第一作者简介:魏春明(1971—),男,河南汝州人,硕士,副研究员,研究方向为毒物分析。E-mail:weichunming999@163.com
目的 建立一种简便的测定人全血中无机氰化物的顶空气相色谱-质谱联用方法。方法 样品前处理采用1mL全血,放入10mL顶空瓶中,加入1mL去离子水稀释后,加入0.5mL浓磷酸,立即封盖,60℃加热15min,进行HS-GC/MS分析。色谱分析采用Agilent GS-GASPRO (30m×0.32mm)色谱柱,质谱分析采用SIM模式采集数据。结果 氰化物在0.1~100µg/mL浓度范围内线性良好( R2>0.998),精密度( n=6)<10%,回收率>80%,最低检出限为0.05µg/mL。结论 本方法简单、高效,可准确测定人全血中无机氰化物的浓度。
Objective To establish a convenient method to determine the inorganic cyanide in human blood by headspace-gas chromatography/mass spectrometry (HS-GC/MS).Methods 1 mL whole blood was used as the sample to be pretreated, then put into a 10mL headspace vial where to dilute with 1mL deionized water. After addition of 0.5mL phosphoric acid (≥85%), the vial was sealed immediately and heated at 60℃ for 15min, being kept ready for analysis by HS-GC/MS. An Agilent® GS-GASPRO chromatographic column (30m×0.32mm) was chosen to separate the sample under the mass spectrum scanning mode as the selected ion monitoring (SIM).Results The linearity of the inorganic cyanide determined among 0.1-100 µg/mL is good ( R2>0.998) with an RSD (n=6) <10% and recovery>80%. The limit of detection (LOD) is 0.05 μg/mL.Conclusion This method is simple, efficient, able to accurately determine the inorganic cyanide in human blood.
氰化物是含有氰基(- CN)的一类化合物的总称, 属于剧毒物, 是危险化学品之一。依据氰基结合的化学键和性质的不同, 可分为无机氰化物、有机氰化物和氰化物衍生物。一般将其无机化合物统称为氰化物(cyanides), 而将其有机化合物统称为腈类(nitriles)。氰化物广泛应用于合成纤维、医药、杀虫剂、化肥、冶金及电镀等行业[1]。氢氰酸(HCN)、氰化钾和氰化钠是常见的无机氰化物。氰化物在高温条件下与酸作用, 可生成氢氰酸, 毒性极大。氢氰酸成人口服致死量为0.05~0.1 g, 空气中氰化氢的浓度达到200~500 mg/m3时可使人立即死亡, 氰化钾和氰化钠成人经口服致死量为0.05~0.25 g, 苦杏仁成人口服40~60粒, 儿童口服10~20粒可引起中毒或死亡。氰化物中毒血浓度约为0.5 µ g/mL, 致死血浓度≥ 1 µ g/mL [2]。
氰化物可通过消化道、呼吸道和皮肤吸收, 其毒性作用取决于在体内代谢过程中释放氰离子(CN-)的速度和数量[3]。快速、准确地检验生物体内的无机氰化物, 一直是法医毒物检验的重要任务。常用的检测方法有GC/ECD[4]、GC/NPD[5]、GC/MS[6, 7, 8, 9, 10, 11]、HPLC/MS[12]、IC[13]等, 但这些方法存在步骤复杂、同位素内标难以购得等问题。为此, 本文采用在密闭条件下加热, 使人全血中的氰离子与浓磷酸反应生成氢氰酸, 气化为氰化氢气体, 通过顶空气相色谱/质谱联用法(HS-GC/MS)测定HCN的方法, 对人全血中的无机氰化物进行测定, 简便快速, 灵敏度高, 定性能力强, 取得了较好结果。
气相色谱/质谱联用仪Shimadzu GCMS QP2010(日本岛津公司), 配GCMS Solution工作站; 1 mL气体密闭进样器(美国Agilent 公司)。
氰离子标准溶液(1000 µ g/mL, 美国AccurStandard公司); 浓磷酸, 纯度≥ 85 %(国药集团化学试剂有限公司); 人全血(首都医科大学附属复兴医院)。
1.2.1 色谱条件
色谱柱:Agilent GS-GASPRO(30m× 0.32mm); 柱温:初始温度50℃, 保持2 min, 20 ℃/min升至150 ℃, 60 ℃/min升至250 ℃, 保持3 min; 载气:He; 流速:2.3 mL/min; 吹扫流量:3 mL/min; 进样量:500 µ L; 不分流进样。
1.2.2 质谱条件
