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1 高 效 液 相 色 谱 - 三 重 四 极 杆 质 谱 法 同 时 测 定 番 茄 中 的 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 李 腾 飞 1, 赵 风 年 1, 张 超 1, 江 泽 军 1, 刘 广 洋 1, 王 静 1, *, 刘 海 金 2, 许 平 金 茂 俊 1, 金 芬 1, 邵 华 1, 王 珊 珊 1, 郑 鹭 飞 1, 佘 永 新 (1. 中 国 农 业 科 学 院 农 业 质 量 标 准 与 检 测 技 术 研 究 所, 北 京 ; 2. 西 藏 自 治 区 农 畜 产 品 质 量 安 全 检 验 检 测 中 心, 西 藏 拉 萨 ) 摘 要 : 建 立 了 番 茄 中 植 物 激 素 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 液 相 色 谱 - 串 联 质 谱 检 测 方 法 样 品 经 乙 酸 - 乙 腈 提 取, 采 用 C 18 固 相 萃 取 柱 净 化,C 18 色 谱 柱 分 离,0.5% 甲 酸 水 溶 液 - 甲 醇 作 为 流 动 相 进 行 梯 度 洗 脱, 质 谱 采 用 电 喷 雾 负 离 子 (ESI - ) 模 式 电 离, 多 反 应 监 测 模 式 (MRM) 定 性, 基 质 标 准 曲 线 外 标 法 定 量 水 杨 酸 的 响 应 值 在 ng/ml 范 围 内 具 有 良 好 的 线 性 关 系, 相 关 系 数 (R 2 ) 为 ; 赤 霉 酸 的 响 应 值 在 ng/ml 范 围 内 具 有 呈 良 好 的 线 性 关 系, 相 关 系 数 (R 2 ) 为 , 在 三 个 加 标 浓 度 下, 水 杨 酸 (1.25, 2.5, 5 μg/kg) 赤 霉 酸 (10, 50, 100 μg/kg) 的 回 收 率 分 别 为 87.6%~95.3% 83.8%~96.5%, 相 对 标 准 偏 差 不 高 于 6.9%, 方 法 的 检 出 限 分 别 为 ng/ml 关 键 词 : 水 杨 酸 ; 赤 霉 酸 ; 液 相 色 谱 - 串 联 质 谱 法 ; 番 茄 Simultaneous Determination of Salicylic Acid and Gibberellic acid in Tomato by High Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry LI Tengfei 1, ZHAO Fengnian 1, ZHANG Chao 1, LIU Guangyang 1, WANG Jing 1,*, LIU Haijin 2, XU Ping 2, JIN Maojun 1, JIN Fen 1, SHAO Hua 1, WANG Shanshan 1, ZHENG Lufei 1, SHE Yongxin 1,* (1. Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-Products, Chinese Academy of Agricultural Science,Beijing , China; 2. Tibet Testing Center of Quality and Safety for Agricultural and Animal husbandry Products, lhasa , China) Abstract: A sensitive and selective liquid chromatography-positive mode electrospray ionization-tandem mass spectrometric (LC-MS/MS) method was developed for the determination of salicylic acid (SA) and gibberellic acid (GA 3 ) in tomato. The analyses were extracted by acetic acid and acetonitrile; the extract was purified with solid-phase extraction (SPE) octadecylsilane (C 18 ) column. Then SA and GA 3 in the extract was separated on a reversed phase C 18 column using a gradient elution program of 0.5% formic acid methanol. Qualitative analysis was performed with electrospray ionization in anion mode (ESI - ) under multiple reaction monitoring (MRM) mode. The matrix-matched calibrations were used to quantify the residue concentrations. The calibration curves showed good linearity in the certain concentration for SA and GA 3, with correlation coefficients (R 2 ) more than The average recoveries of SA and GA 3 in tomato were in the range of 87.6%~95.3% and 83.8%~96.5% at three spiked concentration levels, and relative standard deviations (RSD, n=3) were less than 6.9%. The limits of quantitation (LOQ) were ng/mL. The method could be used for the rapid and accurate detection of hormone in tomato. Key words: salicylic acid; gibberellic acid; liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS); tomato 中 图 分 类 号 :O657.6;S482.3 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 : 植 物 內 源 激 素 是 植 物 体 内 合 成 的 一 系 列 结 构 不 同 的 小 分 子 有 机 化 合 物, 既 可 调 控 植 物 自 身 的 生 长 发 育, 又 可 通 过 与 植 物 所 生 存 的 外 部 环 境 相 互 作 用 调 节 其 对 环 境 的 适 应 [1-4] 由 于 植 物 內 源 激 素 在 植 物 生 命 活 动 中 发 挥 着 重 要 作 用, 对 其 定 量 检 测 已 引 起 了 广 泛 的 关 注 [5] 植 物 內 源 激 素 的 检 测 方 法 主 要 包 括 毛 细 管 电 泳 法 [6-7] 气 相 色 谱 法 [8] 高 效 液 相 色 谱 法 [9-10] 气 相 色 谱 - 质 谱 联 用 法 (GC-MS) [11-13] 液 相 色 谱 - 质 谱 联 用 法 [14-17] 等 然 而, 植 物 內 源 激 素 在 植 物 体 内 的 含 量 很 低 ( 通 常 在 μg/kg, 甚 至 ng/kg 水 平 上 ), 基 体 成 分 复 杂, 并 且 对 温 度 等 外 界 条 件 敏 感, 在 不 同 器 官 中 呈 现 动 态 分 布, 这 对 其 痕 量 高 灵 敏 度 精 确 定 量 检 测 提 出 了 1, * 2, 收 稿 日 期 : ; 修 回 日 期 : 基 金 项 目 : 十 二 五 国 家 科 技 支 撑 计 划 (2014BAD13B05-05) 作 者 简 介 : 李 腾 飞 (1987 ), 男, 博 士 研 究 生, 研 究 方 向 为 食 品 安 全 检 测 [email protected] * 通 信 作 者 : 王 静 (1963 ), 博 士, 教 授, 研 究 方 向 为 食 品 安 全 检 测 [email protected] 佘 永 新 (1972 ), 男, 研 究 员, 博 士 后, 研 究 方 向 为 食 品 安 全 检 测 [email protected] 1

2 更 高 要 求 [18-19] 液 相 色 谱 串 联 质 谱 法 (LC-MS/MS) 具 有 很 强 的 定 性 定 量 能 力, 是 一 种 更 为 可 靠 的 分 析 植 物 激 素 的 方 法 [20-22] 水 杨 酸 (salicylic acid, SA) 是 一 种 小 分 子 酚 类 物 质, 能 够 诱 导 植 物 提 高 抗 病 性 [23-24] ; 赤 霉 酸 (gibberellic acid, GA 3 ) 是 一 种 四 环 二 萜 酸, 可 控 制 茎 的 伸 长 打 破 种 子 休 眠 控 制 开 花 和 性 别 表 达 等 [25-26] 目 前 对 番 茄 中 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 含 量 同 时 检 测 的 研 究 较 少, 本 文 建 立 了 一 种 高 效 液 相 色 谱 - 三 重 四 极 杆 质 谱 联 用 方 法 (LC-MS/MS), 对 不 同 生 长 阶 段 番 茄 中 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 含 量 进 行 了 分 析 1 材 料 与 方 法 1.1 材 料 与 试 剂 水 杨 酸 ( 纯 度 97.0%, 由 中 国 食 品 药 品 检 定 研 究 院 提 供 ), 赤 霉 酸 ( 纯 度 99.0%, 德 国 Dr. Ehrenstofer 公 司 ); 甲 醇 乙 腈 正 己 烷 ( 色 谱 纯, 美 国 MREDA 科 技 公 司 ), 甲 酸 ( 色 谱 纯, 迪 马 公 司 ), 氨 水 氯 化 钠 无 水 硫 酸 镁 ( 分 析 纯, 北 京 化 工 厂 ); 其 它 试 剂 均 为 分 析 纯 ; 实 验 用 水 为 Milli-Q 超 纯 水 1.2 仪 器 与 设 备 Agilent 1200 液 相 色 谱 仪 ( 美 国 Agilent Technologies 公 司 ),API 5000 三 重 四 极 杆 串 联 质 谱 仪 (ESI 源 )( 美 国 AB Sciex 质 谱 系 统 公 司 ), 高 速 匀 浆 机 ( 匈 牙 利 博 朗 电 器 ); 高 速 冷 冻 离 心 机 ( 美 国 Thermo 科 技 公 司 );Vortex-Genie 2 旋 涡 混 合 器 ( 