生物样品中抗凝血杀鼠剂的色谱法分析萃取技术研究进展
阎仁信1, 朱昱2, 朱国玉1, 石建忠1, 吴卫兵1
1. 南通市公安局物证鉴定所,江苏 南通 226007
2. 中国刑事警察学院法化学系,沈阳110854

第一作者简介:阎仁信(1979—),男,山东梁山人,硕士,工程师,研究方向为法医毒物分析。E-mail:yanrenxin@163.com

摘要

抗凝血杀鼠剂包括香豆素类和茚满二酮类两种,由于使用广泛,人、畜中毒的情况时有发生。生物样品中抗凝血杀鼠剂的检测是近年来毒物分析领域研究的热点。本文对国内外生物样品中抗凝血杀鼠剂的色谱法分析萃取研究进展进行了综述,阐述了生物样品中抗凝血杀鼠剂的萃取净化技术,主要包括液-液萃取、固相萃取等方法。本文也总结了现有生物样品中抗凝血杀鼠剂的分离提取方法存在的问题,分析了今后相关分离提取技术的发展方向。

关键词: 法医毒物分析; 抗凝血杀鼠剂; 萃取技术; 研究进展
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2017)06-0486-05
Insight of the Extraction Technology for Anticoagulant Rodenticides in the Biological Samples Tested with Chromatography
YAN Renxin1, ZHU Yu2, ZHU Guoyu1, SHI Jianzhong1, WU Weibing1
1. Institute of Forensic Science, Nantong Municipal Public Security Bureau, Nantong 226007, Jiangsu, China
2. China Criminal Police College, Shenyang 110854, China
Abstract

Anticoagulant rodenticides are commonly categorized into two classes, the coumarin and indandione. Sometimes, people and livestock are poisoned with these rodenticides, making it necessary for such chemicals to be detected in the biological samples when the involved cases occurred. This paper summarizes the domestic and foreign researches on extraction technique for anticoagulant rodenticides in the biological samples tested by chromatography, with the main focus on the extraction and purification of the anticoagulant rodenticides in biological samples. Extraction technique, systematically developed and studied for the analysis of anticoagulant rodenticides, primarily includes liquid-liquid extraction (LLE), solid-phase extraction (SPE) and the others related. This paper also analyzes the problems of the current detection technologies, and proposes the potential future direction of technical innovation. An integration that combines the extraction, purification and enrichment into one suite will be very likely a good alternative since it tends to be easy to operate, cheaper and more accessible into getting the ion-exchange resins.

Key words: forensic toxicology analysis; anticoagulant rodenticides; extraction technique; research and progress

抗凝血杀鼠剂属于目前最常用的一类缓效灭鼠剂, 包括香豆素和茚满二酮两类。香豆素类是以4-羟基香豆素为母体结构, 在3位碳上接不同基团而构成的一类杀鼠剂。茚满二酮类是以茚满二酮为母体结构, 在2位碳上接不同基团所构成的一类杀鼠剂[1]。目前, 文献报道的抗凝血杀鼠剂的提取分离方法主要有液液萃取、固相萃取等方法。现对生物样品中抗凝血杀鼠剂的色谱法分析萃取净化技术做综述。

1 液-液萃取(LLE)

液-液萃取法的基本操作是在经过必要预处理的检材中加入与水不相混溶的有机溶剂, 使两相之间充分接触, 待两相间物质分配达到热力学平衡后分取有机相, 完成分离。由于抗凝血杀鼠剂在碱性条件下生成盐, 所以生物样品中抗凝血杀鼠剂的液液萃取一般需要将生物样品调成酸性。抗凝血杀鼠剂的液液萃取所用的萃取溶剂主要有乙酸乙酯、乙醚、乙腈、丙酮、氯仿、混合溶液以及非离子表面活性剂Triton X-114。

