至棉籽蛋白中,而棉殼、棉籽油幾乎不會(huì)受到污染。因此,為防止棉籽蛋白產(chǎn)品中黃曲霉毒素超標(biāo),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)棉籽原料的檢測(cè)和控制,已經(jīng)被污染的原料,可在加工過程中通過黃曲霉毒素脫除技術(shù)進(jìn)行脫除,確保棉籽蛋白產(chǎn)品的黃曲霉毒素B1含量符合國(guó)標(biāo)要求。