中药材中常见真菌毒素分析方法学及代谢动力学研究

摘要

近年来,随着中药材在国际市场上的持续升温,其安全性越来越引起人们的关注。真菌毒素残留作为中药材微量外源性有毒有害物质,一般不表现出急性毒性,但通常有较强的蓄积性,致癌、致畸、致突变作用明显,严重影响中药材的安全性。本论文系统地研究了中药材中真菌毒素的检测方法,考察储存条件对真菌毒素产生的影响,并对易污染中药材中典型的真菌毒素进行代谢动力学研究,旨在为提升中药质量控制标准,改善中药材的采收和储存方法,预防真菌毒素污染,保证中药用药安全提供理论和实验依据。本论文的主要研究内容和结果如下:1.首次采用超高压液相色谱与多级质谱联用技术(UHPLC-MS/MS),建立了中药材中5大类主要真菌毒素(黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏马毒素、B-型单端孢霉烯族类毒素和玉米赤霉烯酮类毒素)的专属性分析方法和35种真菌毒素同时高效检测的通用性分析方法,构建了中药材中常见真菌毒素多残留检测体系。由于中药材种类繁多、成分复杂,基质效应成为影响LC-MS/MS法准确度的主要因素。通过优化提取溶剂与提取方法,研制新型复合多层固相萃取净化柱并结合同位素内标校正,消除了基质干扰,达到了准确定量的目的。通过线性、灵敏度、准确度、精密度及质控样品的考察进一步对建立的分析方法进行验证。与现有的方法相比,本研究建立的检测体系在灵敏度、分析速度和专属性方面均得到了显著提高,适合大批量样本的检测。2.采用建立的UHPLC-MS/MS方法对201份常用中药材中的38种真菌毒素进行检测。结果发现,在201份样品中,157份被真菌毒素污染,含量范围是0.1-166.0μg kg-1。在针对每类毒素进行研究后发现:(1)黄曲霉毒素容易污染种子果实类(污染率62.2％,含量范围是0.2-23.8μg kg-1)、根茎类(污染率为31.4%,含量范围是0.1-27.5μg kg-1)及叶全草类中药材(污染率为37.1%,含量范围是0.1-62.6μg kg-1),而对花类中药材的污染则很轻(污染率为12.8%,含量范围是0.5-2.4μgkg-1);(2)赭曲霉毒素主要污染根茎类中药材(污染率是27.9%,含量范围是0.1-70.0μg kg-1),叶全草类中药材也很容易被赭曲霉毒素污染(污染率为25.7%,含量范围是0.2-62.3μg kg-1),种子果实类中药材中赭曲霉毒素的污染率为18.9%,含量范围是0.3-10.1μg kg-1,而花类中药材中赭曲霉毒素污染很少(污染率为5.1%,含量范围是0.2-1.5μgkg-1);(3)伏马毒素容易污染根茎类(污染率是18.6%,含量范围是0.4-60.2μgkg-1)和叶全草类中药材(污染率为22.9%,含量范围是1.1-83.2μg kg-1),而种子果实类和花类中药材很少被污染,污染率分别是13.5%和7.7%,含量范围分别是0.6-8.2μg kg-1和4.8-19.2μg kg-1;(4)B-型单端孢霉烯族类毒素也在中药材中检出,但是污染量比较低(≤88.4μgkg-1),均在欧盟或者中国相关限量标准范围之内;(5)玉米赤霉烯酮只有少量存在于根茎、种子果实和叶全草类中药材中(含量≤33.7μgkg-1),未发现被该毒素污染的花类中药材。总之,中药材容易被真菌毒素污染,高含量的甚至超过相关标准,必须更加深入地研究和调查,保证消费者安全。