离子源温度:230 ℃; 传输线温度:250 ℃; 溶剂延迟:4 min; 质谱采集时间:4~7.6 min; 采集模式:SIM, HCN m/z:27; HCN保留时间:7.28 min。
精确量取标准溶液1.0 mL于10 mL容量瓶中, 用去离子水定容至刻度, 配制成100 µ g/mL的标准储备液; 实验中所用其它浓度的标准工作溶液均从上述标准储备液中用去离子水稀释制备。
取空白人全血1 mL置于1个10 mL的顶空瓶中, 依次加入1 mL去离子水、0.5 mL浓磷酸, 混匀, 用聚四氟乙烯橡胶垫及曲形铝盖密封, 60 ℃加热15 min, 振摇10 s, 用1 mL气体密闭进样器抽取500 µ L顶空气体进样。
将空白全血添加样品按“ 1.4” 项下方法进行样品处理, 采用“ 1.2.1” 项下的程序升温条件与初始温度100 ℃, 保持1 min, 20 ℃/min升至250 ℃/min, 保持3 min的程序升温条件所得图谱进行比较, 发现后者虽然HCN的出峰时间较早(3.93 min), 但其峰形拖尾, 而采用前者的程序升温条件, 所出HCN峰形尖锐对称, 峰形良好。本文将质谱采集时间设为4~7.6 min, 既能保证HCN峰被采集, 也可有效避免血中内源性物质引起质谱灯丝熄灭, 延长灯丝使用寿命。
本文比较了全扫描不分流采集模式、SIM不分流采集模式和全扫描分流采集模式(分流比1꞉10)3种采集模式。发现采用全扫描不分流模式采样时, 空白全血中添加氰离子的最低检出限为0.1 µ g/mL, 采用SIM不分流模式采样时, 空白全血中添加氰离子的最低检出限为0.05 µ g/mL, 而采用全扫描分流模式(分流比1꞉10)采样时, 即使在1 mL空白全血中添加10 µ g氰离子也无法检出, 表明在检验氰离子时, 不适合采用分流模式。在对是否含有氰离子结果进行判断时, 需要在空白全血中添加氰离子标准溶液, 前处理后, 采取全扫描采集模式确定HCN的保留时间, 之后在SIM模式下结合保留时间和HCN的特征离子碎片m/z=27, 确定样品中是否含有氰离子。1 mL空白全血中添加10 µ g氰离子的全扫描不分流模式采样的总离子流色谱图和质谱图分别见图1、图2。
取空白新鲜全血1 mL, 按“ 1.4” 项下方法操作, 采用SIM模式得到的色谱图见图3。取10 µ g/mL的氰离子标准溶液100 µ L加入到1 mL空白新鲜全血中, 按照上述方法操作, 得到的色谱图见图4。结果表明, 空白新鲜全血中内源性物质对氰离子的测定不产生干扰。
取空白全血1 mL 6份, 分别加入氰离子0.1、1、5、10、20、100 µ g, 按“ 1.4” 项下方法操作, 建立标准曲线。以HCN峰面积(y)对浓度(x)进行线性回归, 得到回归方程为y=113132 x+18682, 相关系数R2=0.9989, 标准曲线见图5。空白全血中添加氰离子在0.1~100 µ g/mL范围内, 线性关系良好; 按信噪比(S/N)≥ 3计算得空白全血中氰离子的定性检出限为0.05 µ g/mL。
取空白全血1 mL 3份, 分别加入氰离子0.5、2、10 µ g, 另取去离子水1 mL 3份, 分别加入氰离子0.5、2、10 µ g, 按“ 1.4” 项下方法操作, 以各浓度下, 空白全血与去离子水中HCN峰面积的比率作为回收率, 结果表明, 添加氰离子0.5、2、10 µ g时, 回收率分别为90.8 %、95.9 %、84.3 %。配制添加2 µ g氰离子的1 mL空白全血6份, 按照上述方法平行操作, 连续进样, 考察方法精密度, 结果显示RSD为8.24 %。
乔静采用了HP-Plot Q色谱柱对血中氰离子的氯胺T衍生物CNCl进行GC/MS检验, 取得了较好的结果, 空白血中添加氰离子的灵敏度可以达到0.1 µ g/mL[7]。本文采用衍生化的前处理方法[14], 应用“ 1.2.1” 项所列色谱柱对CNCl进行GC/MS检验, 也取得较好的结果, 最低检出限可达到0.1 µ g/mL, 1 mL空白全血和1 mL空白全血添加0.1 µ g氰离子的衍生化产物CNCl的SIM图分别见图6、图7。仪器主要参数如下:柱温:初始温度110℃, 保持2 min, 30 ℃/min升至260 ℃, 保持5 min; 流速:2.17 mL/min; 吹扫流量:3 mL/min; 离子源温度:200℃; 传输线温度:200℃; 溶剂延迟:2.5 min; 采集模式:SIM, CNCl m/z:61、63; 保留时间:3.97 min。
将本文建立的方法与衍生化方法比较, 发现前者具有更高的灵敏度, 且采取直接加热的前处理方法, 不用衍生化, 节省了样品处理时间, 简化了操作步骤, 提高了检测的重复性, 适合基层单位办案应用。
2016年某日, 某市一男子在宾馆内死亡, 经用本文建立的方法测定, 该男子心血中氰离子的含量为42.3 µ g/mL, 胃内容物中氰离子的含量为300 μ g/mL, 与采用我国行业标准[14]测定的含量基本一致。
本文运用HS-GC/MS法测定人全血中的无机氰化物, 前处理方法简单, 灵敏度高, 重复性好, 定性能力强, 能够满足实际办案的需要。同时, 本方法也能够对食品、饮料等体外检材进行无机氰化物的测定。
The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。
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