低共熔溶剂双水相萃取-UPLC法检测吸烟者尿液中杂环胺类化合物

doi:10.7503/cjcu20230469

摘要/Abstract

摘要：

为评估香烟烟气中杂环胺的暴露水平, 建立了一种基于低共熔溶剂/无机盐双水相萃取-UPLC法测定吸烟者尿液中5种杂环胺（IQ, IQ[4,5-b], Harman, Norharman和Phe-P-1）的方法. 制备了7种以氯化胆碱（ChCl）为氢键受体的低共熔溶剂, 并对其进行了表征; 系统考察了影响萃取效率的主要参数, 并将该方法与其它方法进行了对比研究. 结果表明，在最佳提取条件下, 杂环胺（HAAs）的回收率为81.9%~106.2%, 日内和日间精密度分别低于2.9%和3.2%，检出限和定量限分别为0.020~0.097 ng/g和0.19~0.39 ng/g. 该方法具有操作简单、环境友好及单样品成本低等特点, 为尿液中杂环胺的检测提供了一种新方法, 在生物样品检测领域具有良好的开发与应用价值.

关键词: 杂环胺, 低共熔溶剂, 双水相萃取, 尿液

Abstract:

To assess the exposure to heterocyclic aromatic amines（HAAs） from tobacco smoke， a novel method， an aqueous two-phase system based on deep eutectic solvent（DES-APTS） followed by UPLC， was described to analyze five HAAs（IQ， IQ［4，5-b］， Harman， Norharman， Phe-P-1） from the urine samples of smokers. Seven kinds of choline chloride（ChCl）-based DESs had been synthesized and characterized by ¹H NMR and FTIR spectra. The significant parameters affecting the extraction efficiency of HAAs in the DES-ATPS procedure were systematically investigated. Under optimal extraction conditions， the recoveries for the target HAAs ranged from 81.9% to 106.2%. The obtained intra- and inter-day relative standard deviations（RSDs） were less than 2.9% and 3.2%， respectively. The detection limits（LODs） and quantification limits（LOQs） were obtained in ranges of 0.020—0.097 ng/g and 0.19—0.39 ng/g， respectively. The developed method of DES-ATPS， with its simplicity， good environment-friendliness and low-cost per sample， could be a promising alternative technique for rapidly extracting and quantifying HAAs from urine samples， and displayed great development potential in the field of the detection in biological samples.

Key words: Heterocyclic aromatic amine, Deep eutectic solvent, Aqueous two-phase extraction, Urine

中图分类号:

O657

TrendMD:

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图/表 13

Fig.1 UPLC chromatograms of the mixed standard solution(a), the spiked urine sample extracted with DES⁃APTS(b), the spiked urine sample extracted without DES⁃APTS(c) and the blank urine sample(d)Peak 1: IQ; peak 2: IQ[4,5⁃b]; peak 3: Harman; peak 4: Norharman; peak 5: Phe⁃P⁃1.

Table 1 Compositions of the synthesized DES using ChCl as HBA

HBD	Abbreviation	Molar ratio	HBD	Abbreviation	Molar ratio
1，4⁃Butanediol	ChCl/Buta	1∶1	Xylitol	ChCl/Xyl	1∶1
Ethylene glycol	ChCl/EG	1∶1	D⁃（+）⁃Glucose	ChCl/Glu	1∶1
Glycerol	ChCl/G	1∶1	D⁃Sorbitol	ChCl/Sor	1∶1
meso⁃Erythritol	ChCl/Ery	1∶1

Fig.2 FTIR spectra of ChCl and seven DES

Fig.3 1H NMR spectra of ChCl and seven DES

Fig.4 Phase diagrams of DES⁃based ATPSWsalt, Wwater and WDES represent the weight of inorganic salt, water and DES, respectively; Wtotal is the sum of Wsalt, Wwater, and WDES.

Fig.5 Effect of the type of DES on recovery

Fig.6 Effect of the amount of DES on recoverySpiked concentration in 1 mL urine sample: IQ, 1.5 μg/mL; IQ[4,5⁃b], 3.0 μg/mL; Harman, 1.5 μg/mL; Norharman, 1.5 μg/mL; Phe⁃P⁃1, 3.0 μg/mL.

Fig.7 Effect of the type of inorganic salt on recoverySpiked concentration in 1 mL urine sample: IQ, 1.5 μg/mL; IQ[4,5-b], 3.0 μg/mL; Harman, 1.5 μg/mL; Norharman, 1.5 μg/mL; Phe-P-1, 3.0 μg/mL.

Fig.8 Effect of the amount of K2HPO4 on recovery

Fig.9 Effect of pH value of sample solution on recovery

Fig.10 Effect of vortex time on recovery

Table 2 Analytical performances of the method

Analyte	Linear range/（μg·g^-1）	R²	Recovery±RSD（%， n=6）			Inter⁃Day RSD（%）	LOQs/（ng·g^-1）	LODs/（ng·g^-1）
Analyte	Linear range/（μg·g^-1）	R²	Low	Middle	High	Inter⁃Day RSD（%）	LOQs/（ng·g^-1）	LODs/（ng·g^-1）
IQ	1.02—204.0	0.9997	98.4±1.8	106.2±2.5	96.6±1.4	1.8	0.19	0.020
IQ［4，5⁃b］	2.50—500.0	0.9990	81.9±2.2	82.5±0.9	84.0±2.8	1.0	0.34	0.097
Harman	1.00—200.0	0.9998	97.8±2.9	103.6±2.1	99.5±1.8	1.4	0.27	0.032
Norharman	1.02—204.0	0.9995	100.6±2.7	94.3±2.1	95.9±1.3	3.2	0.21	0.038
Phe⁃P⁃1	2.55—510.0	0.9989	90.8±1.6	101.5±2.6	90.9±1.8	2.4	0.39	0.085

Table 3 Comparison of the present method with other methods

Extraction Method	Detection method	Matrix	Recovery（%）	RSD（%）	LODs	Organic reagent/mL	Ref.
LLE ^a tandem SPE ^b	UHPLC⁃MS/MS	Urine	71.2—124	≤10	0.80—6.06 pg/mL	>20	［5］
Two⁃step SPE	HPLC⁃MS/MS	Urine	44—93	≤10	0.31—0.83 pg/mL	>8.25	［6］
MSPE ^c	UPLC⁃MS/MS	Urine	95.4—129.3	<7.3	0.14—0.46 pg/mL	>2	［10］
Tandem solvent/SPE	UPLC/MS	Urine	—	—	2.5 pg/mL	>8	［37］
DES⁃APTS	UPLC⁃DAD	Urine	81.9—106.2	<3.2	0.020—0.097 ng/g	0	This study

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