草本植物饮料凭借着去火排毒的宣传, 以功能性饮料的姿态成为饮料市场中的新宠, 人们熟知的有凉茶、板蓝根饮料等[1]。随着草本植物饮料的兴起, 凉茶作为重要代表再次在市场上火起来。然而在激烈的市场竞争中, 不法商家在凉茶中非法添加化学药物, 以求达到其宣称的降火功效, 埋下了严重的安全隐患。这种违法行为并不是个别行为, 已渐渐演变成行业潜规则, 严重影响草本饮料产业健康发展, 扰乱市场秩序。
目前, 针对草本植物饮料非法添加的研究较少[2-9]。具有解热、消炎药理作用的药物均有被非法添加的可能, 目前发现的药物有非甾体解热镇痛药、激素、抗菌药、中枢兴奋剂等[10-14], 种类繁杂。谢文辉等[3]和谢集照等[4]采用TLC、刘辉等[5]采用酶联免疫法, 建立了对乙酰氨基酚的快筛方法。温家欣等[6]采用HPLC快速测定凉茶中11种非法添加化学药物。宋宁宁等[7]建立了QuEChERS-UPLC-MS/MS测定凉茶中12种化学药物。韩婉清等[8]采用SPE-UPLC-MS/MS测定凉茶中15种植物源性兴奋剂和外源性药物。通过QuEChERS、SPE净化手段去除基质干扰, 使液相色谱-质谱联用法获得较好的结果。然而, 本研究组在大批量实际样品检测过程中发现, 液相色谱-质谱联用法净化手段虽能减少基质污染, 但凉茶中外源性药物过高的浓度造成的自身污染仍难以避免, 使得仪器污染后出现大量假阳性, 影响实验重复性。虽然稀释样品能改善污染情况, 但由于不同药物间添加量的极大差异和非法添加的未知性, 稀释容易造成漏检。而且目前研究集中在液体凉茶, 没有涵盖颗粒剂、凉茶粉、代用茶等新剂型。本文以添加风险较高的28种成分作为研究对象, 选择抗污染能力强、重复性好的高效液相色谱法, 建立一套准确性好、耐用性高的检测方法, 为草本植物饮料的监督检验提供助力。
Waters e2695高效液相色谱仪, 配二极管阵列检测器(美国Waters公司); Thermo Accucore C18色谱柱(100 mm×4.6 mm, 2.6 μ m, 美国Thermo公司); Sartorius MS205DU电子天平(德国Sartorius公司); Milli-Q超纯水系统(美国Millipore公司)。
标准品纯度均≥98%, 其中对乙酰氨基酚(paracetamol)、水杨酸(salicylic acid)、咖啡因(caffeine)、安乃近(dipyrone)、4-甲氨基安替比林(4-methylaminoantipyrine)、甲氧苄啶(trimethoprim)、氨基比林(antipyrine)、磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole)、非那西丁(phenacetin)、泼尼松(prednisone)、氢化可的松(hydrocortisone)、吡罗昔康(piroxicam)、异丙安替比林(propyphenazon)、地塞米松(dexamethasone)、舒林酸(sulindac)、酮洛芬(ketoprofen)、萘普生(naproxen)、醋酸泼尼松(prednisone acetate)、芬布芬(fenbufen)、醋酸地塞米松(dexamethasone acetate)、奥沙普秦(oxaprozin)、萘丁美酮(nabumetone)、双氯芬酸钠(diclofenac sodium)、保泰松(phenylbutazone)、吲哚美辛(indometacin)、布洛芬(ibuprofen)和阿司匹林(aspirin)均购自中国食品药品检定研究院; 甲基泼尼松龙(methylprednisolone)购自德国Dr. Ehrenstorfer公司。甲醇和乙腈(均为色谱纯)购自美国Holly公司, 乙酸铵和冰醋酸(均为分析纯)购自广州化学试剂厂, 实验用水为超纯水。