3.考察了中药材基质、温度、湿度条件对中药材中真菌毒素产生的影响。共选择8种干燥的中药材:(1)种子果实类:桃仁、苦杏仁;(2)根茎类:何首乌、黄芩;(3)叶全草类:泻叶、车前草;(4)花类:红花、厚朴花。将选择的中药材置于不同的温度(40℃、25℃和10℃)和相对湿度(31.6-33.5%、53.2-60.7%和82.3-86.8%)条件下,储存一个月后,检测中药材中真菌毒素的含量。结果发现,通过一段时间储存后,大多数真菌毒素的含量均有明显升高,最高的增长量可达56.7μg kg-1。中药材的种类、储存的温度和湿度等条件均可不同程度地影响中药材中真菌毒素的增长。其中,中药材的种类是影响真菌毒素污染的主要因素,易污染的中药材,在不同的温、湿度条件下均可产生真菌毒素,但是量和种类各不相同。温度和湿度条件也可以影响真菌毒素的增长,如:黄曲霉毒素在不同的温、湿度条件下均可以产生;赭曲霉毒素需要在湿度较高的条件下才能产生;等等。由于模拟的贮藏条件与实际条件有所不同,且选择中药材的种类也比较少,尚需做进一步的研究。4.为了研究中药材中典型真菌毒素的毒性,建立了一种可以同时测定心、肝、脾、肺、肾、脑、血等各种生物基质中的黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素A和T-2毒素的快速UHPLC-MS/MS分析方法。同现有的分析方法相比,该方法前处理过程简单、分析速度快、灵敏度高、选择性好,并且同一种方法可以应用于不同的样品基质中。然后,选择白芍作为易污染的中药材代表,将黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素A和T-2毒素定量添加到白芍提取液中,模拟中药材进入人体的途径即对大鼠灌胃给药后,进行代谢动力学研究。结果发现黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素A和T-2毒素在血浆中的达峰时间分别为0.78 h、2.01 h和1 h,半衰期分别为20.4 h、48.95 h和32.02 h。黄曲霉毒素B1和T-2毒素在组织中的消除速度明显比赭曲霉毒素A快。通过组织蓄积研究发现,三种真菌毒素均具有组织蓄积效应,黄曲霉毒素B1在肝脏中的浓度最高,然后是肾脏;T-2毒素在脾中的浓度最高;而赭曲霉毒素A易在肾中蓄积。5.采用高分辨质谱,对大鼠口服加标的白芍提取液后,黄曲霉毒素B1和赭曲霉毒素A在大鼠体内的代谢物进行分析。结果发现黄曲霉毒素B1进入大鼠体内后经细胞色素P450氧化酶(CYP1A2、CYP3A4、CYP2A6等)氧化生成黄曲霉毒素M1及环氧化的黄曲霉毒素B1(不稳定)。然后,高活性的环氧黄曲霉毒素B1可以与血浆白蛋白反应,生成黄曲霉毒素B1与赖氨酸的结合物。高活性的环氧黄曲霉毒素B1还可以经过水解反应生成二醇类代谢物Dihydrodiol(或者Dialdehyde,分子量相同)、三醇类代谢物Monoalcohol和四醇类代谢物Dialcohol。赭曲霉毒素A可以通过解毒反应转换生成赭曲霉毒素B、赭曲霉毒素α、赭曲霉毒素β、羟基化的赭曲霉毒素A和羟基化的赭曲霉毒素B。同时,在大鼠的组织和尿液中还检测到了赭曲霉毒素A的有毒代谢物内酯环开裂的赭曲霉毒素A。通过主要代谢物的分析,建立了白芍提取液中黄曲霉毒素B1和赭曲霉毒素A的可能生物转换路线图。

