尿液中甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮的GC-MS检测方法
彭山珊1, 辛国斌2,*, 王继芬1,*, 王燕燕2, 孟晋杰3
1. 中国人民公安大学,北京100038
2. 北京市公安司法鉴定中心法庭毒物分析公安部重点实验室,北京 100192
3. 乌兰察布市公安局刑警支队,内蒙古 乌兰察布012000
* 通讯作者简介:辛国斌,男,山西运城人,硕士,高级工程师,研究方向为毒物毒品分析。E-mail:xgb1108@Sohu.com;王继芬,女,河北沧州人,博士,教授,研究方向为毒物毒品分析。E-mail:wangjifen58@126.com

第一作者简介:彭山珊,女,重庆人,硕士,研究方向为毒物毒品分析。E-mail:624777336@qq.com

摘要

目的 建立同时检测尿液中甲基苯丙胺、3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺(3,4-methylenedioxymethamphetamine, MDMA)和氯胺酮气相色谱-质谱(GC-MS)方法,研究上述三种常见毒品在GC-MS全扫描模式下的定性参数(保留时间、离子比率)。方法 建立同时检测尿液中甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮的液液萃取-GC/MS方法,平行检测数份尿样,使用SPSS软件分析数据,Prism 6绘图。结果 甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮线性范围皆为0.2~10μg/mL,相关系数( R2)分别为0.998 2、0.996 3、0.996 9,最低检出浓度(LOD)分别为0.15、0.1、0.15μg/mL;保留时间(RT)和相对保留时间(RRT)在不同浓度下均比较稳定,RT的最大偏差为±0.05min,RRT的最大偏差为±0.5%。离子比率偏差ΔI(绝对)和ΔI(相对)分别为±20%和±50%。结论 研究结果为生物样品中三种常见毒品GC-MS定性分析结果判定方法的确定提供了参考和依据。

关键词: 毒品分析; 判定方法; GC-MS; 甲基苯丙胺; MDMA; 氯胺酮
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2020)001-0024-06
GC-MS Qualitative Analysis of Methamphetamine, MDMA and Ketamine in Urine under Full Scan Mode
PENG Shanshan1, XIN Guobin2,*, WANG Jifen1,*, WANG Yanyan2, MENG Jinjie3
1. People’s Public Security University of China, Beijing 100038, China
2. Judicial Authentication Center of Beijing Public Security Bureau, Beijing 100192, China
3. Criminal Police Detachment of Ulanqab Public Security Bureau, Ulanqab 012000, Inner Mongolia, China
Abstract

Objective To establish a GC-MS method for simultaneous detection of methamphetamine,methylenedioxymethamphetamine (MDMA) and ketamine in urine so as to obtain the qualitative parameters (retention time, ion ratio) of the three drugs with GC-MS in full scan mode.Methods Through a liquid-liquid extraction-GC/MS method for simultaneous detection of methamphetamine, MDMA and ketamine in urine, several urine samples were conducted into parallel test, with the resultant data being analyzed by SPSS software and illustrated by Prism 6.Results The linear range of methamphetamine, MDMA and ketamine were all of 0.2-10μg/mL. Their correlation coefficients ( R2) were 0.9982, 0.9963 and 0.9969, and the lowest detectable concentrations (LOD) were 0.15μg/mL, 0.1μg/mL, 0.15μg/mL, respectively. The retention time (RT) and relative retention time (RRT) of the three drugs in full scan mode were stable at different concentrations, with the maximum deviation of RT at ±0.05 min and maximum allowable deviation of RRT at ±0.5%. The ion ratio deviations, ΔI (absolute) and ΔI (relative), were respective of ±20% and ±50%.Conclusion This paper provides a reference for the GC-MS qualitative analysis to determine the here-concerned three common drugs in biological samples.

