全 文 :工作简报
超高效液相色谱-串联质谱法测定火麻食品中
特征大麻酚
王全林,张爱芝
(宁波市产品质量监督检验研究院,宁波315041)
摘 要:提出了超高效液相色谱-串联质谱法测定火麻食品中特征大麻酚含量的方法。样品经
甲醇提取,过SupelcleanTMLC-Alumina-N固相萃取柱净化后,将洗脱液氮吹至近干,残渣用甲醇-
水(77+23)溶液溶解。采用 Waters ACQUITYTMBEH C18色谱柱分离,以甲醇和水为流动相梯度
洗脱。质谱测定中采用负离子电离方式,多反应监测模式。方法检出限(3S/N)在0.01~
0.05μg·kg
-1之间。用标准加入法做回收试验,测得平均回收率在76.1%~105%之间,测定值
的相对标准偏差(n=6)在6.5%~15%之间。
关键词:超高效液相色谱-串联质谱法;火麻食品;特征大麻酚
中图分类号:O657.63 文献标志码:A 文章编号:1001-4020(2013)06-0720-05
UHPLC-MS/MS Determination of Characteristic Cannabinol in Hemp Food
WANG Quan-lin,ZHANG Ai-zhi
(Ningbo Academy of Product Quality Supervision and Inspection,Ningbo 315041,China)
Abstract:UHPLC-MS/MS was applied to the determination of residual amounts of characteristic cannabinol
in hemp food.Sample was extracted with methanol,which was concentrated and purified by SupelcleanTM LC-
Alumina-N solid-phase extraction column.The column was eluted with petroleum ether and the eluate was
evaporated to near dryness by N2-blowing and the residue was dissolved with methanol-water(77+23)mixture.
Waters ACQUITYTMBEH C18chromatographic column was used for separation,using mixtures of methanol and
water as mobile phase in the gradient elution.ESI with negative ionization mode and multi-reactions monitoring
mode were used in the MS/MS analysis.Values of detection limits(3S/N)found were in the range of 0.01-
0.05μg·kg
-1.Test for recovery was made by standard addition method,giving values of recovery and RSD′s(n=
6)in the ranges of 76.1%-105%and 6.5%-15%respectively.
Keywords:UHPLC-MS/MS;Hemp food;Characteristic cannabinol
火麻亦称汉麻,为一年生草本作物,属于无毒型
大麻的一类,主要利用其优良的纤维;同时,由于火
麻仁的脂肪酸含量较高,也可食用。然而,火麻仁中
含有δ-9-四氢大麻酚(δ-9-THC)、大麻酚(CBN)及
大麻二酚(CBD)等特征酚类物质,并且δ-9-四氢大
收稿日期:2012-05-20
基金项目:浙江省质检系统科研计划项目(20080228)
作者简介:王全林(1962-),男,宁夏固原人,教授级高级工程
师,博士,主要从事食品安全检测技术及标准化研究。E-mail:
quanlin-wang@163.com
麻酚是精神活性物质,对中枢神经有兴奋作用,使人
产生幻觉和愉快的感受。长期大量摄入可引起心肺
功能损害、抑制雄性动物精子生成及“无动机综合
症”等,同时也导致依赖成瘾性。高含量的δ-9-四氢
大麻酚相关的物质在全球范围内已经定性为毒品。
我国将火麻油列入了非食用油之列[1],以四氢
大麻酚为特征指标采用薄层色谱法进行鉴别,对其
他诸如火麻油、火麻糊、火麻茶、火麻酥等特色食品
则还没有相关标准,给相关食品的生产及监管造成
