用于原位深度共晶溶剂形成和微萃取的花蜜基质:衍生化后通过液相色谱法测定磺胺类药物

《Talanta》:Flower honey matrix for in situ deep eutectic solvent formation and microextraction: liquid chromatographic determination of sulfonamides after derivatization

【字体: 时间:2026年08月11日 来源:Talanta 6.7

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  摘要蜂蜜基质中含有糖分和水分,这些成分可作为原位生成亲水性深共晶溶剂的原料。由于该溶剂前体的盐析效应以及蜂蜜粘度的降低,无需稀释样本即可将其用于极性溶剂中的液相微萃取。此外,生成的深共晶溶剂还可作为目标分析物衍生的介质。为验证这一可能性,本研究选择高效液相色谱结合紫外/可见光检测

  

摘要

蜂蜜基质中含有糖分和水分,这些成分可作为原位生成亲水性深共晶溶剂的原料。由于该溶剂前体的盐析效应以及蜂蜜粘度的降低,无需稀释样本即可将其用于极性溶剂中的液相微萃取。此外,生成的深共晶溶剂还可作为目标分析物衍生的介质。为验证这一可能性,本研究选择高效液相色谱结合紫外/可见光检测法来测定花蜜中的磺胺类药物(磺胺嘧啶、磺胺甲噁唑、磺胺甲氧嘧啶和磺胺二甲基嘧啶)。
所开发的方法包括:利用花蜜基质中的糖分、水分及氯化胆碱原位生成深共晶溶剂;在該溶剂中对磺胺类药物进行衍生处理;再将衍生产物用乙腈进行液相微萃取,同时氯化胆碱可发挥盐析作用。本研究首次提出将5,7-二氯-4,6-二硝基苯并呋喃酮作为HPLC-UV/Vis法测定磺胺类药物的衍生剂。
对该方法的验证表明,其检测限为5-10微克/千克,线性范围为15(30)-150微克/千克,相对标准偏差低于14%,相对偏差低于20%。实验结果说明,花蜜基质本身可转化为功能性的深共晶溶剂介质,通过单一流程实现衍生化和微萃取,适用于测定微量磺胺类药物浓度。

引言

磺胺类药物是一类含有共同磺胺官能团的合成抗菌药物,可用于治疗和预防多种细菌性疾病。某些磺胺类药物,如磺胺嘧啶、磺胺甲氧嘧啶和磺胺二甲基嘧啶,在一些国家已被批准用于人类和动物治疗,而另一些如磺胺甲噁唑则仅限于人类使用。不过,若这些药物未经控制地进入人体,可能会引发诸多健康问题,包括细菌耐药性产生、消化道疾病、肝脏损伤,以及强烈的过敏反应(尤其是含有芳胺官能团的分子),严重时甚至可能导致中毒性表皮坏死松解症[1]。
蜂蜜属于可能含有微量磺胺类药物的动物源性产品。尽管在大多数国家禁止使用这类药物治疗蜜蜂,但仍有多项研究报道了受磺胺类药物污染的蜂蜜[2][3]。养蜂人往往在不知情的情况下使用磺胺类药物来防治常见的蜂病。因此,磺胺类药物可能通过蜂蜜等蜂产品进入人体。所以,测定蜂蜜中微量磺胺类药物浓度仍是一项常规的分析任务。
蜂蜜分析中面临的主要问题包括样本粘度过高、基质干扰以及磺胺类药物与糖分的结合。通常采用配有不同检测器的高效液相色谱法来测定磺胺类药物。对于痕量分析,大多数方法需要使用价格昂贵的质谱检测器[4],而高效液相色谱结合紫外/可见光检测法则是最为常用且用途广泛的方法[5],不过其特异性和灵敏度有时低于质谱检测法。通过衍生化和预浓缩可以提高HPLC-UV/Vis法的灵敏度和选择性。
此前,有研究[6]表明5,7-二氯-4,6-二硝基苯并呋喃酮(见图S1)可与磺胺类药物发生亲核取代反应。后来,该试剂又被用于光谱法测定氨苯砜和普鲁卡因[7],但尚未被用作HPLC-UV/Vis法测定磺胺类药物的衍生剂。
衍生化后的合适预浓缩方法为液相微萃取。乙腈常被用于萃取磺胺类药物这类半疏水性分析物[8][9],它可与水混溶,但可通过盐析[10]或糖析[11]效应从水相样本中分离出来。通常首先将蜂蜜溶解在水中以降低其粘度,然后再向水相溶液中加入乙腈[8]。蜂蜜基质中的糖分可通过糖析效应促使乙腈相自动分离。为获得更高的分配系数,在微萃取过程中应尽量降低供体相(样本相)中的乙腈浓度。需要注意的是,相分离后通常水相与乙腈提取物的体积比为1:1,此时仅为分离作用,并未实现富集。
许多研究都探讨了利用不同类型萃取系统的微萃取方法,包括超分子溶剂[12]和深共晶溶剂[13][14]。尤其,使用天然深共晶溶剂可提高方法的绿色指数[15]。深共晶溶剂可通过混合含有氢键给体和受体的前体物质轻松制备。一些样本基质中含有一种或多种此类前体,可在原位形成这类溶剂。例如,植物中的多糖可与L-肉碱及其他氢键受体形成深共晶溶剂[16],迷迭香中的成分可与季铵盐形成深共晶溶剂[17]。此外,精油中的萜类化合物可与四丁基氯化铵形成深共晶溶剂[18],而花生酱中甘油三酯水解产生的脂肪酸则可与固定在膜上的百里酚形成深共晶溶剂[19]。
本研究发现,蜂蜜基质在氯化胆碱存在时能形成一种粘度更低的液体,且该液体与乙腈在任何比例下都无法混合。已有文献[20]指出,糖分与氯化胆碱和水结合可形成亲水性深共晶溶剂。因此,利用蜂蜜基质中的糖分、水及氯化胆碱原位生成深共晶溶剂,可用于样本预处理,目前尚无相关报道。
本研究旨在开发一种基于蜂蜜基质中的糖分、水及氯化胆碱原位生成深共晶溶剂、再用5,7-二氯-4,6-二硝基苯并呋喃酮在該溶剂中对磺胺类药物进行衍生处理,最后用乙腈对衍生产物进行液相微萃取的样本预处理方法,用于HPLC-UV/Vis法测定花蜜中的磺胺类药物。深共晶溶剂的形成不仅能降低蜂蜜的粘度,避免用水稀释样本,还能通过盐析效应提高衍生产物向水溶性溶剂的萃取效率。所选的磺胺类药物(磺胺嘧啶、磺胺甲噁唑、磺胺甲氧嘧啶和磺胺二甲基嘧啶;见表S1)均为市售药品。而5,7-二氯-4,6-二硝基苯并呋喃酮作为衍生剂,则是首次被用于HPLC-UV/Vis法测定磺胺类药物。该衍生剂可将分析物的吸收峰移至可见光区域,从而更好地将其与基质成分区分开。