草本饮料样品收集于2016年~2017年风险监测任务, 范围涵盖广东全省, 包含预包装产品和现场制售凉茶, 共456批次。
标准储备液:除阿司匹林外, 分别准确称取各成分标准品0.02 g, 用甲醇溶解并配制2 g/L的标准储备液。吡罗昔康难溶, 可用冰醋酸助溶。阿司匹林采用甲醇-冰醋酸(99 : 1, v/v)配制。
混合标准溶液:分别吸取一定量的标准储备液, 用甲醇-水(70 : 30, v/v)稀释, 混匀, 配制成质量浓度为50 mg/L的混合标准溶液, 现配现用。定量时, 阿司匹林需用甲醇-冰醋酸(99 : 1, v/v)单独配制。
混合标准工作溶液:吸取适量混合标准溶液, 用甲醇-水(70 : 30, v/v)配制成1~50 mg/L的系列混合标准溶液, 现配现用。必要时, 可按实际需要, 采用分组方式配制质量浓度范围更广的混合标准工作溶液。
液体样品:摇匀, 称取5.0 g试样, 加甲醇-水(70 : 30, v/v)适量。超声提取15 min, 放冷, 定容至25 mL, 摇匀, 提取液过0.22 μ m滤膜, 待测。固体饮料、代用茶和颗粒:样品先用研磨机充分粉碎或用研钵研细, 称取0.5 g试样, 加甲醇-水(70 : 30, v/v)适量, 超声提取30 min, 放冷, 定容至50 mL, 摇匀, 提取液过0.22 μ m滤膜, 待测。若样品中待测成分浓度超出线性范围, 用甲醇-水(70 : 30, v/v)适当稀释。
色谱柱:Thermo Accucore C18色谱柱(100 mm×4.6 mm, 2.6 μ m); 流速为1.2 mL/min; 柱温为35 ℃; 进样量为5 μL; 检测波长为254和220 nm。流动相:A为甲醇, B为乙腈, C为20 mmol/L乙酸铵溶液(pH 4.2, 冰醋酸调)。梯度洗脱条件:0~3 min, 3%A~6%A, 6%B~12%B, 91%C~82%C; 3~4 min, 6%A~8%A, 12%B~15%B, 82%C~77%C; 4~9 min, 8%A~12%A, 15%B~23%B, 77%C~65%C; 9~12 min, 12%A, 23%B, 65%C; 12~24 min, 12%A~20%A, 23%B~38%B, 65%C~42%C; 24~25 min, 20%A~3%A, 38%B~6%B, 42%C~91%C; 25~30 min, 3%A, 6%B, 91%C。
除阿司匹林外, 27种成分计算公式为:
其中X为草本植物饮料中化学成分的含量(mg/kg), C为由标准曲线得出的质量浓度(mg/L), V为稀释体积(mL), m为试样取样量(g)。
阿司匹林在溶液中易水解, 计算时需对降解产物水杨酸进行折算, 计算公式为:
其中asp.表示阿司匹林, s.a.表示水杨酸。仅检出水杨酸时, 视为阿司匹林未检出, 不进行折算。
核壳填料能减少分析物在色谱柱中的涡流扩散, 从而获得较好的分离效率, 缩短分析时间, 实现快速分离[15]。考察了不同品牌和不同填料的C18核壳色谱柱的分离效果, 包括Thermo Accucore C18(100 mm×4.6 mm, 2.6 μ m)、Thermo Accucore aQ(100 mm×4.6 mm, 2.6 μ m)、Thermo Accucore RP-MS(100 mm×4.6 mm, 2.6 μ m)、Agilent Poroshell 120 EC-C18(100 mm×4.6 mm, 2.7 μ m)和ACE UltraCore SuperC18(100 mm×4.6 mm, 2.5 μ m)。