困难。因此,开发食品中四氢大麻酚、大麻酚及大麻
·027·
理化检验-化学分册 王全林等:超高效液相色谱-串联质谱法测定火麻食品中特征大麻酚
二酚等特征指标的检测方法,对大麻食品监管以及
保障人们身体健康具有重要意义。
已报道测定四氢大麻酚、大麻酚、大麻二酚的方
法有薄层色谱法[1]、气相色谱法、液相色谱法[2-4]、气
相色谱-质谱法(GC-MS)和液相色谱-质谱联用法
(LC-MS)[5-8]等。薄层色谱法手续繁琐,分析时间
长,容易出现假阳性;气相色谱法和液相色谱法的灵
敏度较低;GC-MS和LC-MS检测的对象主要集中
在血液、唾液以及室内空气中,应用于基质复杂的食
品中特征大麻酚的检测报道较少。本工作建立了同
时测定四氢大麻酚、大麻酚、大麻二酚的超高效液相
色谱-串联质谱法。
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
ACQUITYTM型超高效液相色谱仪,Quattro
Premier XE型质谱仪;KS-300EI型超声波清洗器;
R-210型旋转蒸发仪;TG16-WS型高速离心机;SC-
8L-150型数控固相萃取仪;CM-24型氮吹仪;Mili-
pore公司超纯水系统;SupelcleanTM LC-Alumina-N
固相萃取柱(1g/3mL)。
四氢大麻酚标准溶液:1.00g·L-1。
大麻二酚标准溶液:1.00g·L-1。
大麻酚标准溶液:0.98g·L-1。
氘代四氢大麻酚标准溶液:100mg·L-1。
混合标准溶液:以甲醇-水(77+23)溶液为溶
剂,稀释配制四氢大麻酚、大麻二酚、大麻酚混合标
准溶液,内标物氘代四氢大麻酚(THC-D3)质量浓
度为10.0μg·L
-1。
甲醇为色谱纯,试验用水为超纯水,电阻率为
18.2MΩ·cm。
1.2 仪器工作条件
液相色谱条件:Waters ACQUITYTM UPLC
BEH C18色谱柱(2.1mm×100mm,1.7μm),柱温
40℃;进样温度20℃,进样体积10μL;流动相 A
为甲醇,B为水;梯度洗脱程序:0~10min时,A由
77%升至 86%;10.01 min时,A 为 95%,保持
2min;12~15min时,A由95%降至77%。
质谱条件:电喷雾离子源,负离子模式(ESI-),
离子源温度110℃;毛细管电压3.00kV,射频透镜
1和射频透镜2的电压分别为15.0V和13.0V;脱
溶剂温度350℃,脱溶剂气流量600L·h-1。采用
多反应监测模式(MRM),各目标化合物的采集参
数见表1。
表1 4种化合物的质谱采集参数
Tab.1 MS parameters of the 4compounds
化合物
保留时间
/min
母离子
m/z
定性离子 定量离子
质荷比
m/z
碰撞能量
/V
质荷比
m/z
碰撞能量
/V
锥电压
/V
CBD 5.32 313.32 245.1 23.00 179.0 21.00 45.00
CBN 7.87 309.28 222.0 43.00 279.1 33.00 60.00
THC 9.05 313.30 191.0 29.00 245.1 29.00 60.00
THC-D3 9.05 316.26 194.0 29.00 248.0 27.00 60.00
1.3 试验方法
火麻油、火麻糊直接混合均匀;火麻籽、火麻酥
及火麻茶粉碎并混合均匀后备用。
称取已制备的试样1.000g置于10mL具塞塑料
离心管中,加入1mg·L-1氘代四氢大麻酚标准溶液
50μL、甲醇5mL,超声提取10min后,以8 000r·
min-1转速离心3min,取上清液于50mL小烧杯中。
重复提取3次,合并提取液。在不高于40℃下氮吹
至约0.5mL。用5mL石油醚溶解,待净化。
SupelcleanTM LC-Alumina-N 固 相 萃 取 柱 以
3mL石油醚活化平衡。将小烧杯中的试液全部上
柱,并以石油醚洗脱,共接收石油醚洗脱液约
40mL,洗脱液于40℃下用氮气吹干。加入甲醇-
水(77+23)溶液5mL,超声溶解30s,过0.2μm滤
膜,按仪器工作条件进行测定。大麻酚类的定量分
析采用同位素内标法。
2 结果与讨论
2.1 样品前处理条件的选择
2.1.1 提取剂及提取方法
大麻酚类物质多采用甲醇和乙腈为提取
剂[3,5,9],试验结果表明:采用甲醇或乙腈作为提取
剂,基质干扰都很严重,以基质匹配单点法定量,两
者提取效果无明显差异。因乙腈比甲醇的毒性大、
·127·
理化检验-化学分册 王全林等:超高效液相色谱-串联质谱法测定火麻食品中特征大麻酚
价格高,试验选泽甲醇作为提取剂。
试验比较了直接溶解分析[3]、液液萃取[9]、超声
波萃取[10]和碱性水解后提取[11]等方法对回收率的
