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上海斯邁歐分析儀器有限公司
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三重四極桿 LC/MS 系統(tǒng)監(jiān)測水庫原水中的微囊藻毒素
2022-6-6 閱讀(768)
前言微囊藻毒素是由藍藻產(chǎn)生的一種毒素。藍藻，也稱為藍綠藻，是一種同時具備細菌和藻類特性的有機體。當?shù)乇硭畻l件（要求溫暖、穩(wěn)定的條件）適宜藍藻繁殖時，就會導(dǎo)致藍藻大規(guī)模爆發(fā)。但并不是所有藻類都會產(chǎn)生毒素。藍藻菌在死亡或溶解時會釋放毒素。所產(chǎn)生的藻毒素包括肝毒素（微囊藻毒素、節(jié)球藻毒素和柱孢藻毒素），神經(jīng)毒素（魚腥藻毒素-a，魚腥藻毒素-a(S)，蛤蚌毒素）和皮炎毒素（鞘絲藻毒素-a，海兔毒素）三大類。這些毒素在釋放后能夠在水體中持續(xù)存在數(shù)周到數(shù)月。其中微囊藻毒素會對人畜的健康造成危害。它們中的大多數(shù)為肝毒素，而同時也會刺激皮膚、眼睛和咽喉。微囊藻毒素已收錄于美國國家環(huán)境保護署 (USEPA) 的污染物候選列表中 [1]，世界衛(wèi)生組織 (WHO) 規(guī)定處理飲用水中微囊藻毒素-LR 的暫行指導(dǎo)限值為 1 µg/L。英國尚未確立微囊藻毒素分析相關(guān)的法規(guī)。英國飲用水監(jiān)管局 (DWI) 已對在英國境內(nèi)開展微囊藻毒素分析的必要性進行審查 [3]。其得出的結(jié)論是：在原水中確實會出現(xiàn)此類毒素，而只有在爆發(fā)大規(guī)模藍藻水華，此類毒素達到一定濃度時，才可以方便地對它們進行檢測。此外，有多種水處理方法可以去除此類毒素。
數(shù)據(jù)表明，在英國境內(nèi)與藍藻微囊藻毒素相關(guān)的飲用水健康風險非常低，大多數(shù)供水公司能夠妥善管理飲用水源，將藍藻的數(shù)量控制到低值?？刹捎枚喾N分析技術(shù)分析水中的微囊藻毒素。包括生物分析技術(shù)，例如酶聯(lián)免疫吸附測定 (ELISA) 以及采用紫外-可見光 (LC/UVVis) 和質(zhì)譜 (LC/MS) 檢測的液相色譜技術(shù) [1]。在這些技術(shù)中，LC/MS（尤其是三重四極桿 LC/MS）具有良好的特異性和靈敏度 [4]。Wessex Water 已開發(fā)了一種使用 Agilent 6410 三重四極桿LC/MS 對水中微囊藻毒素-LR、-YR 和 -RR 進行測定的方法。該方法可檢出各種水體中低至 0.1 µg/L 的微囊藻毒素-LR、-YR 和 -RR。對大量水庫原水樣品進行了分析。但是在爆發(fā)大規(guī)模藍藻水華時，需要同時檢測細胞結(jié)合態(tài)和溶解態(tài)毒素。出于預(yù)防目的，還對已經(jīng)處理過的水樣品進行了分析，確認水處理廠能否有效除去任何可能的污染物。
實驗部分樣品前處理標準品DHI（丹麥），通過 ISO 20179 認證微囊藻毒素 RR-YR-LR 的 LGC 混合標樣用于溶解態(tài)微囊藻毒素分析的原水樣品在進行固相萃取前，原水樣品已經(jīng)過 GF/B（顆粒保留 1.0 µm）濾紙過濾。用于細胞結(jié)合態(tài)微囊藻毒素分析的細胞內(nèi)液樣品對樣品進行過濾，然后在甲醇/水 (70/30 v/v) 中將濾紙煮沸。然后在進行固相萃取之前，應(yīng)蒸發(fā)除去溶液中的甲醇或稀釋至一定濃度以下。