图 1为分别使用5种色谱柱的分离情况比较。Thermo Accucore C18、Thermo Accucore aQ和Thermo Accucore RP-MS为同品牌的不同C18填料色谱柱, 在相同的色谱条件下保留行为基本相似, Thermo Accucore C18能基本分离28种成分, 但Thermo Accucore aQ在5~10 min、Thermo Accucore RP-MS在20~25 min分离效果不理想。Agilent Poroshell 120 EC-C18除氢化可的松和吡罗昔康分离较差、保泰松和吲哚美辛重合外, 其余24种成分分离良好。ACE UltraCore SuperC18除萘丁美酮和双氯芬酸钠分离较差外, 其余26种成分能基本分离。综上, 选择Thermo Accucore C18作为分析柱。
由于28种成分结构各异, 缓冲盐pH值的变动对酸碱物质的保留行为有较大影响, 可能改变出峰顺序。考察pH 4~pH 5之间各成分的保留行为。随着pH值降低, 保泰松、吡罗昔康、阿司匹林、舒林酸、酮洛芬、萘普生、芬布芬、奥沙普秦、双氯芬酸钠、吲哚美辛、布洛芬的保留时间增加, 氨基比林、4-甲氨基安替比林的保留时间减少, 其余成分的保留时间变化不大。当缓冲盐pH值为4.2时, 分离效果最佳。
阿司匹林、水杨酸、布洛芬在220 nm下有较强吸收。但受梯度影响, 在220 nm下的色谱基线波动较大, 阿司匹林、水杨酸的积分效果较差。其他成分最大吸收波长分布在240~290 nm之间, 在254 nm下均有良好的响应。综合考虑, 选取254 nm作为主要检测波长, 220 nm作为布洛芬的辅助检测波长。
28种成分均能溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂, 综合考虑液相色谱的适用性, 提取溶剂考察以甲醇、乙腈为主。对于固体样品, 考察了水、甲醇-水(70 : 30, v/v)、甲醇、甲醇-乙腈(50 : 50, v/v)的提取效果。部分成分在水中溶解度较差, 回收率不理想; 有机试剂提取效果佳, 但提取液有较强的溶剂效应, 峰形差。甲醇-水(70 : 30, v/v)作提取溶剂时回收率达92%以上, 同时避免高有机溶剂比例带来溶剂效应, 令人满意。部分液体样品沉淀较多或过于浓稠, 直接过滤干扰非常大。同法考察液体样品的提取溶剂, 结果与固体样品类似, 甲醇-水(70 : 30, v/v)作提取溶剂时回收率达88%以上。因此选择甲醇-水(70 : 30, v/v)作为提取溶剂。
阿司匹林、安乃近在溶液中稳定性较差, 对其稳定性进行考察。阿司匹林的降解物主要为水杨酸, 安乃近的降解物主要为4-甲氨基安替比林, 其降解程度与溶剂和基质有关。在甲醇-水(70 : 30, v/v)中, 阿司匹林24 h内降解64%, 安乃近24 h内降解9%。将空白样品按1.3节方法进行前处理, 制得空白样品溶液, 在该溶液中阿司匹林24 h内降解90%, 安乃近24 h内降解10%。在甲醇-冰醋酸(99 : 1, v/v)中, 阿司匹林24 h内几乎不降解。因此, 阿司匹林标准溶液采用甲醇-冰醋酸(99 : 1, v/v)配制, 现配现用。当计算阿司匹林含量时, 将降解的水杨酸进行折算, 更为合理。本实验标准溶液和样品溶液配制后应在24 h内完成分析。