影响。结果表明:直接溶解分析法检出限较高,不能
满足痕量残留检测的需要;分液漏斗进行液液萃取
回收率较低,且需大量有机溶剂;碱性水解后再进行
提取的方法操作繁琐,且过程中会有部分四氢大麻
酚分解损失;相比较而言,超声波萃取法简单且回收
率较高,试验选用超声波提取方法。
2.1.2 净化条件及基质效应的消除
复杂食品基质中的非目标物会在提取大麻酚类
目标物时一同被提取。这些非测定目标物在测定过
程中会与目标化合物产生竞争,影响目标化合物的
离子化效率,从而影响目标化合物的响应。试验考
察了基质效应对化合物响应强度的影响。将甲醇提
取液浓缩吹干后,以1mL流动相溶解进样,THC
的基质抑制达到90%左右。消除基质干扰的方法
通常有两种,一种是在前处理阶段对提取液进行净
化,另一种是采取内标法定量。若两种方法都不能
满足要求时,需采用基质匹配法甚而是基质添加法
进行定量,但有时也通过简单的稀释即可消除基质
干扰。试验发现,将试液稀释,基质干扰会随之减
小,当将试液稀释至5倍时,CBN、CBD基本不存在
基质干扰,而四氢大麻酚仍存在50%左右的基质干
扰,结果见表2。
试验考察了 THC在固相萃取柱 C18[5]、Bond
Elute CertifyⅡ及LC-Alumina-N[12]3种柱子上的
净化效果,以试液中THC响应强度比较,结果发现
LC-Alumina-N固相萃取小柱的净化效果最好。试
验选用LC-Alumina-N固相萃取小柱做为净化富集
小柱。又比较了石油醚、正己烷、乙醚、乙酸乙酯等
对大麻酚类的洗脱效果以及洗脱液的接收量,结果
发现:石油醚的洗脱效果最好,接收40mL时可获
得较高的回收率。在选定的净化富集条件下,试验
考察了基质效应的消除效果,结果见表2。
表2 不同前处理条件下的基质抑制
Tab.2 Matrix effect with different pre-treatment methods
化合物
抑制率/%
直接定容
至1mL
直接定容
至5mL
LC-Alumina-N净化后
定容至5mL
CBD 15 2 0
CBN 23 5 0
THC 90 52 10
THC-D3 85 46 6
由表2可知:提取液稀释可使 THC的基质抑
制率从90%降低到52%,而以氧化铝固相萃取柱净
化后,则使基质抑制率从90%降低至10%,消除基
质效应的效果明显。
2.2 色谱行为
按试验方法对THC-D3、THC、CBD、CBN标准
溶液进行测定,其色谱图见图1。
图1 THC-D3、THC、CBD、CBN标准溶液的 MRM色谱图
Fig.1 MRM chromatograms of standard solutions of
THC-D3,THC,CBD and CBN
2.3 仪器工作条件的选择
2.3.1 电喷雾离子源电离模式
文献[13]在测定血清中的THC时采用了正离
子模式(ESI+)进行电离。但是THC、CBD、CBN的
结构中均含有酚羟基,从理论上说更适于负离子模
式电离(ESI-),试验结果表明:负离子电离模式的
·227·
理化检验-化学分册 王全林等:超高效液相色谱-串联质谱法测定火麻食品中特征大麻酚
灵敏度比正离子电离模式的灵敏度高,试验选择负
离子电离模式对大麻酚类物质进行检测。同时,采
用蠕动泵进样优化了其他质谱采集条件,各参数见
1.2节。
2.3.2 色谱分离条件
流动相的组成不仅会影响目标化合物的保留时
间和峰形,还会影响目标化合物的离子化效率及灵
敏度。试验考察了甲醇-水及乙腈-水两种体系作为
流动相对目标化合物响应灵敏度的影响,结果表明:
在两种流动相体系下目标物的响应强度相差不大。
在乙腈-水体系中,系统压力较小、基线较低,但大麻
酚峰拖尾。在流动相体系中添加5mmol·L-1甲酸
铵缓冲溶液,虽改善了峰形,却降低了3种目标物的
响应强度。试验选择甲醇-水体系作为流动相,并经
过对大麻酚类标准溶液的分离试验,优化的梯度洗
脱程序见1.2节。
2.4 标准曲线和检出限
以甲醇-水(77+23)溶液配制THC、CBN、CBD
标准 溶 液 系 列,内 标 物 THC-D3 质 量 浓 度 为
10.0μg·L
-1。按试验方法进行测定,以 THC、
CBN、CBD的质量浓度为横坐标,对应的定量离子
色谱峰面积与THC-D3的定量离子色谱峰面积之
比为纵坐标绘制标准曲线,THC、CBN、CBD的质量
浓度均在0.50~500μg·L
-1范围内呈线性,其线
性回归方程和相关系数见表3。以3倍信噪比对应
的目标物浓度作为检出限(3S/N),以10倍信噪比
对应的目标物浓度作为测定下限(10S/N),各化合
物的检出限和测定下限见表3。
2.5 方法的精密度和回收试验
在火 麻 油 样 品 中 添 加 2.0,10.0,50.0,
