1、概述
巴比妥药物(barbiturates)属于安眠镇静药物,兽药临床用作镇静剂和化学保定,可引起近似生理性睡眠,主要表现在对中枢神经系统的抑制,量大时对循环系统和呼吸系统也产生抑制作用,服用过量易造成急性死亡,致死期一般多在服药后10 h左右,长期服用易产生药物积累,导致死亡。许多国家严禁将巴比妥药物用于人类,也禁止其作为饲料添加剂,兽药临床规定了巴比妥药物的休药期,防止动物体内该类药物蓄积浓度过高而影响食用者安全。
巴比妥类药物为巴比妥酸(丙二酰脲)的衍生物,其结构通式见图1。R1、R2多为烷基取代基,取代基不同,药物的药理性质有所不同。根据作用时间分为长时(6~8 h)如苯巴比妥;中时(3~6 h)如戊巴比妥;短时(1~3 h)如司可巴比妥;超短时(10~20 min)如硫喷妥(陈新谦2003)。
2、样本前处理方法
2.1 样本处理
体液中的巴比妥药物提取方法主要有三种:NaOH碱解,pH12时使药物转化为钠盐进入水相,水相再调节pH3.0~3.5,用有机溶剂萃取净化;或β-葡萄糖酸苷酶磷酸缓冲溶液(pH6.5)于37℃酶解,使结合的和轭合的药物释放,酶解必须针对药物的种类选择适当的水解酶;或向样本中直接加入磷酸缓冲溶液调pH,水样直接上SPE柱净化。组织样本一般选用甲醇作提取剂,提取方法有匀浆提取法、超声波辅助提取、超临界流体萃取、索氏提取和振荡提取。
2.2样本净化
2.2.1 柱层析净化、固相萃取技术(SPE)
柱层析常用吸附剂为X-5树脂[1],是一种新型大孔高分子树脂,具有吸附量大、传质速度快、适用面广的特点;对酸性、中性、碱性药物都有较高的吸附率;样品处理速度快,杂质干扰少,在镇静安眠药物的多残留分析中广泛应用。SPE常用反相C18柱,如Bond Elut Certify SPE柱,常用洗脱剂为正己烷-乙酸己酯(Laura A. Adam?熏1998)。GDX-403固相萃取小柱是另一种常用的SPE柱(刘翠玲1994)。
2.2.2 固相微萃取技术(SMPE)
SMPE是在一根极细的纤维(如聚丙烯酸酯PA、聚乙二醇/二乙烯基苯CW/DVB等)上涂上吸附剂做成探针。探针插入液体或处于顶空状态,经过一定的平衡时间,探针吸附一定量的被测组分。将探针插入GC进样口,在高温下被测组分被分解吸附,直接进行GC检测。Brad J. Hall[2] 等使用CW/DVB成功从尿样中提取巴比妥药物,并用GC-MS测定,LOD为1 ng/ml。SMPE与LLE相比具有操作简便、提取速度快,减少有机溶剂的用量的优点。与SPE相比SPME可以重复使用,不存在穿漏、堵塞等问题。但SPME纤维没有选择性,用沉浸法提取样本时,有大量的干扰物质被同时提取,降低了测定的特异性和灵敏度。U.Staerk [3]采用高温SPME技术克服了这一缺点,在一个密封的小瓶中利用高温(200℃)将药物提取液加热,使药物挥发以蒸气形式存在,采用顶空技术提取药物,并在SPME的纤维上涂有衍生化试剂乙酸酐-吡啶,直接进行GC-MS分析,司可巴比妥、苯巴比妥在Scan扫描模式下LOD为0.5 μg/ml。
2.2.3 搅拌棒吸附提取(SBSE)
SBSE是一种新的从水样(如血、尿)中提取富集有机物的样本处理技术,原理是在一个玻璃棒上涂有一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)树脂,吸附水样中的有机物。将玻棒与水样以及衍生化试剂一同搅拌一段时间,取出玻棒,吸干水分,用适宜的有机溶剂洗脱靶标分析物,进行分析。对于挥发性或半挥发性的药物,采用热解吸(TD)技术,使SBSE与GC-MS或HPLC-MS联用进行在线分析。B.Tienpont[4]等首先将SBSE-TD-GC-MS技术在测尿中巴比妥药物时使用,乙酸酐作衍生化试剂,在Scan模式下LOD值为1 μg/L,LOQ值为5 μg/L。SIM模式下LOD值为10 ng/L。
2.2.4 超临界流体萃取(SFE)
SFE是利用超临界流体(如超临界CO2)作溶剂提取混合物中可溶性组分的一种前处理技术。具有速度快、效率高、选择性好、应用范围广、无毒不污染环境等优点。利用超临界CO2作溶剂,萃取温度45℃,压力550 MPa下,GC直接测定了动物胃、肝脏中的巴比妥药物,提取率达89.98%,整个分析时间为40 min(徐远清2002)。
3 测定方法
3.1气相色谱(GC)法