除阿司匹林外, 准确吸取适量混合标准溶液, 用甲醇-水(70 : 30, v/v)配制质量浓度为1、5、10、25、40和50 mg/L的系列溶液。阿司匹林采用甲醇-冰醋酸(99 : 1, v/v)配制, 质量浓度为5、10、25、40、50和100 mg/L。以峰面积(y)对质量浓度(x, mg/L)进行线性回归, 结果表明各成分呈良好的线性关系, 相关系数(r)均大于0.999(见表 1)。
当浓度接近检出限时, 应考虑样品基质的干扰, 配制基质标准溶液以确定检出限(LOD)。将空白液体样品和固体饮料样品按1.3节方法进行前处理, 制得溶液作为检出限溶液稀释溶剂, 以3倍信噪比(S/N=3)的结果作为检出限。结果表明, 液体样品和固体样品中成分的检出限分别为1~10 mg/kg和20~200 mg/kg(见表 1)。
按照1.3节样品前处理方法向空白基质中分别加入低、中、高3个水平的混合标准溶液进行加标回收率的测定。结果(见表 2)表明, 液体样品中28种成分的加标回收率为88.8% ~118.6%, RSD为0.1% ~6.7%;固体样品中的平均加标回收率为92.7% ~112.3%, RSD为0.1% ~6.4%。
应用建立的方法对456批次样品进行分析, 阳性样品代表色谱图见图 2。结果表明, 55批次样品中检出目标成分, 检出率为12.1%。检出成分包括对乙酰氨基酚、阿司匹林、咖啡因、非那西丁等。对乙酰氨基酚检出批次最多, 共48批次。普遍存在组合添加的情况, 具体结果见表 3。
统计实验结果可知, 不同种类成分的添加量是不同的, 可基本分为两级浓度水平。第一级是以对乙酰氨基酚为代表的解热镇痛药, 添加范围为50~4 500 mg/kg(液体样品)和1.0×104~4.5×105 mg/kg(固体样品), 其特点是浓度较高、跨度较大、个别成分添加量极高。第二级为以醋酸泼尼松为代表的糖皮质激素, 添加范围为8~20 mg/kg(液体样品)和6.0×102~6.0×103 mg/kg(固体样品)。这种非法添加特点与药物治疗剂量相关。当两种浓度水平成分被同时添加于同一样品时, 需选择合适的稀释倍数, 避免峰过载或低含量成分漏检。另外, 部分第一级成分也存在低浓度检出的情况, 可能是非法添加现场加工器皿不洁造成的。
草本植物饮料原料多为药食同源的中药材, 经煎制后成品的具体组分尚未明确。水杨酸为植物内源性激素, 存在于柳树皮、烟草、黄瓜等植物中。456批样品中, 没有单独检出水杨酸, 1批样品中检出水杨酸和阿司匹林。经讨论, 阿司匹林在水中易水解得到水杨酸, 若两者同时检出, 检出的水杨酸很有可能是由阿司匹林产生的。单独检测水杨酸意义不大, 当只检出水杨酸时, 不应将其折算为阿司匹林。本实验水杨酸检测的目的是辅助阿司匹林含量计算。
咖啡因是一种植物生物碱, 存在于咖啡、茶及一些可可中, 可作为食品添加剂用于可乐型碳酸饮料。然而, 咖啡因也是一种中枢神经兴奋剂, 可加强其他解热镇痛药物的疗效, 是较常用的感冒药处方。456批凉茶中, 有3批单独检出咖啡因, 均为预包装产品; 有4批同时检出咖啡因与其他解热镇痛药, 为现场制售凉茶或凉茶粉。在预包装产品中单独检出咖啡因时, 可参考其标签上的食品添加剂信息和食品分类, 判断是否非法添加。若咖啡因与外源性药物同时检出, 则有作为感冒药被加入的可能, 其检出可以作为非法添加行为的一种提示。水杨酸、咖啡因的检出不代表非法添加行为的存在, 应综合考虑各种因素, 根据实际情况加以判定。
本文考虑到草本饮料中非法添加药物的浓度水平和差异性, 结合实际工作中液相色谱-质谱联用法出现假阳性的问题, 建立了快速测定草本植物饮料中28种外源性药物和内源性成分的HPLC分析方法。该法优化了柱体系、流动相体系、提取溶剂等参数, 并对易降解成分的计算、内源性成分的判定等进行讨论, 操作简便, 重复性高, 可为草本植物饮料中非法添加药物的监督检验提供有力的技术支撑。