100μg·kg
-1混合标准溶液,按试验方法平行测定
6次,计算其加标回收率和精密度,结果见表4。
表3 线性参数、检出限和测定下限
Tab.3 Linearity parameters,limits of detection
and lower limits of determination
化合物 线性回归方程 相关系数
检出限
w/(μg·kg-1)
测定下限
w/(μg·kg-1)
CBD y
=0.131 4 x
-0.024 1
0.999 0 0.05 0.17
CBN y
=0.418 8 x
-0.053 2
0.998 9 0.01 0.03
THC y
=0.079 1 x
-0.014 5
0.999 0 0.04 0.13
表4 精密度和回收试验结果(n=6)
Tab.4 Results of tests for precision and recovery
化合物
加标量
w/(μg·kg-1)
回收量
w/(μg·kg-1)
回收率
/%
RSD
/%
CBD 2.0 1.65 82.5 15
10.0 9.77 97.7 10
50.0 48.25 96.5 7.7
100 98.1 98.1 8.6
CBN 2.0 1.52 76.1 13
10.0 9.43 94.3 9.9
50.0 49.35 98.7 8.9
100 92.6 92.6 7.5
THC 2.0 1.77 88.5 13
10.0 10.35 104 7.2
50.0 50.65 101 8.3
100 105 105 6.5
由表4可知:4种加标水平下,3种特征大麻酚
的回收率在76.1%~105%之间,相对标准偏差在
6.5%~15%之间,能满足残留检测需要。
2.6 火麻食品的检测及确证
按试验方法对市场上采集的火麻籽、火麻油、火
麻酥、火麻茶、火麻糊等实际样品进行特征大麻酚测
试及定性确证。与标准溶液比较的确证数据见表5。
表5 火麻茶样品中目标检测物确证数据
Tab.5 Identification of the target compounds in hemp tea sample
化合物
测试液 标准溶液
定量离子峰面积 定性离子峰面积 丰度比 定量离子峰面积 定性离子峰面积 丰度比
相对偏差
/%
THC 29 664.5 20 691.7 0.69 28 993.0 19 837.3 0.68 0.7
CBD 36 012.0 31 012.0 0.86 44 719.4 40 086.2 0.89 1.7
CBN 30 491.9 17 479.7 0.57 39 936.1 21 106.2 0.53 3.6
由表5可知:该食品中含有CBN、CBD及THC
等特征大麻酚成分。
以THC-D3为内标物,按试验方法测定了火麻
籽、火麻油、火麻茶、火麻酥、火麻糊等几种火麻食品
中CBD、CBN、THC特征大麻酚的含量,结果见
表6。
·327·
理化检验-化学分册 王全林等:超高效液相色谱-串联质谱法测定火麻食品中特征大麻酚
表6 火麻食品中THC、CBD、CBN的含量
Tab.6 Contents of THC,CBD and CBN in hemp food
样品
测定值w/(μg·g-1)
THC CBD CBN
火麻籽 10.11 1.85 2.29
火麻油 59.06 10.82 37.67
火麻酥 0.42 0.015 0.058
火麻茶 4.11 3.00 0.80
火麻糊 - - -
由表6可知:所检测的火麻食品中除火麻糊中
未检出3种特征酚之外,其他几种食品中均检出不
同含量的THC、CBD和CBN。
试 验 所 测 火 麻 油 样 品 中 THC 的 含 量
(59.06μg·g
-1)超出了瑞士及德国Nova Institute
和BgVV的安全限量(50,20,5μg·g
-1),为德国
BgVV安全限量值的11.8倍;火麻籽和火麻茶中
THC的含量低于瑞士的安全限量(2~20μg·
g-1),但均高于德国 Nova Institute和BgVV的安
全限量(1.5,0.15μg·g
-1);火麻酥中THC的含
量均低于瑞士和德国 Nova Istitute的安全限量
(2~20,1.5μg·g
-1),但超出了德国BgVV的安全
限量(0.15μg·g
-1)。
火麻食品在我国已作为一种新资源食品上市,
其安全性问题却由于标准缺失和检测技术不足而疏
于监管。本工作建立了火麻食品中火麻特征酚
THC、CBD和CBN的超高效液相色谱-串联质谱法
同位素内标测定及确证方法,可为大麻食品的监管
提供技术支撑。
参考文献:
[1] GB/T 5009.37-2003 食用植物油卫生标准的分析
方法[S].