Keyword: drug analysis; judgement method; GC-MS; methamphetamine; MDMA; ketamine

我国的毒品滥用总体仍呈蔓延之势, 常见合成毒品仍以冰毒(甲基苯丙胺)、摇头丸(3, 4-亚甲基二氧甲基苯丙胺, MDMA)、K粉(氯胺酮)为主, 吸食者呈增长趋势。对这些常见合成毒品的检验, 法庭毒物分析实验室主要采用气相色谱-质谱(GC-MS)法。目前在针对生物检材中毒品的GC-MS检验中, 主要依据绝对保留时间(retention time, RT)、相对保留时间(relative retention time, RRT)、信噪比(signal/noise, S/N)、特征离子碎片及相对丰度定性[1, 2, 3], 未考虑到不同基质对检材的影响。尿液、血液、组织等生物检材中不仅目标物含量低而且基质复杂, 给毒品定性提出了难题, 特别是检材中毒品的浓度接近检出限时, 定性指标的确定就显得尤为关键。近年来新发布的一些技术规范中虽然已经采用国际流行的质量控制标准[4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13], 但多为指导性文件, 没有可靠的实验数据支撑。

目前国内文献报道有关于血液中安定类、有机农药、常见毒品(杜冷丁、可卡因和美沙酮)定性标准研究[14, 15, 16]。本文通过建立同时检测尿液中甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮的GC-MS方法, 在不同的尿样基质及不同浓度下得到大量数据, 通过分析数据, 研究毒品在GC-MS全扫描模式下的保留时间和离子比率, 从而给出定性分析结果的判定指标。

1 材料与方法
1.1 仪器与材料

GC/MS-TQ8030三重四级杆气相色谱/质谱联用仪(日本岛津公司), 10-XC-88L医用低温箱(合肥市齐美电器有限公司), PL2003-METTLER TOLEDO型电子分析天平(梅特勒-托利多仪器〔上海〕有限公司), KUBOTA2420型低速离心机(KUBOTA公司)。

甲基苯丙胺、MDMA、氯胺酮标准对照品(公安部物证鉴定中心提供), SKF525A标准对照品1 mg/mL(美国Sigma公司)。乙醇、甲醇、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、环己烷为分析纯。

1.2 标准溶液的配制

分别准确配制甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮1.0 mg/mL的甲醇标准储备液, 置于-20 ℃冰箱中保存。分别取上述适量储备液, 用甲醇配成浓度为100 μ g/mL的混合标准溶液, 使用时稀释成所需浓度的标准溶液。准确量取SKF525A标准储备液, 用甲醇稀释成100 μ g/mL的内标标准工作液。

1.3 色谱质谱条件

1.3.1 色谱条件

Rtx-5ms毛细管色谱(30.0 m× 0.25 mm× 0.25 μ m), 柱温:初始温度100 ℃, 保持1 min, 升温速率10 ℃/min, 至280 ℃恒温10 min; 载气:He, 流量1 mL/min; 分流进样, 分流比101, 进样体积1 μ L。

1.3.2 质谱条件

EI电离源, 电子束能量70 eV, 离子源温度270 ℃, 接口温度270 ℃, 溶剂延迟测定时间2 min, 质量范围:40~450 aum, 扫描方式全扫描SCAN。

1.4 样品前处理

量取尿液1 mL, 顺序加入20 μ L内标溶液(100 μ g/mL)、15 μ L10%NaOH溶液及1.0 mL环己烷, 超声10 min混匀, 4 000 r/min离心5 min, 移取上清液200 μ L至进样小瓶, 1 μ L进样。

1.5 准确度与精密度

取适量尿液, 分别加入不同浓度的甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮混合标准溶液, 配制成1.0、5.0、10.0 μ g/mL不同浓度的尿液样品, 每个浓度平行做5份, 按1.4方法处理, 同时配制相应浓度的标准溶液, 计算绝对回收率和准确度; 在一天内早、中、晚各测一次, 连续测5 d, 计算日内和日间精密度(见表1)。

表1 尿液中三种毒品的回收率、准确度和精密度(n=5, $\overline{x}$± s) Table 1 Recoveries, accuracies and precisions of three drugs in urine (n=5, $\overline{x}$± s)
1.6 工作曲线

取适量尿液, 分别加入不同浓度的甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮混合标准溶液, 配成3种毒品浓度为0.1、0.2、0.5、1、2、5、10 μ g/mL的加标尿样, 每个浓度平行做3份, 然后按照1.4样品前处理方法进行提取, GC-MS测定。以内标法做线性回归, 确定尿液中甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮的回归方程, 以信噪比3︰1分别计算3种物质的检测限(LOD)。结果表明, 3种毒品在0.2~10 μ g/mL浓度范围内线性关系良好(表2)。