美 国 Scientific Industries 公 司 ); 分 析 天 平 ( 赛 多 利 斯 科 学 仪 器 有 限 公 司 );MilliQ 纯 水 机 ( 法 国 MILLQ 公 司 );TTL-DC II 型 氮 吹 仪 ( 北 京 同 泰 联 科 技 发 展 有 限 公 司 );C 18 SPE 小 柱 (Sep-Pak Vac C18 cartridge 美 国 waters 公 司 ) 1.3 样 品 前 处 理 提 取 用 高 速 匀 浆 机 破 碎 番 茄 样 品 后, 称 取 10 g 试 样 ( 精 确 至 0.01 g), 于 50 ml 离 心 试 管 中, 加 入 10 ml 含 1% 乙 酸 的 乙 腈, 剧 烈 震 荡 1 min, 加 入 4 g 氯 化 钠 和 4 g 无 水 硫 酸 镁, 充 分 震 荡 涡 旋 1 min,5000 r/min 离 心 5 min 净 化 分 别 用 3 ml 甲 醇 和 水 活 化 C 18 固 相 萃 取 柱, 取 1 ml 用 氨 水 调 节 ph 为 8( 氨 水 含 量 约 5%) 的 上 清 液 上 样, 用 1 ml 正 己 烷 淋 洗,3 ml 含 5% 乙 酸 的 甲 醇 洗 脱 将 洗 脱 液 氮 吹 至 干,1 ml 甲 醇 复 溶, 过 0.22 μm 有 机 滤 膜, 上 机 测 定 1.4 方 法 色 谱 条 件 色 谱 柱 :XTerra MS C18 柱 (2.1 mm 150 mm,5 μm); 柱 温 :30 ; 进 样 体 积 :5 μl; 流 动 相 :0.5% 甲 酸 水 溶 液 (A) 和 甲 醇 (B) 洗 脱 梯 度 见 表 1; 流 速 :300 μl/min 表 1 梯 度 洗 脱 程 序 Table 1 Setting up for gradient elution program 时 间 (min) 流 速 (μl/min) A% B% 质 谱 条 件 离 子 源 :ESI 源 ; 扫 描 方 式 : 负 离 子 模 式 ; 喷 雾 电 压 (EIS-):-4500 V; 离 子 源 温 度 (TEM):500 ; 气 帘 气 (CUR):20 psi; 碰 撞 气 压 力 (CAD):9 psi; 雾 化 气 (GS1):40 psi; 辅 助 气 (GS2):40 psi ; 射 入 电 压 (EP):-10 V; 碰 撞 室 出 口 电 压 (CXP):-17 V; 多 反 应 离 子 监 测 (MRM) 模 式 ; 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 定 性 离 子 对 和 定 量 离 子 对 的 去 簇 电 压 (Declustering potential, DP) 碰 撞 能 量 (Collision energy, CE) 见 表 2 表 2 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 母 离 子 子 离 子 去 簇 电 压 及 碰 撞 能 量 Table 2 Parent iron, product ion, declustering potential(dp), collision enegy(ce) parameters of SA and GA 3 分 析 物 母 离 子 子 离 子 去 簇 电 压 (V) 碰 撞 能 量 (V) 水 杨 酸 * 赤 霉 酸 *

3 2 结 果 与 分 析 *: 定 量 离 子 (Quantiative ion) 2.1 样 品 前 处 理 条 件 优 化 提 取 溶 剂 的 选 择 试 验 考 察 了 不 同 浓 度 (0.1%, 1%, 5%) 的 乙 酸 乙 腈 溶 液 对 番 茄 中 的 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 提 取 效 果, 结 果 表 明, 以 1% 乙 酸 乙 腈 作 为 提 取 剂 其 提 取 效 率 最 高, 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 回 收 率 均 可 达 83.8% 以 上, 而 单 纯 有 机 溶 剂 的 提 取 效 率 较 差 因 此, 本 方 法 选 用 1% 乙 酸 乙 腈 作 为 提 取 溶 剂 净 化 条 件 的 选 择 本 实 验 分 别 选 择 了 QuEChERS 方 法 SPE 方 法 (C 18 柱 和 MAX 混 合 阴 离 子 交 换 柱 ), 优 化 了 不 同 洗 脱 溶 剂 的 种 类 和 用 量, 以 基 质 效 应 定 量 表 示 净 化 效 果, 比 较 了 不 同 条 件 的 净 化 效 率 结 果 表 明, 三 种 方 法 的 净 化 效 率 从 高 到 低 依 次 是 C 18 柱 MAX 柱 和 QuEChERS 方 法 由 于 C 18 和 PSA 对 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 有 一 定 的 吸 附 作 用, 导 致 QuEChERS 方 法 的 回 收 率 较 低, 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 回 收 率 在 40~60% 之 间 ; 而 采 用 C 18 柱 的 SPE 方 法 回 收 率 最 高, 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 回 收 率 分 别 在 87.6~95.3% 