国内不同学者[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]分别建立了用乙酸乙酯提取血液或尿液中抗凝血杀鼠剂, 用液相色谱或气相色谱进行分析的方法。试验结果表明, 乙酸乙酯进行血液或尿液中抗凝血杀鼠剂的提取效果良好。梁孟军等[9]采用自制中性Al2O3 净化小柱和乙酸乙酯反相提取净化法分别提取净化血和尿中的敌鼠。血样得到很好的净化, 尿样采用HCl和NaOH调pH后反提, 净化效果更好。敌鼠为弱酸性物质, 经调pH反提, 可以去除中性和碱性杂质, 但酸性杂质不能除去。Zhu等[10]建立了头发中溴敌隆和大隆的LC/MS/MS检验方法。将头发从头皮处计算, 剪成1 cm长的小段。每份样品用去离子水和丙酮洗涤3次, 室温下晾干。将头发再剪成2~3 mm小段后, 用工具压成粉。处理好的头发样品与内标一起, 再经萃取提纯, 进行LC/MS/MS分析。该方法溴敌隆LOD为0.010 ng/mg, 大隆LOD为0.025 ng/mg。孟庆玉等[11]采用浊点萃取方法分离纯化人尿中杀鼠灵、杀鼠醚、溴敌隆和溴鼠灵。赵海雨等[12]在全血中加入邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液(pH 4)后, 用乙醚提取, 进行HPLC ESI MS/MS分析, 溴敌隆回收率为91.86 %。杨士云等[13]以8 mL甲醇-乙腈(体积比为15:85)分2~3次提取2 mL血液中的溴敌隆, 涡旋振荡, 离心, 上清液过硅胶柱, 浓缩, 进行HPLC/MS分析。该法优点是在沉淀蛋白的同时提取出溴敌隆。陈坚等[14]采用乙酸乙酯-乙醇(体积比为2:1)混合液提取血清中的敌鼠, 用GC-MS仪进行分析。王学虎等[15]对含有杀鼠迷、杀鼠灵、溴敌隆和大隆4种鼠药的肝组织剪碎后匀浆化, 用pH4.5的盐酸加丙酮(体积比为2:8)溶液浸泡, 超声, 将离心后上清液挥干丙酮、过滤, 再用乙醚液液萃取并挥干乙醚, 续以甲醇-水(体积比为45:55)溶液溶解, 经0.45 µ m滤膜过滤, 采用高效液相色谱-电喷雾-质谱联用检测方法进行分析。蔡欣欣等[16]建立了同时测定血浆中10种抗凝血类杀鼠剂的高效液相色谱方法。血浆样品用乙腈进行超声提取, 进行HPLC分析。Vindenes等[17]采用LC-MS法检测全血中的溴敌隆。取全血450 µ L, 加入内标, 以乙腈萃取, 再经后续有关操作, 取乙腈层进行LC-MS分析。Fauconnet等[18]采用丙酮-乙醚(体积比为9:1)的混合液提取5 g经匀质和无水硫酸钠干燥的含8种抗凝血杀鼠剂(包括敌鼠、氯敌鼠)的动物肝组织, 经离心, 再用丙酮-乙醚(体积比为5:5)的混合液提取、离心, 氮气干燥, 而后检测。Lomonaco等[19]建立了HPLC测定人血中总华法林和未结合华法林及华法林醇的方法。以二氯甲烷-正己烷(体积比为1:5)的混合溶液萃取, 进行HPLC分析。为防止生物样品中基质影响太大, 有时要对提取液进行净化。液液萃取操作简单, 但是往往要用到大量的有机溶剂, 既会对环境造成污染, 也会危害操作人员的身体健康。

2 固相萃取(SPE)

固相萃取法是上世纪70年代出现的一类分离方法, 适用于检材中难挥发的有机毒物和一部分易挥发有机毒物的分离。固相萃取技术在样品处理中的作用主要是净化和富集。生物样品中抗凝血杀鼠剂的固相萃取步骤一般为:生物样品经过去蛋白、用缓冲溶液调pH等处理后, 过活化后的固相萃取柱, 淋洗萃取柱去除部分杂质, 洗脱。生物样品中抗凝血杀鼠剂的固相萃取多采用C18、SAX柱、硅胶柱、CN柱、MAX柱、GDX大孔树脂、HLB柱、Bond-Elut Certify II柱等作为萃取柱。不同的萃取柱萃取原理不同, 因此操作过程可能会有很大的差别。