表2 甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮的工作曲线和检测限 Table 2 Working curves and detection limits of methamphetamine, MDMA and ketamine
1.7 萃取条件的选择

萃取溶剂和pH的选择:采用正交法用不同溶剂(乙酸乙酯、乙醚、氯仿、环己烷)及不同的pH(8、9、10、11、12)进行萃取, 考察尿液中甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮的回收率。使用乙酸乙酯时, 甲基苯丙胺的回收率低于50%; 使用乙醚时, 3种毒品的回收率均低于50%; 使用氯仿时, 甲基苯丙胺的回收率低于50%; 使用环己烷时, 在pH=12时, 3种不同毒品的回收率都在60%以上。通过回收率实验, 考虑方法的安全和回收率高低, 萃取溶剂选择用环己烷。

1.8 萃取回收率

取适量尿液, 分别加入不同浓度甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮毒品的混合标准溶液, 配制成高、中、低3种浓度(10.0、5.0、1.0 μ g/mL)的尿液样品, 每个浓度平行做5份, 按1.4方法处理, 同时配制相应浓度的标准溶液, 计算绝对回收率和准确度; 在一天内早、中、晚分别检测3次, 连测5 d, 甲基苯丙胺的平均回收率在83.60%, MDMA的平均回收率在87.61%, 氯胺酮的平均回收率在79.98%, 具体见表1

1.9 样品进样

测试样品准备:采集来自不同人群的尿液10人份, 分别编号为urine1~unrie10。进样顺序:进样时按照样品浓度从低到高的顺序, 每组中尿样添加毒品有8种不同的浓度分为LOD、2LOD、LOQ、1.5LOQ、2LOQ、4LOQ、6LOQ、8LOQ, 每个浓度平行5个样, 每组浓度下有空白试剂1个, 空白试剂加内标1个, 相应浓度的标准样1个。共测10组, 每组中每个样品进样1次, 1组共64个样品。

2 结果
2.1 标准品和尿样添加保留时间的统计结果

图1为3种毒品标准品及内标物的总离子流色谱图。保留时间作为定性的一个重要指标, 其包括绝对保留时间(RT)和相对保留时间(RRT)。相对保留时间为毒品与内标绝对保留时间的比值, 绝对保留时间的偏差(Δ RT)又分为绝对保留时间的绝对偏差和相对偏差, 相对保留时间的偏差(Δ RRT)又分为相对保留时间绝对偏差和相对保留时间相对偏差。

图1 8LOQ时3种毒品标准品及内标的总离子流色谱图(从左至右依次为甲基苯丙胺RT=5.083min, MDMA RT=9.463min, 氯胺酮RT=13.296min, SKF525A RT=17.631min)Fig.1 Total ion chromatogram of three drugs’ standards and internal standard at 8 LOQ (from left to right, the RT time (min) of methamphetamine, MDMA, ketamine and SKF525A is respectively 5.083, 9.463, 13.296 and 17.631)

实验结果表明各浓度的标准差(SD)为0.006 4~0.015 2 min, 相对标准差(RSD)为0.06%~0.30%。可以认为实验室的3种毒品标准品的绝对保留时间在各浓度均比较稳定。3种毒品不同浓度标准品的RRT的标准差极小, 各浓度下相对标准差(RSD)为0.02%~0.24%。可以认为甲基苯丙胺、MDMA、氯胺酮对照品的RRT在各浓度均比较稳定。

2.2 保留时间偏差的影响因素

图2~5给出了每种毒品在不同浓度下的出峰时间偏差, 各自的Δ RT统计结果示意图。用prism统计软件处理4800个数据。

图2 尿样添加绝对保留时间RT的绝对偏差Fig.2 Absolute deviation of absolute retention time (RT) of the spiked urine samples

图3 尿样添加绝对保留时间RT的相对偏差Fig.3 Relative deviation of absolute retention time (RT) of the spiked urine samples

图4 尿样添加相对保留时间RRT的绝对偏差Fig.4 Absolute deviation of relative retention time (RRT) of the spiked urine samples

