液相色谱-电喷雾串联四极杆质谱法检测水体中微囊藻毒素

　　近几年来，由于环境中水体富营养化，藻类特别是蓝藻在水体中异常繁殖生长，当蓝藻水华严重时,水面形成厚厚的蓝绿色湖靛,散发出难闻的气味,不仅破坏了健康平衡的水生生态系统,而且因藻细胞破裂后释放出了多种藻毒素而对人和动物的饮用水安全构成了严重的威胁。世界上25%～70%的蓝藻水华污染可产生藻毒素,在已发现的各种不同藻毒素中,微囊藻毒素（microcystinMCYST）是一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素种类。微囊藻毒素的分子是由Adda（3-amino-9-methoxy-10-phenyl-2,6,8-trimethyldeca-4,6-dienoicacid）和七个氨基酸缩合成的环形七肽，其中包括5个D-型氨基酸和2个可变的L-型氨基酸，这两种L-型氨基酸的不同组合即构成了微囊藻毒素的不同异构体，主要有MCYST-RR、MCYST-LR、MCYST-LW和MCYST-LF。

　　在中国,早在20世纪60年代就已经发现太湖中有蓝藻水华出现[1]。除了云南滇池、江苏太湖和安徽巢湖三大淡水湖泊已发生严重的蓝藻水华污染外,长江、黄河中下游的许多湖泊和水库中也都相继发生了不同程度的蓝藻水华污染现象，并检测到了藻毒素的存在。目前,全国每年都有个别自来水厂因蓝藻暴发而造成的水源污染而被迫减产或停产,对市民的饮用水安全供给构成了越来越严重的威胁。微囊藻毒素主要的靶器官是肝脏，通过抑制肝细胞中蛋白磷酸酶的活性,诱发细胞角蛋白高度磷酸化,使哺乳动物肝细胞微丝分解、破裂和出血，最终导致各种肝脏疾病，又促进了肝癌的发生。自1878年首次报道了动物由于饮用含蓝藻的水而死亡以来,国内外因藻毒素引起的水生动物、鸟类、畜类甚至人类死亡的事件频繁发生。所以世界卫生组织规定饮用水中的MCYST浓度不得高于1ug/L（以MCYST-LR计算）。所以十分有必要建立一种预处理简便、检测灵敏、定量准确的方法来测定水体中微囊藻毒素的含量。

　　微囊藻毒素在自然界水体中含量很低，检测干扰大。目前对于MCYST的检测方法主要有生物毒理检测法,免疫检测法和仪器分析法。生物毒理检测法通过向小鼠腹腔注射分析物后的急性毒性实验来间接推算MCYST的含量，这种方法定量不够准确。免疫检测法（ELISA）是近十年来迅速发展起来的一项新检验技术，其原理是用制备的MCYST多克隆抗体测定MCYST总量。日本MBC和美国的公司制备了单克隆抗体的试剂盒，可以检测到0.05～1.0μg/L的MCYST浓度。此种分析方法快速高效简便且灵敏度高，但因不同类型MCYST的结构非常相似，因此也不能识别出MCYST的特定类型。同时易出现假阳性检测结果。
　　仪器分析方法主要包括高效液相色谱（HPLC）、气相色谱质谱联用（GC-MS）和液质联用（LC-MS）等方法,上述方法可对MCYST进行准确定量测定。高效液相色谱法是现在最常用的检测方法[12,13]，它采用紫外检测器在238nm的波长处或者二极管阵列检测器在200～300nm波长处测定吸收值。对于流动相，一般采用乙腈/水或甲醇/水体系的不同比例梯度淋洗，在水相中加入一定比例的三氟乙酸或酸性磷酸盐缓冲溶液以保持酸性（pH2.15左右），用ODSC-18反相柱对各种MCYST进行分离。但其最大的不足是灵敏度不高，检测限仅为0.1mg/L，而天然水体中的MCYST含量仅为1ug/L水平，故水样必须通过固相萃取柱富集浓缩100倍以上才能用HPLC法定量测定。
　　基于各种MCYST分子中均能分解产生相同MMPB（赤-2-甲基-3-甲氧基-4-苯基酪酸，2-methyl-3-methoxy-4-phenylbutyricacid）基团，故日本学者研究了测定总MCYST的方法，其原理是用碘酸钠和高锰酸钾对MCYST进行氧化，产生共有的MMPB，再用气相色谱-质谱联用对MMPB进行定量测定，从中间接获得总MCYST的浓度，但无法对各种不同类型MCYST进行分别定量。
　　液相色谱-质谱联用法是近几年兴起的新技术，与其他色谱方法比起来具有更高的选择性和灵敏度。现有的质谱检测器主要有：单四极杆质谱、离子肼质谱、飞行时间质谱等。LisaFpoof等和虞锐鹏等人用液相色谱-电喷雾单一四极杆质谱，使用SingleIonRecord（SIR）方式，分别选择m/z为520.4和996.3为其母离子测定水体中的MCYST-LR和RR等，该方法与HPLC方法比具有选择性强、灵敏度高等优点，绝对检出量（LOD）为50pg。J.A.Zweigenbaum等人采用离子阱质谱对MCYST-LR、RR等进行质谱碎裂机理的研究，采用LC柱富集技术，经切换阀将MCYST通入质谱，最后采用多级离子阱质谱对其母离子和碎片离子进行了碎片断裂分析，该文章详细地阐述了MCYST的断裂机理，为定量、定性离子的选择提供了理论依据。但未涉及到如何准确定量。MoucunYuan等人利用SELDI-TOF质谱对MCYST-LR、YR、RR和nodularin进行分析，利用Ciphergenchips可使绝对检测量（LOD）达10pg左右的。K.P.Bateman等应用毛细管电泳分离技术与MS/MS串联对主要的生物和肽类毒素进行了分离，以此作为对LC和ESMS分析方法的补充。有关应用液相色谱与三重四极杆液质联用技术，应用MRM检测方式对低含量MCYST样品进行准确定量方法学研究至今还未见详细的报道。
　　本文采用液相色谱-三重四级杆质谱仪，取1~10mL水样，选用亮氨酸脑腓肽（LeucineEnkephalin）作为内标，样品经HLB固相萃取柱（SPE）富集、洗脱、浓缩和定容或直接进样，在Symmetry300多肽分离专用柱中经线性梯度洗脱分离，质谱检测采用多离子反应检测（MultipleReactionMonitoring,MRM）方式，MCYST-RR、LR、LW、LF的检出限分别可达到0.05、0.012、0.6、0.3μg/L(进样量10μL)，11次重复试验，日内精密度RSD＜5%，日间精密度RSD＜7%、回收率在95%~105%以内。对中国太湖地区水体的采样分析表明：本方法可适用MCYST-RR、LR等的低浓度和高浓度含量样品的测定。对水体样品测定的结果还表明：在中国太湖地区的水中主要含有MCYST-RR、LR，其中MCYST-RR含量最高。本法与上述其他方法法相比，具有更高的选择性、灵敏度和稳定性。