蔡增轩等[20]建立了生物样品中抗凝血类鼠药(杀鼠灵、杀鼠醚、溴敌隆、大隆、敌鼠、氯敌鼠)的检测方法。血样中加入甲醇, 混匀, 离心, 上清液加入NaOH溶液; 尿样中加入异丙醇和NaOH溶液, 混匀, 离心。上述处理液转移至活化过的MAX固相萃取柱, 依次用水、甲醇洗柱, 最后用2 %盐酸甲醇溶液洗脱, 供HPLC和HPLC-MS/MS分析。周淑光等[21]以死者肝组织匀浆, 添加敌鼠钠盐并以HCl调节pH为2左右, 于常温下超声、离心分出上清液, 过刚处理好的C18固相萃取柱, 然后用蒸馏水洗涤固相萃取柱至流出液澄清为止。吹干柱中残留的水分。分别用氯仿和丙酮洗提待测组分, 收集洗提液于干净的尖底试管中, 于空气流下40 ℃吹干, 用适量的流动相定量溶解残渣, 经过离心或者过Sep Pak滤柱后, 进行TLC和HPLC分析。封世珍等[22]建立了固相萃取反相高效液相色谱分析全血及肝组织中的杀鼠灵、杀鼠迷、溴敌隆、大隆的方法。样品用pH 5~6的盐酸溶液处理后, 使用GDX-403固相柱萃取, 用乙酸乙酯洗脱。金米聪等[23]建立了中毒应急检测样品生物体液内痕量敌鼠和氯敌鼠的高效液相色谱-离子阱质谱定性定量检测方法。全血样品由甲醇/乙腈(体积比为50/50, v/v)沉淀蛋白后再经Oasis HLB固相萃取小柱净化富集, 尿液样品直接经同类小柱净化富集。黄树梁[24]建立了HLB柱固相萃取样品、HPLC法同时测定敌鼠、溴敌隆和溴鼠灵的新方法。样品经甲醇提取后, 再用HLB柱固相萃取、甲醇+0.3 %醋酸铵(体积比为95:5)洗脱, 以甲醇+0.3 %醋酸铵(体积比为75:25)为流动相, 经μ BondapaKC18柱分离测定, 外标法定量。杨士云等[25]用两种固相萃取技术(C18柱和SILICA GEL柱)结合LC-MS方法, 对生物检材中的氯敌鼠进行了分离测定, 效果较好。血样中加入甲醇-乙醚-乙腈(体积比为1:1:8), 振荡, 离心, 上清液过SILICA GEL柱, 流出液浓缩, 供测定。血样及肝脏样品调pH 6左右, 离心, 上清液C18柱进行自动固相萃取, 用氯仿-丙酮(体积比为1:1)洗脱。经阴离子交换、氰基及硅胶柱固相萃取技术分离提取血、尿、肝及肾中的敌鼠[26], 高效液相色谱法进行分析。用SAX柱萃取尿及血中的敌鼠的回收率均较高, 但用SAX柱萃取尿时萃取物中的杂质稍多。用CN柱萃取尿中的敌鼠, 萃取物中的杂质少, 回收率高, 但用其萃取血中的敌鼠, 回收率仅为10%左右。用乙腈沉淀蛋白法, 以SILICA GEL柱萃取血及肝脏中的敌鼠, 效果很好。黄克建等[27]建立了同时测定全血和尿液样品中7种抗凝血杀鼠药的在线固相萃取/液相色谱-线性离子阱质谱(on-line SPE/LC-LIT/MS)的分析方法。用乙腈沉淀样品中的蛋白质, 经稀释、离心、过滤后直接进行液相色谱-线性离子阱质谱分析。与传统的离线固相萃取相比, 在线固相萃取具有速度快、成本低、能自动化分析等优点。刘国中等[28]建立了固相萃取-气相色谱/质谱法(SPE-GC/MS)测定血液和尿液中溴敌隆的测定方法。血液、尿液经乙酸乙酯提取后, 过Oasis HLB固相萃取柱净化, 加乙酸乙酯定容, 用气相色谱-质谱法(GC/MS)进行测定。本法固相萃取的作用是作为液液萃取的一种净化方法。欧阳燕玲等[29]建立了固相萃取-超高效液相色谱法同时测定血浆中8种抗凝血类杀鼠剂的方法。血浆经乙腈沉淀蛋白后, 上清液加入水及氢氧化钠溶液, 过经甲醇、水活化的MAX固相萃取柱, 分别用2 %氨水-甲醇、水淋洗萃取柱, 再以2 %甲酸甲醇溶液、2 %甲酸-乙酸乙酯溶液洗脱。洗脱液进行UPLC测定。Jason E. Schaff等[30]建立了HPLC-HR-MS-MS法检测血液中抗凝血杀鼠剂的方法。血液样品沉淀蛋白后, 加入乙腈, 涡旋后离心。上清液50 ℃氮气吹干后, 用0.1M乙酸钠缓冲液(pH7)稀释。经用甲醇、含5 %甲醇的乙酸钠缓冲液(pH7)活化的Bond-Elut Certify II SPE柱提取, 依次用0.1 M乙酸钠缓冲液(pH7)、正己烷:乙酸乙酯(体积比为95:5)、甲醇:水(体积比为1:1)洗涤, 用正己烷:乙酸乙酯:乙酸(体积比为75:25:1)洗脱。吹干后用含0.06 %(体积分数)乙酸的甲醇溶液定容, 进行HPLC-HR-MS-MS分析。该方法经过了沉淀蛋白, 以及充分的净化, 提高了提取率, 降低了基质效应。与液液萃取法相比较, 固相萃取法具有操作简便快速、提取率高、萃取液干净、成本低、易于自动化等优点, 缺点在于批次间的重复性难保证。