固相萃取 (SPE)使用 IST 101 (100 mg，3 mL) 小柱進行固相萃取。先使用甲醇（1 體積），再使用超純水（1 體積）對小柱進行平衡，確保小柱不會變干。在萃取過程中，將儲液瓶連接至小柱，然后對 75 mL 加入節(jié)球藻毒素內(nèi)標 (1.0 µg/L) 的水樣品，在重力和微真空條件下進行慢速萃取。通過經(jīng)過濾的已知原水制備空白和一組標樣（0.02 µg/L、0.1 µg/L 和 1.0 µg/L），并向其中加入內(nèi)標，并與樣品一同進行萃取。萃取完成后，使用 1 體積 30% 甲醇對小柱進行洗滌，然后在全真空條件下干燥 3 分鐘。然后使用甲酸 (1%) 的甲醇溶液 (2 x 0.5 mL) 對小柱進行洗脫，此時應(yīng)采用真空條件以確保*洗脫。將萃取液蒸干，然后復(fù)溶于 150 µL 乙酸 (0.1%) 的乙腈 (25%) 溶液中，再裝入樣品瓶中上機分析。
結(jié)果與討論表 1 中所示為儀器操作條件。表 2 中所示為各化合物的定量或定性離子/裂解電壓和碰撞能量。微囊藻毒素是一類七肽單環(huán)肝毒素。根據(jù)肽結(jié)構(gòu)上可變的an氨基酸基團進行命名。微囊藻毒素-LR 具有亮an酸 (L) 和精an酸 (R) 氨基酸基團；微囊藻毒素-YR 具有酪an酸 (Y) 和精an酸 (R) 氨基酸基團；微囊藻毒素-RR 具有兩個精an酸 (R) 氨基酸基團。精an酸具有一個自由氨基，該基團具有質(zhì)子親和力，由于微囊藻毒素-RR 具有兩個精an酸基團，因此容易形成雙電荷分子離子。圖 1 所示為微囊藻毒素-LR 的結(jié)構(gòu)。節(jié)球藻毒素具有環(huán)狀五肽結(jié)構(gòu)，在此用作內(nèi)標。對水庫原水中的微囊藻毒素進行分析時，選擇節(jié)球藻毒素作為內(nèi)標是非常明智的，因為節(jié)球藻毒素的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)與微囊藻毒素非常相似，并且迄今為止，只在鹽水環(huán)境中發(fā)現(xiàn)過節(jié)球藻毒素。當然，如果要分析鹽水樣品，則不能使用節(jié)球藻毒素作為內(nèi)標。圖 2 所示為微囊藻毒素和節(jié)球藻毒素的片段圖譜。圖 3 所示為微囊藻毒素-LR 和 -YR 的色譜圖。第一張色譜圖表明對于 0.02 µg/L 標準品獲得了良好的結(jié)果。第二張圖為同時存在微囊藻毒素-LR 和 -YR 的水樣品（原水樣品 1）的色譜圖。第三張為存在微囊藻毒素-LR 以及表觀存在微囊藻毒素-YR 的水樣品（原水樣品 2）的色譜圖。雖然它與微囊藻毒素-YR的離子對相同，但是保留時間不同。這表明存在另一種微囊藻毒素，存在相同的離子對。
每種微囊藻毒素的校正范圍為 0.02 µg/L 到 1 µg/L，并且在0.5 µg/L 處對分析質(zhì)量對照樣品 (AQC) 進行分析。圖 4 所示為微囊藻毒素-LR 的典型校正曲線圖。由于該方法通常僅用于分析原水樣品，因此無需對其進行驗證。雖然使用了 0.1 µg/L 的報告限，但是對于所有三種微囊藻毒素而言，檢測限 (LOD) 應(yīng)該會低于0.005 µg/L。除了能夠分析水庫原水以外，需要時還可以對細胞內(nèi)液進行分析。這是由藍藻細胞溶解后形成的，分析內(nèi)容物可以了解細胞結(jié)合態(tài)微囊藻毒素的含量。通常僅在藍藻大規(guī)模暴發(fā)或形成水華時執(zhí)行此分析，以便了解在這些藻類死亡后是否會引起水體毒化。還對已經(jīng)過處理的水樣品進行了分析，確認水處理廠能否有效除去任何可能的污染物，并在必要時停止取水。
結(jié)論本應(yīng)用摘要報導(dǎo)了一種使用 Agilent 6410 三重四極桿 LC/MS 系統(tǒng)，對水庫原水中微囊藻毒素（微囊藻毒素-LR、-YR 和 -RR）進行測定的方法。本方法對于原水樣品展現(xiàn)出良好的靈敏度，可以檢測出濃度低于 0.005 µg/L 的以上三種毒素。
