麦角生物碱前处理与检测技术的最新进展

《Journal of Chromatography A》：Recent Advances in Pretreatment and Detection Technologies for Ergot Alkaloids

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  评估麦角生物碱在不同基质中的预处理/检测优缺点。
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  讨论分子印迹聚合物对新兴物质增强选择性富集。
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  探索自动化微固相萃取用于新兴物质的标准化预处理。
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  评估高分辨质谱在麦角生物碱定量分析中的应用。

引言

麦角生物碱（EAs）是由麦角菌属（Claviceps）真菌产生的真菌毒素。这些真菌寄生在小麦和黑麦等谷物的子房上，形成坚硬的菌核（麦角体）取代籽粒[1]。菌核产生麦角生物碱，它们共享麦角林核心结构，具体为6-甲基麦角林。该结构由吲哚环（A/B）与奎宁里定环（C/D）稠合而成，并在6位具有甲基[2]。在结构上，麦角生物碱分为三大类：clavine类、lysergic acid amide类和ergopeptine类[3]。每一类在C-8位均呈现两种立体异构体，分别称为R型和S型差向异构体，通常通过后缀“-ine”和“-inine”区分[4]。代表性化合物见表S1。

麦角生物碱广泛存在于多种基质中，如食品、药物和生物样品，其暴露风险贯穿农业生产、食品加工、临床使用和健康监测的整个链条。作为真菌毒素，它们污染被麦角感染的谷物（如黑麦和小麦），其衍生物构成主要的膳食暴露风险。历史上，这些化合物的污染曾引发严重的公共卫生危机。在中世纪欧洲，因食用受麦角生物碱污染的黑麦面包，导致大规模急性中毒事件[5]。麦角生物碱强大的血管收缩和神经毒性作用可引起当时被称为“圣安东尼之火”的综合症，导致坏疽、惊厥甚至死亡[5,6]。现代研究进一步表明，长期低剂量暴露可能增加心血管疾病[7]和神经功能障碍[8]等慢性健康问题的风险。同时，对麦角林骨架的结构修饰可产生具有强精神活性的化合物，其活性差异主要由与受体亚型的结合模式及其内在活性决定。麦角生物碱的药理学活性主要源于其与5-HT、多巴胺和肾上腺素受体的相互作用[9]。5-HT₂A受体与致幻效应密切相关[[10], [11], [12]]，而多巴胺和肾上腺素受体参与神经调节和血管收缩等多种生理过程。近年来，药理学研究不断揭示麦角生物碱的结构-活性关系（SARs）：麦角林稠环母核被认为是负责基本受体亲和力的药效团，而C-8侧链变异和R/S差向异构化则调节受体亚型选择性、内在活性和毒理学行为[13]。差向异构化受空间位阻、溶剂、pH和温度影响[14]。这些结构差异也会影响分析性能，包括色谱分离、电离效率以及样品制备过程中的萃取/分配[[15], [16], [17]]。例如，麦角二乙胺（LSD）在神经科学研究和致幻剂滥用监测中发挥着独特作用。对麦角林核心和酰胺侧链的修饰可改变受体亲和力、精神活性强度、代谢稳定性和异构化行为，从而推动新型LSD类似物（如1V-LSD、1S-LSD）的不断出现[18,10]。它们在体内的快速代谢和异构化行为对常规检测方法提出了严峻挑战[19]。除LSD等精神活性衍生物外，其他麦角生物碱仍在临床上广泛用于治疗偏头痛[20,21]、高泌乳素血症[22]和产后出血[23]，其临床应用、滥用监测和中毒确认均依赖于可靠的分析方法。近年来，麦角生物碱的药理学、结构修饰和临床应用研究不断推进，新型类似物和衍生物不断涌现，对预处理和检测技术提出了更高要求。因此，鉴于麦角生物碱的多源暴露特性、结构多样性、多维度健康威胁以及从急性到慢性毒性的持续危害，建立精确可靠的分析方法进行有效监测尤为紧迫。