3 其他
3.1 基质固相分散(MSPD)

基质固相分散技术最初是Barker及同伴在分析生物基质中农药、抗生素和其它兽药残留时建立的, 将样品同C18原料混合, 装填到柱中, 淋洗除去其中的干扰物质, 再洗脱测试。赵舰等[31]用MSPD法测定呕吐物中的溴敌隆。取呕吐物于研钵中加入无水硫酸钠研磨成干砂状, 转入具塞锥形瓶中, 加入无水乙醇, 于振荡器上振摇, 静置, 将乙醇过装有无水硫酸钠和硅镁吸附剂的净化柱, 收集滤液于玻璃蒸发皿中, 重复上述操作3次, 合并滤液并于70 ℃水浴挥去乙醇, 残渣以流动相溶解, 转入容量瓶中, 以流动相定容至刻度。取上清液离心, 过0.45 μ m滤膜后进行液相色谱分析。

3.2 分散液相微萃取(DLLME)

分散液相微萃取法是2006年由Rezaee等开发出的分散液液微萃取技术。在样品溶液中用注射器快速注入混合均匀的数十微升萃取剂和一定体积的分散剂, 样品溶液随即变成一个均匀的乳浊液体系, 再经离心分层, 用微量进样器取出底层萃取剂直接进样分析。该方法集萃取和浓缩于一体, 是一种操作简单、快速、成本低、富集因子高且对环境友好的新技术。齐孝蕊等[32]建立了离子液体分散液相微萃取- HPLC检测血浆中溴敌隆的方法。以离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([HMIM]PF6)为萃取剂, 甲醇为分散剂, 提取血浆中的溴敌隆, 用HPLC分析。Ghambari等[33]建立了人血中华法林的分散液液微萃取- HPLC检测方法。在血浆中加入10 %三氯乙酸水溶液, 猛烈混旋。混合溶液在-4 ℃冰箱内冷冻后离心。上清液转移到容量瓶中, 使用去离子水定容, pH调为2.3。将甲醇和1-辛醇混合溶液迅速加入到溶液中, 其中甲醇作为分散剂, 1-辛醇作为提取溶剂。浑浊液离心, 收集提取液用于HPLC分析。实验表明, 该方法具有回收率高, 重复性好, 灵敏度高等特点。

3.3 中空纤维液相微萃取(HF-LPME)