83.8~96.5% 之 间 综 合 考 虑 净 化 效 率 和 成 本 (MAX 柱 成 本 较 高 ), 选 取 了 C 18 柱 作 为 番 茄 中 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 富 集 净 化 柱, 并 筛 选 和 优 化 了 上 样 活 化 淋 洗 和 洗 脱 溶 剂, 确 定 了 最 佳 净 化 程 序 本 实 验 采 用 5% 氨 水 碱 化 上 样, 甲 醇 和 水 活 化, 正 己 烷 淋 洗,3 ml5% 乙 酸 甲 醇 能 完 全 洗 脱 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 2.2 质 谱 条 件 的 优 化 根 据 目 标 物 的 性 质, 采 用 负 离 子 扫 描 模 式, 结 果 表 明 : 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 进 入 一 级 质 谱 后, 易 产 生 稳 定 的 [M-H] - 分 子 离 子 峰 水 杨 酸 的 母 离 子 为 m/z 137.0,[M-H] - 离 子 作 为 母 离 子 进 入 二 级 质 谱 后 发 生 断 裂 产 生 不 同 的 碎 片 离 子, 见 图 1 m/z 92.8 特 征 碎 片 是 由 母 体 脱 去 COOH 生 成, 其 响 应 值 高 且 稳 定, 因 此, 将 137.0>92.8 作 为 定 量 离 子 对 赤 霉 酸 的 母 离 子 为 345.2,[M-H] - 离 子 作 为 母 离 子 进 入 二 级 质 谱 后 发 生 断 裂 或 重 排 等 反 应 产 生 不 同 的 碎 片 离 子, 见 图 2 赤 霉 酸 二 级 质 谱 的 特 征 碎 片 m/z 为 和 239.2, 其 中 m/z142.9 的 响 应 值 高 且 稳 定, 因 此, 将 345.0>142.9 作 为 定 量 离 子 对 确 定 目 标 物 的 定 量 定 性 离 子 对 后, 对 其 质 谱 参 数 进 行 优 化, 优 化 结 果 见 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 总 离 子 流 图 和 提 取 离 子 流 图 详 见 图 3 -MS2 (137.10): 10 MCA scans from Sample 1 (TuneSampleID) of MT wif... Max. 5.6e7 cps. 5.5e e7 4.5e7 4.0e7 3.5e7 Intensity, cps 3.0e7 2.5e7 2.0e7 1.5e e7 5.0e m/z, amu 图 1 水 杨 酸 的 二 级 质 谱 图 Fig.1 Product ion spectra of SA 3

4 -MS2 (345.20): 30 MCA scans from Sample 1 (TuneSampleID) of MT wiff (Turbo Spray) Max. 5.0e5 cps. 5.0e e5 4.6e5 4.4e5 4.2e5 4.0e5 3.8e5 3.6e5 3.4e5 3.2e5 3.0e5 Intensity, cps 2.8e5 2.6e5 2.4e5 2.2e5 2.0e5 1.8e5 1.6e5 1.4e e5 1.0e5 8.0e4 6.0e4 4.0e4 2.0e m/z, amu 图 2 赤 霉 酸 的 二 级 质 谱 图 Fig.2 Product ion spectra of GA 3 TIC of -MRM (4 pairs): from Sample 6 (sys5ppb+cms50ppb) of shuiyangsuan-chimeisuan.wiff (Turb e5 2.0e5 SA 6.00 Max. 2.8e5 cps. Inte e5 GA Time, min XIC of -MRM (4 pairs): 345.2/143.1 amu from Sample 6 (sys5ppb+cms50ppb) of shuiyangsuan-chime... Max. 4.1e4 cps. GA e4 Inte e Time, min XIC of -MRM (4 pairs): 137.0/93.0 amu from Sample 6 (sys5ppb+cms50ppb) of shuiyangsuan-chimeis... Max. 2.5e5 cps. SA 2.5e e5 Inte e Time, min 图 3 赤 霉 酸 和 水 杨 酸 的 总 离 子 流 和 提 取 离 子 流 图 Fig.3 Total ion chromatogram and extract ion chromatogram of GA 3 (50ng/mL) and SA (5ng/mL) 2.3 线 性 范 围 与 检 出 限 以 甲 醇 作 为 溶 剂, 分 别 配 制 不 同 浓 度 梯 度 的 两 种 工 作 液, 使 水 杨 酸 浓 度 为 1.25, 2.5, 5,10, 20 μg/kg 和 赤 霉 酸 的 浓 度 为 10, 20, 50,100, 200, 1000 μg/kg 将 不 同 浓 度 的 标 准 溶 液 在 上 述 选 定 的 液 相 - 质 谱 条 件 下 分 别 进 行 测 定, 通 过 液 - 质 数 据 处 理 软 件 绘 制 标 准 曲 线 和 计 算 回 归 方 程 及 其 相 关 系 数 结 果 表 明 : 两 种 物 质 在 以 上 质 量 浓 度 范 围 