图5 尿样添加相对保留时间RRT的相对偏差Fig.5 Relative deviation of relative retention time (RRT) of the spiked urine samples

2.3 浓度对标准品和尿样添加离子比率的影响

国内2010年后通用的标准[17, 18, 19, 20]对于离子比率偏差Δ I范围的要求均是引用欧盟EU:2002/657/EC标准, 但国内外的标准均未验证浓度对离子比率是否有影响。本实验选择甲基苯丙胺的特征离子碎片58、91、56、65; MDMA的特征离子碎片58、135、77、51; 氯胺酮的特征离子碎片180、182、209、152来进行全扫描模式下可靠性的研究。浓度对甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮的特征离子的离子比率具有一定的影响, 具体结果见图6~8。

图6 甲基苯丙胺特征离子离子比率随浓度增长的变化趋势Fig.6 The ratio of characteristic ions of methamphetamine changing with the increased concentration

图7 MDMA特征离子离子比率随浓度增长的变化趋势Fig.7 The ratio of MDMA characteristic ions changing with the increased concentration

图8 氯胺酮特征离子离子比率随浓度增长的变化趋势Fig.8 The ratio of characteristic ions from ketamine changing with the increased concentration

2.4 标准品和尿样添加离子比率偏差关系

特征离子离子比率偏差(Δ I)分为离子比率绝对偏差(Δ I绝对)和相对偏差(Δ I相对), Δ I绝对是尿样添加的特征离子离子比率与标准品离子比率的差值。在本实验中, 剔除因实验操作等因素造成的不合理数据, 用prism统计软件处理3 223个数据, 得到标准品离子比率与尿样添加特征离子Δ I绝对统计图9。

图9 标准品离子比率与尿样添加特征离子离子比率绝对偏差统计图Fig.9 Absolute deviation of characteristic ion ratio between standards and urine samples

Δ I相对是其Δ I绝对与Δ I标准的比值, 在本实验中, 剔除因实验操作等因素造成的不合理数据, 用prism统计软件处理3 058个数据里, 得到标准品离子比率与尿样添加特征离子离子比率Δ I相对统计图10。

图10 标准品离子比率与尿样添加特征离子离子比率相对偏差统计图Fig.10 Relative deviation of characteristic ion ratio between standards and urine samples

3 讨论

可以从表2中看出, 3种毒品在一定的浓度范围内线性关系良好, 灵敏度高。 尿样添加保留时间偏差各统计图中, 3种毒品的出峰时间是不同的, 随着保留时间的增加, Δ RT和Δ RRT均呈现缩小趋势, 尤其Δ RRT的趋势明显, 说明样品出峰时间是影响保留时间的一个因素。离子比率随浓度增长的变化趋势图中, 随着浓度的增加, 甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮特征离子的离子比率趋于一条直线, 各比率值趋于平稳, 浓度对特征离子离子比率有一定的影响。标准品和尿样添加离子比率偏差关系图中, 离子比率的大小不影响离子比率的绝对偏差和相对偏差, 两者相对独立的, Δ I(相对)≤ ± 50%, Δ I(绝对)≤ ± 20%。

4 结论

本实验建立的尿液中三种毒品的液液萃取和GC-MS定性定量分析方法, 具有操作简单、快速, 提取物干净等优点, 可用于生物样品中上述三种毒品的检验鉴定。尿液中甲基苯丙胺、MDMA和氯胺酮GC-MS分析, 建议RT的绝对偏差≤ ± 0.05 min, RRT的相对偏差≤ ± 0.5%, 尿液中毒品的保留时间的大小对保留时间偏差有一定的影响。尿液中毒品的浓度对特征离子的离子比率有一定的影响, 特征离子离子比率的Δ I绝对和Δ I相对允许的最大范围分别为± 20%和± 50%(包括在低浓度和低信噪比情况下)。需要指出的是, 此结果是基于本实验室所用仪器、所研究目标物、萃取方法及测试条件得出的结论, 更换不同的仪器, 研究不同的毒品, 采用不同的处理方法及在不同的测试条件下可能得到不同的实验结果, 因此本实验存在一定的局限, 还需开展大量研究来加以补充和验证得到更可靠的结果。

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