章节节选

试剂与溶液

所有化学品和试剂均为分析级。整个研究过程中均使用去离子水(电导率≤0.07微西门子/厘米)。所使用的试剂包括氯化胆碱、L-谷氨酸、L-脯氨酸、甲酸铵(纯度>98%)和甜菜碱(来自中国上海的Macklin Biochemical Technology Co.)。此外还使用了酒石酸、D-麦芽糖、D-葡萄糖、D-果糖、质量分数为85%的浓磷酸、质量分数为28%的浓氨水以及来自俄罗斯莫斯科的Reachim公司的苹果酸。

初步研究

蜂蜜是一种粘性液体,进行微萃取时需先将样本溶解在水中。但样本在水中溶解会导致稀释效应。不同花源的蜂蜜成分可能存在差异,一般来说,花蜜主要由果糖(质量分数31–44%)、葡萄糖(质量分数23–41%)和水(质量分数12–23%)组成,其余成分还包括双糖、更高分子的糖类、葡萄糖酸、内酯、含氮物质以及无机物质。

结论

本研究开发了一种用于HPLC-UV/Vis法测定蜂蜜中磺胺类药物的新型样本预处理方法。实验结果表明,由蜂蜜基质成分(糖分和水分)及氯化胆碱生成的深共晶溶剂可与乙腈发生相分离,同时有助于磺胺类药物衍生物的有效传输。通过使用5,7-二氯-4,6-二硝基苯并呋喃酮作为衍生剂,可利用HPLC-UV/Vis法测定蜂蜜样本中微量磺胺类药物的含量。

利益冲突声明

作者声明,他们不存在任何可能影响本文研究的已知利益冲突或个人关系。

CRediT作者贡献说明

菲鲁扎·克雷霍娃:撰写——审阅与编辑,正式分析。谢尔盖·加尔莫诺夫:撰写——审阅与编辑,资源准备,方法设计,概念构思。安德烈·布拉托夫:撰写——审阅与编辑,监督,项目管理,方法设计,资金获取,概念构思。尤里·洛迪亚诺夫:数据整理,实验研究。雅罗斯拉夫·库拉绍夫:撰写——初稿撰写,可视化处理,结果验证,实验研究,正式分析,数据整理。阿列克谢·波奇瓦洛夫:撰写——审阅与编辑,

数据可用性

本研究的相关数据可向通讯作者索取。

利益冲突声明

? 作者声明,他们不存在任何可能影响本文研究的已知利益冲突或个人关系。

致谢

作者衷心感谢俄罗斯科学基金会(项目编号24-13-00118,https://rscf.ru/project/24-13-00118/)的支持。部分科学研究是在化学分析与材料研究中心、医学功能材料诊断中心、药理学与纳米电子学中心完成的。
雅罗斯拉夫·库拉绍夫|阿列克谢·波奇瓦洛夫|尤里·洛迪亚诺夫|菲鲁扎·克雷霍娃|谢尔盖·加尔莫诺夫|安德烈·布拉托夫
俄罗斯圣彼得堡国立大学化学研究所分析化学系,地址:俄罗斯圣彼得堡Universitetskaya Emb. 7/9,邮编199034
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