然而，尽管检测技术不断进步，麦角生物碱分析领域仍面临三个亟需突破的核心瓶颈，而非一般敏感性或干扰问题。首先，这些化合物含有C-8差向异构体（R/S构型），其毒理学活性和理化性质存在显著差异[13]。然而，常规反相色谱无法实现这些差向异构体的基线分离；此外，萃取材料对差向异构体的非选择性吸附可能导致定量结果失真。这些化合物的结构多样性和多种差向异构体的共存对分析方法的特异性和分离能力提出了更高要求。其次，以LSD及其脯氨酸异构体为代表的新精神活性物质在生物基质中半衰期极短。进一步复杂化分析的是，2-oxo-LSD等主要代谢物的参考标准品有限，导致常规靶向筛查存在较高的假阴性风险[19]。复杂基质中共萃物质的严重干扰影响定量准确性。此外，食品基质（高脂谷物、功能性饮料）与生物样品（全血、尿液）之间存在显著的基质差异。在现有的单基质样品制备策略下，基质效应（MEs）常超过±30%，难以满足欧洲食品安全局对痕量水平暴露评估的建议[24,25]。这些瓶颈严重阻碍了麦角生物碱分析从膳食暴露监测向临床中毒确认的转化。为满足日益严格的最高残留限量标准，分析方法必须实现极低的检测限（LODs）和定量限（LOQs）。此外，某些参考标准品的有限可获得性以及质谱分析中的同量异质干扰进一步加剧了准确定量的难度。因此，开发结合高灵敏度、高选择性、快速高效操作及复杂基质兼容性的新型样品预处理和检测技术，已成为该领域亟需解决的关键研究方向。

近年来，已发表多篇关于麦角生物碱的综述。Chung [26]回顾了食品和饲料的监管监测，以及麦角生物碱差向异构体特异性定量的方法性能。Silva等人 [27]系统总结了谷物和种子中麦角生物碱的分析方法和污染状况，而Volnin等人 [28]则聚焦于制药和生物技术生产过程中的质量控制。这些综述为该领域的发展奠定了重要基础。然而，现有综述大多局限于单一基质或应用场景，缺乏食品、制药和生物样品之间的跨基质方法学比较，且未全面涵盖近年来快速涌现的微型化、自动化预处理技术和新型检测平台。同时，对预处理技术的讨论大多局限于常规固相萃取（SPE）、快速简便廉价高效稳定安全法（QuEChERS）和液-液萃取（LLE）。对于微固相萃取（μ-SPE）、在线SPE和自动化分散移液管XTRaction（DPX）等微型化、自动化预处理技术，仍缺乏系统总结与横向比较。此外，检测技术仍以液相色谱-质谱联用（LC-MS）和液相色谱-荧光检测（LC-FLD）为主。高分辨质谱（HRMS）在复杂基质中定量麦角生物碱的独特优势，以及传感器等新兴快速筛查平台的适用性，仍有待进一步研究。为解决这些空白并促进进一步研究，本综述建立了覆盖食品、制药和生物样品的跨基质方法学比较框架，系统评估了微型化预处理技术、新型功能材料、HRMS及传感器等新兴平台的适用性和局限性，并构建了针对不同样品类型和灵敏度需求的方法选择决策框架。最终，旨在为分析人员提供清晰、场景导向的操作指导，并为复杂实际样品中麦角生物碱的高灵敏、高选择性分析提供理论框架和决策支持。

章节片段

麦角生物碱的预处理方法

样品预处理是准确定量分析麦角生物碱的关键前提，其性能决定了分析方法的灵敏度、准确性和整体成功率。鉴于麦角生物碱在复杂基质中通常以痕量水平存在，高效且高度选择性的纯化和富集步骤至关重要。

分析方法

分析检测技术是麦角生物碱定性定量分析的核心。其性能直接决定了分析方法的检测限、精密度和可靠性。在经过纯化和富集等样品预处理步骤后，需要灵敏、准确且快速的分析技术以实现痕量麦角生物碱的有效识别和准确定量。分析科学技术的持续发展提供了

结论与展望

本综述系统总结了麦角生物碱在谷物、药物制剂和生物样品分析方面的最新进展。在样品预处理（QuEChERS、dSPE、基于MIP的选择性萃取、SBME、自动化DPX和在线TFE）、色谱分离（UHPLC、2D-LC和碱性 MPs）、基于质谱的检测（QqQ-MS、QqQ-LIT-MS、TOF-MS和Orbitrap MS）以及现场快速检测（电化学传感和AIMS）等方面取得了显著进展，

未引用参考文献

[[123], [124], [125], [126], [127], [128], [129], [130], [131], [132], [133], [134], [135], [136], [137], [138], [139], [140], [141], [142], [143], [144], [145], [146], [147], [148], [149], [150], [151], [152], [153], [154], [155], [156], [157]]

CRediT作者贡献声明

Yi-nan Wang：撰写–初稿。Yu Bian：撰写–初稿。Yuan Zhang：撰写–初稿。Han-shu Zhao：撰写–审阅与编辑，概念构思。Xue-song Feng：撰写–审阅与编辑，概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在已知可能影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

Yi-nan Wang|Yu Bian|Yuan Zhang|Han-shu Zhao|Xue-song Feng