[2] GAMBARO V,LUCIA D A,FARE F,et al.Deter-
mination of primary active constituents in cannabis
preparations by high-resolution gas chromatography/
flame ionization detection and high-performance liquid
chromatography/UV detection[J].Anal Chim Acta,
2002,468:245-254.
[3] ZOLLER O,RHYN P,ZIMMERLI B.High-per-
formance liquid chromatographic determination ofΔ9-
tetrahydrocannabinol and the corresponding acid in
hemp containing foods with special regard to the fluo-
rescence properties ofΔ9-tetrahydrocannabinol[J].J
Chromatogr A,2000,872(1/2):101-110.
[4] BENJAMIN De BACKERA,BDEBRUSB B,LEB-
RUNB P,et al.Innovative development and validation
of an HPLC/DAD method for the qualitative and quan-
titative determination of major cannabinoids in cannabis
plant material[J].Journal of Chromatography B,
2009,877:4115-4124.
[5] MANNILA J,LEHTONEN M,JRVINEN T,et
al.Determination of Δ9-tetrahydrocannabinol from
rabbit plasma by gas chromatography-mass spectrome-
try using two ionization techniques[J].Journal of
Chromatography B,2004,810:283-290.
[6] CHOUA S L,LING Y C,YANG M H,et al.Deter-
mination ofΔ9-tetrahydrocannabinol in indoor air as an
indicator of marijuana cigarette smoking using adsor-
bent sampling and in-injector thermal desorption gas
chromatography-mass spectrometry[J].Anal Chim
Acta,2007,598:103-109.
[7] LALOUP M,MARIA del MAR R F,WOOD M,et
al.Quantitative analysis ofΔ9-tetrahydrocannabinol in
preserved oral fluid by liquid chromatography-tandem
mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,
2005,1082:15-24.
[8] YANG Rui-qin,XIE Wen-lin.Determination of canna-
binoids in biological samples using a new solid phase
micro-extraction membrane and liquid chromatography-
mass spectrometry[J].Forensic Science International,
2006,162:135-139.
[9] YOTORIYAMA M,ISHIHARAJIMA E,KATO Y,
et al.Identification and determination of cannabinoida
in both commercialy available and cannabis oils[J].
Journal of Health Science,2005,51(4):483-487.
[10] 张岗,郭江宁,毕开顺.高效液相色谱法测定火麻仁油
中Δ9-四氢大麻酚的含量[J].沈阳药科大学学报,
2003,20(4):269-271.
[11] SU H L,FENG L I,JEN H P,et al.Using sweep-
ing micelar electrokinetic chromatography to analyze
Δ9-tetrahydrocannabinol and its major metabolites
[J].J Chromatogr A,2009,1216(16):3512-3517.
[12] 张晓京,陆峰,马丽娟.用气相色谱法分析大麻籽油中
的Δ9-四氢大麻酚[J].宁夏大学学报:自然科学版,
2004,25(3):253-254.
[13] MARIA del MAR R F,GERT De BOECKA,WOODB
M,et al.Simultaneous analysis of THC and its metabo-
lites in blood using liquid chromatography-tandem mass
spectrometry[J].Journal of Chromatography B,2008,
875:465-470.
·427·