巴比妥药物极性较弱,熔点低,加热易挥发,可用气相色谱检测。巴比妥药物含有氮元素,NPD 和FID[5]均能检测,NPD的灵敏度较高,LOD值在10~100 ng/ml;FID的LOD值为10~400 ng/ml。GC在安眠镇静药物的多类别多残留分析中发挥了重要作用,同时分离分析药物达26种之多(霍秀敏1994)。
3.2 气相色谱-质谱(GC-MS)法
MS作为GC检测器可以同时完成对巴比妥药物的定性确证和定量分析。测巴比妥药物,质谱的电离方式有化学电离源(CI)或电子轰击源(EI),内标法定量LOD值一般10 ng/ml。巴比妥、戊巴比妥和异戊巴比妥的质谱图很类似,需要用色谱保留时间进行区分。硫喷妥等药物在GC分离时发生分解,分解产物产生与巴比妥相同的质谱图,需要GC与GC-MS综合分析确定药物成分。
巴比妥药物净化后可直接用GC测定。但巴比妥药物的丙二酰脲环结构氮上有二个氢,采用衍生化技术可减小药物的极性,提高灵敏度和分离效果,得到更好的峰形,提高定性定量的准确性。巴比妥药物的检测限为10~30 ng/ml,甲基化后降低为0.1~10 ng/ml,常用的衍生化方法有甲基化、酰基化和硅烷基化。
甲基化:巴比妥药物甲基化后得到13-二甲基巴比妥药物。常用的甲基化试剂是CH3I,丙酮介质中加入K2CO3和CH3I,60℃下衍生1 h。或氢氧化四甲铵(TMAH),在DMSO介质中静止反应2 min,TMAH又称瞬时甲基化试剂(Ulla-Malja1994)。
乙酰化:巴比妥药物的环结构氮上的活泼氢可被乙酰化。在吡啶存在下,与乙酸酐在70℃反应5 min即可[3];或在K2CO3 存在下,与乙酸酐常温下静止20 min[4];或在乙醇:吡啶(2:1V/V)条件下,与三氯乙酸(ECF)混匀,超声15 min。
硅烷基化:巴比妥药物的二酰脲结构中有可烯醇化的酮基(邻位氮原子有氢原子),易形成硅烷烯醇醚衍生物。硅烷基化试剂为BSTFA和TMS,在吡啶介质中,静止10 min即可吹干进行GC分析(Pocci-R.1992)。MSTFA [3]是另一种常用的硅烷基化试剂。
高灵敏度是残留分析追求的永远主题。 M. W. J van Hout[6]首先将大体积进样技术(LVTs)和程序升温汽化技术(PTV)用于巴比妥类药物的残留分析,进样量为50~100 μl,建立了血中苯巴比妥、司可巴比妥等的GC-MS、GC-FID检测方法,其中GC-FID的LOD值为5~10 ng/ml,GC-MS的LOD值为250 pg/ml。与一般的分流/不分流进样(1 μl)相比灵敏度提高了50倍。
3.3高效液相色谱(HPLC)
巴比妥的HPLC测定方法可在水相中进行,样品不需衍生处理。采用反相HPLC测定,测定常用的色谱柱是C18柱 [7],检测器为紫外检测器(UV),检测波长为254 nm,一般以磷酸盐缓冲溶液(PH3.5~7.8)-乙腈或甲醇-水作流动相,内标法定量LOD最低可达0.35 μg/ml。二极管阵列检测器(DAD)和电化学检测器(Martin D. Rose1992)的检测限较UV检测器低。
3.4高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)法
巴比妥药物的HPLC-MS测定多采用电喷雾电离ESI和大气压化学电离APCI,LOD值在20 ng/ml左右。Timothy W. Ryan[8]利用粒子束接口技术,EI/CI电离方式分析了12种巴比妥药物,并用EI谱库检索,确证了药物结构,证明用HPLC-MS对巴比妥可以较好的定性。Hideko[9]用磷酸盐缓冲溶液-乙腈作流动相,利用柱分离技术在样本进入MS前除去磷酸盐缓冲溶液,提高分离效率,同时检测苯二氮卓、巴比妥、吩噻嗪三类镇静药物。
胶束电动毛细管电泳、胶束液相色谱、高效毛细管电泳、酶联免疫以及光度法在巴比妥药物的残留分析中均有报道,但尚处于发展阶段。
4 问题与展望
对巴比妥药物残留检测分析方法的研究,可以监测动物饲料、动物疾病治疗等滥用药物的情况,保障食用者的安全。但在以下几个方面还需加大研究力度:第一,动物食品及组织中巴比妥药物的检测和复杂的前处理技术研究;第二,动物食品中巴比妥药物的检测研究,(动物食品中巴比妥药物的检测还没有象其他药物如氯霉素、瘦肉精一样形成具体的标准方法);第三,巴比妥药物的筛选和代谢产物的残留检测研究
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