目录

致谢

摘要

Abstract

缩写表

博士学位论文研究整体技术路线图

目次

1 文献综述与立题依据

1.1 中药材中的真菌毒素

1.1.1 真菌毒素的发现

1.1.2 真菌毒素的种类及其毒性

1.1.3 中药材中真菌毒素的污染情况及限量标准

1.2 真菌毒素分析方法的研究进展

1.2.1 真菌毒素测定的预处理方法

1.2.2 真菌毒素的分析方法研究现状

1.3 真菌毒素产生条件的研究进展

1.3.1 真菌毒素形成机理的研究

1.3.2 天然产物中真菌毒素的产生受环境条件的影响情况

1.4 典型真菌毒素的体内动力学研究进展

1.4.1 AFB1的体内动力学研究进展

1.4.2 OTA的体内动力学研究进展

1.4.3 T-2毒素的体内动力学研究进展

1.5 典型真菌毒素的体内代谢学研究进展

1.5.1 AFB_1的体内代谢学研究进展

1.5.2 OTA的体内代谢学研究进展

1.6 本研究立题依据与目的意义

2 中药材中常见真菌毒素分析方法学研究

2.1 引言

2.2 中药材中AF分析方法的建立

2.2.1 材料、试剂与仪器

2.2.2 实验方法

2.2.3 结果与讨论

2.2.4 小结

2.3 中药材中OT分析方法的建立

2.3.1 材料、试剂与仪器

2.3.2 实验方法

2.3.3 结果与讨论

2.3.4 小结

2.4 中药材中FB检测方法的建立

2.4.1 材料、试剂与仪器

2.4.2 实验方法

2.4.3 结果与讨论

2.4.4 小结

2.5 中药材中B-型单端孢霉烯族类化合物分析方法的建立

2.5.1 材料、试剂与仪器

2.5.2 实验方法

2.5.3 结果与讨论

2.5.4 小结

2.6 中药材中ZEN及其衍生物分析方法的建立

2.6.1 材料、试剂与仪器

2.6.2 实验方法

2.6.3 结果与讨论

2.6.4 小结

2.7 中药材中35种真菌毒素同时测定分析方法的建立

2.7.1 材料、试剂与仪器

2.7.2 实验方法

2.7.3 结果与讨论

2.7.4 小结

3 真菌毒素的暴露水平评估

3.1 引言

3.2 中药材中38种真菌毒素的污染情况

3.2.1 样品采集

3.2.2 毒素检测方法

3.2.3 结果

3.2.4 讨论

4 中药材真菌毒素产生条件的探索

4.1 引言

4.2 材料、仪器与试剂

4.2.1 材料

4.2.2 仪器

4.2.3 试剂

4.3 实验方法

4.3.1 实验对象

4.3.2 温度、湿度条件

4.3.3 中药材的储存

4.3.4 样品中真菌毒素的含量测定

4.3.5 样品记录

4.4 结果与讨论

4.4.1 储存环境的保证

4.4.2 影响总真菌毒素污染的因素分析

4.4.3 影响AF形成的因素分析

4.4.4 影响OT形成的因素分析

4.4.5 影响FB形成的因素分析

4.4.6 影响B-型单端孢霉烯族类毒素形成的因素分析

4.4.7 影响其它真菌毒素形成的因素分析

4.5 本章小结

5 白芍中三种典型真菌毒素的体内分布和动力学研究

5.1 引言

5.2 材料、试剂和设备

5.2.1 实验动物、材料、对照品和试剂

5.2.2 主要仪器与设备

5.3 分析方法

5.3.1 UHPLC-MS/MS条件

5.3.2 对照品溶液的配制

5.3.3 质控样品的制备

5.3.4 给药液的配制

5.3.5 大鼠体内动力学实验及组织蓄积、组织分布实验

5.3.6 样品前处理

5.3.7 数据处理

5.4 结果与讨论

5.4.1 UHPLC方法的建立

5.4.2 质谱条件优化

5.4.3 样品前处理方法优化

5.4.4 方法学验证

5.4.5 大鼠体内的血浆动力学研究

5.4.6 组织分布

5.4.7 组织蓄积

5.5 本章小结

6 白芍中真菌毒素AFB_1和OTA的体内代谢研究

6.1 引言

6.2 材料、试剂和设备

6.2.1 实验动物

6.2.2 药材、对照品和试剂

6.2.3 主要仪器与设备

6.3 实验方法

6.3.1 给药液的配制

6.3.2 生物样本的获得

6.3.3 色谱-质谱条件

6.4 结果与分析

6.4.1 空白组织及生物样本中真菌毒素的定性分析

6.4.2 AFB_1的代谢产物分析

6.4.3 OTA的代谢产物分析

6.5 本章小结

7 总结、创新点与展望

7.1 全文总结

7.2 本研究的创新点

7.3 研究展望

参考文献

作者简历