中空纤维液相微萃取技术是1999年Pedersen-Bjergaard等首次创立的萃取技术[34]。该技术只需极少量有机溶剂, 可将样品中的采样、萃取和浓缩一步完成。将中空纤维浸入有机溶剂中几秒钟, 根据毛细管作用力, 有机溶剂很快固定在中空纤维壁上(作为支持液膜), 在中空纤维内腔填充微升级的接受相, 将处理的中空纤维放入样品溶液中, 萃取目标物, 目标物从样品溶液(水相)转移到中空纤维膜(有机相), 之后被内腔中的接受溶液捕获。如果接受相为有机溶剂, 则形成两相萃取体系, 用GC直接分析, 如果接受相为水相, 则形成三相萃取体系, 可直接用于HPLC、CE分析[35]。Mohammadreza[36]等建立了人血浆中华法林的中空纤维液-液-液三相微萃取结合HPLC-UV分析的方法。人血浆去蛋白后用HCl溶液调pH为2.3, 将浸入有机溶剂1-辛醇的中空纤维放入, 用pH 11.0 NaOH溶液作为接受相。该方法集提取、净化、富集于一体, LOD能达到5 ng/mL。

3.4 分子印迹固相萃取(MISPE)

分子印迹技术(molecularly imprinting technology, MIT)是人工模拟抗原-抗体、生物素-抗生素及酶与底物之间的特异性作用, 并以此为基础发展起来的一种分离、分析技术。其目的是为了制备一种在结合位点及化学空间结构上与某种特定化合物(模板分子)相匹配的高分子聚合物。这种聚合物对特定的目标物质有特异性吸附, 并能在较强的酸碱环境中长期稳定的使用。分子印迹固相萃取技术是将分子印迹技术与固相萃取技术相结合, 以分子印迹聚合物取代传统吸附剂, 具有高度选择性、特异性、识别性的优点。常靖等[37]以大隆为模板分子, 丙烯酰胺为单体, 二甲基亚砜为有机溶剂, 按照模板分子与单体摩尔配比关系为1:4合成大隆分子印迹聚合物, 作为固相萃取剂萃取血液中大隆和溴敌隆, 以去离子水、30 %甲醇去离子水洗涤杂质, 1 %甲酸/甲醇洗脱, 提取血中目标物后进行UPLC/MS分析检测。试验证明, MISPE比传统固相萃取法基质效应低, 杂质干扰小, 回收率高。

3.5 离子液体双水相萃取

双水相体系是指某些有机物之间或有机物与无机盐之间在水中以适当的溶解度溶解后所形成的互不相溶的两相或多相体系。利用双水相体系进行物质的萃取, 不需要复杂设备, 在温和条件下简单操作就能获得较好的萃取分离效果。魏晓琴等[38]建立了离子液体双水相萃取联合HPLC-MS/MS测定尿液中溴鼠灵的方法。移取离子液体[C4mim]BF4加入到具塞离心管内的尿液中, 再加水, 充分混匀, 再加固体NaH2PO4 , 超声, 离心, 待分相清晰后, 用微量进样器吸取下层离子液体, 以流动相溶解, 进行HPLC/MS/MS分析。溴鼠灵线性范围为0.02~2.0 µ g/L, 测定下限(10S/N)为0.015 µ g/L。空白尿样加标回收率在89.8 %~92.5 %之间, 日内、日间相对标准偏差分别为3.3 %~8.1 %, 6.2 %~9.7 %。

4 展望

对抗凝血杀鼠剂的色谱法分析萃取技术, 建立净化效果好、污染少、灵敏性高、专属性强、分离效率高、检测成本低、操作简单快捷的萃取方法, 是今后的发展方向。例如, 若能用离子交换树脂直接将样品中的抗凝血杀鼠剂交换至树脂上, 然后用小体积溶剂洗脱并提取离子交换树脂上的抗凝血杀鼠剂, 把洗脱、提取、富集三种作用融汇到一起, 提取液不需浓缩即可直接进行LC/MS/MS和HPLC分析。若该种萃取方法再使用廉价易得的国产离子交换树脂做萃取剂, 那将更适合于公安部门应用。

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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