内, 浓 度 与 其 峰 面 积 呈 良 好 的 线 性 关 系, 其 线 性 回 归 方 程 水 杨 酸 为 y= x R 2 = ; 赤 霉 酸 线 性 回 归 方 程 为 y= x R 2 = 取 信 噪 比 (S/N) 等 于 3 所 对 应 的 待 测 物 浓 度 作 为 检 出 限, 该 方 法 水 杨 酸 赤 霉 酸 的 检 出 限 分 别 为 0.01 ng/ml 0.15 ng/ml 2.4 方 法 回 收 率 和 精 密 度 为 评 价 方 法 的 准 确 性, 分 别 测 定 了 番 茄 中 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 加 标 回 收 率 选 择 新 采 集 的 番 茄 作 为 基 质 样 品, 分 别 添 加 三 个 水 平 ( 低 中 高 ) 的 上 述 两 种 物 质 标 准 溶 液, 平 行 测 定 3 次, 以 基 质 加 标 为 基 准, 计 算 平 均 回 收 率 结 果 显 示, 水 杨 酸 添 加 浓 度 为 μg/kg 的 回 收 率 在 87.6~95.3% 之 间, 相 对 4

5 标 准 偏 差 不 大 于 6.9%; 赤 霉 酸 添 加 浓 度 为 μg/kg 的 回 收 率 在 83.8~96.5% 之 间, 相 对 标 准 偏 差 不 大 于 6.7% 本 方 法 准 确 快 速 灵 敏 度 高, 可 用 于 番 茄 中 植 物 內 源 激 素 的 测 定 表 3 番 茄 中 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 平 均 回 收 率 及 相 对 标 准 偏 差 Table 3 Average recoveries of different spiked levels and relative standard deviation (RSD) for SA and GA3 in tomato 样 品 分 析 物 添 加 水 平 (μg/kg) 回 收 率 /% RSD/% (n=3) 水 杨 酸 番 茄 赤 霉 酸 实 际 样 品 分 析 为 验 证 该 方 法 在 实 际 样 品 中 的 检 测 能 力, 采 用 上 述 方 法 对 不 同 生 长 阶 段 (0, 3, 7, 14, 21, 28d) 的 番 茄 样 品 进 行 了 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 含 量 测 定, 每 个 样 品 重 复 测 定 3 次, 结 果 见 表 4 实 验 表 明, 本 方 法 的 灵 敏 度 检 出 限 和 精 密 度 能 够 满 足 番 茄 中 内 源 植 物 激 素 的 测 定 表 4 不 同 番 茄 样 品 中 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 含 量 (μg/kg) Table 4 Content of SA and GA 3 in different tomato samples 样 品 编 号 水 杨 酸 (SA) 赤 霉 酸 (GA 3 ) 含 量 /(μg/kg) RSD/% 含 量 /(μg/kg) RSD/% Sample-0d Sample-3d Sample-7d Sample-14d Sample-21d Sample-28d 结 论 本 研 究 通 过 对 样 品 前 处 理 方 法 和 色 谱 质 谱 条 件 的 筛 选 和 优 化, 建 立 了 番 茄 样 品 中 内 源 性 植 物 激 素 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 高 效 液 相 色 谱 串 联 质 谱 检 测 方 法, 并 应 用 于 实 际 样 品 的 分 析 该 方 法 分 析 时 间 短 检 出 限 低 线 性 范 围 宽 回 收 率 高, 可 适 用 于 番 茄 等 样 品 中 水 杨 酸 和 赤 霉 酸 的 测 定 分 析 参 考 文 献 : [1] COLEBROOK E H, THOMAS S G, PHILLIPS A L, et al. The role of gibberellin signalling in plant responses to abiotic stress[j]. Journal of Experimental Biology, 2014, 217(1): doi: /jeb [2] IQBAL N, UMAR S, KHAN NA, et al. A new perspective of phytohormones in salinity tolerance: Regulation of proline metabolism[j]. Environmental and Experimental Botany, 2014, 100: [3] TANK J G, PANDYA R V, THAKER V S. Phytohormones in regulation of the cell division and endoreduplication process in the plant cell cycle[j]. RSC Advances, 2014, 49(24): [4] 许 智 宏, 李 家 洋. 中 国 植 物 激 素 研 究 : 过 去 现 在 和 未 来 [J]. 植 物 学 通 报, 2006, 23(5):

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