利用UPLC-UV-MS技术实现大麻快速定量分析的方法，该方法具有更强的选择性

《Forensic Chemistry》：Rapid quantitative method for cannabis with enhanced selectivity using UPLC-UV-MS

　　• 开发了一种快速的UPLC-UV-MS方法，用于高通量法医工作流程。
• 验证了该方法用于量化大麻样本中的12种大麻素。
• 优化的提取方案使得所有大麻素的回收率超过99%。
• 结合UV和MS检测可以提高定量结果的准确性。
• 识别被当作可吸食的大麻植物材料出售的大麻样本。

**引言**
2018年的《农业改进法案》（通常称为《农业法案》）将大麻的分类标准定为干基中含有不超过0.3%的Δ9-四氢大麻酚（Δ9-THC），而含有超过0.3% Δ9-THC的大麻则被定义为大麻[1]。这一立法明确了大麻和大麻之间的区别，为查获的毒品分析师带来了新的挑战。在2018年《农业法案》通过之前，任何含有Δ9-THC的大麻产品都被视为大麻，属于第一类管制物质[2]。区分大麻和大麻需要开发出灵敏且选择性的分析技术，以便定性和定量评估大麻植物材料中的Δ9-THC含量。此外，大麻的合法化导致了一个不受监管的大麻市场，许多大麻样本未标注或标注错误，这可能引发公共卫生问题[3][4]。这归因于缺乏针对商业化大麻样本的质量保证和标签要求[3]。因此，法医实验室必须拥有可靠的方法来量化大麻植物材料中的大麻素。
大麻中含有超过120种植物大麻素，这使得大麻素的鉴定和量化变得复杂[5]。因此，通常使用气相色谱（GC）和液相色谱（LC）等色谱技术对大麻素进行分离，然后再通过质谱（MS）或紫外（UV）光谱进行检测。然而，这些色谱方法结合不同类型的检测器会带来各种挑战。尽管GC-MS是一种广泛用于大麻素分析的分析技术，但注射口的高温可能导致CBD热转化为Δ9-THC，或酸性大麻素脱羧为其中性形式，从而可能导致Δ9-THC含量测量偏差[6][7]。衍生化技术可以防止酸性大麻素的热转化；然而，它们需要更耗时的样品准备和昂贵的衍生化试剂[8][9]。最近，提出了使用分析物保护剂来减少大麻素与进样口中的硅醇之间的相互作用，以解决传统GC-MS的局限性[10]。传统上，由于GC注射口的高温以及大麻植物材料的加工和储存过程，酸性大麻素会脱羧为其中性形式，因此使用总Δ9-THC含量来表示。美国农业部（USDA）在2019年规定，区分大麻和大麻的0.3%阈值基于总Δ9-THC含量，即Δ9-THC和Δ9-四氢大麻酚酸（Δ9-THCA）含量的总和[11]。大麻样本的最大THC含量计算公式如下：THCmax = Δ9-THCwt% × 0.887 + Δ9-THCwt%[12]。
鉴于GC进样口中大麻素转化的问题，人们转向了LC-MS方法[13][14][15][16]。然而，由于Δ9-THC和Δ8-THC等THC异构体的保留时间和碎片化模式相似，区分它们仍然具有挑战性。此外，MS方法通常更适合半定量分析，因为它们的电离效率不同，并且需要配对的内标[17]。相比之下，LC-UV仪器结合了基于LC的分离和随后的UV检测，用于大麻素的量化[12][18][19][20]。尽管LC-UV提供了精确的大麻素含量定量测量，但它不足以区分具有相似UV吸收谱的大麻素异构体。近年来，LC分离与MS和UV检测的结合越来越受到关注，并已应用于大麻的分析[21][22][23]。LC-UV-MS仪器利用UV检测的优势进行基于化合物吸收特性的定量分析，而MS则通过不同质荷比（m/z）处的离子来鉴定化合物[23][24]。无论使用哪种检测器，这种仪器配置仍然依赖保留时间来区分THC异构体以实现准确量化。漫长的色谱方法由于通量和效率较低而限制了其在犯罪实验室中的应用[18][20]。Song等人专注于开发一种快速LC-UV分离方法用于大麻合规性测试，将分析时间从之前的32分钟缩短到10分钟，可用于18种大麻素[25]。尽管分析时间有所改善，Song等人仍无法分辨两个完全重叠的共洗脱对CBG/CBD和Δ8-THC/CBL，这意味着通过色谱方法无法区分它们。在水（H2O）和乙腈（ACN）作为水相和有机相的情况下，使用非极性固定相柱在法医案件中广泛使用[12][26][27][28]。因此，开发一种使用H2O/ACN溶剂系统的快速LC方法，虽然能够实现大麻植物材料中大麻素的可接受分离，但可以显著提高查获毒品分析的通量。
本研究旨在开发并验证一种使用超高效液相色谱-紫外光谱-质谱（UPLC-UV-MS）的方法，用于量化大麻样本中的12种大麻素。分析策略优先考虑最小化总色谱运行时间，而不是实现所有12种化合物的完全基线分离。虽然部分基线分离可能会引入定量偏差的风险，但高通量方法对于加快涉及查获大麻样本的法医案件的周转时间至关重要。通过严格监控偏差和精度，本研究表明，可以在不影响大麻素量化准确性的前提下实现高通量色谱分离。UV检测有助于使用外部校准器开发精确的定量方法，而MS检测显著提高了分析选择性，从而更可靠地鉴定样本中的大麻素。本研究选定的大麻素基于它们在大麻中的自然存在或因为它们是Δ9-THC的异构体，这些异构体可能存在分析挑战。例如，外消旋THC等合成衍生的大麻素可能会被添加到大麻植物材料中或出现在加工后的大麻产品中，以评估验证的定量方法是否能够准确识别和量化特定的Δ9-THC异构体。此外，还包含了少量大麻素cannabicitran（CBT），以评估色谱方法分离结构相关大麻素和可能存在于大麻样本中的潜在分析干扰的能力。该方法的验证遵循了美国国家标准协会/学术标准委员会（ANSI/ASB）标准036《法医毒理学方法验证标准实践》的要求[29]。虽然ANSI/ASB 036适用于毒理学应用，但其框架也被用来评估校准模型线性、灵敏度、精度（重复性和再现性）、偏差、基质效应和携带效应[29]。验证的方法应用于15个真实可吸食的大麻样本的分析，以确定它们是合法的大麻还是非法的大麻。这种快速的UPLC-UV-MS方法为量化大麻样本中可能存在的大麻素提供了一种替代方法，有助于查获毒品社区和大麻合规性测试行业根据联邦法律要求高效区分大麻和大麻。

**部分内容**
**化学品和试剂**
从Cayman Chemical（美国密歇根州安阿伯市）购买了12种大麻素认证参考物质，浓度为1 mg/mL。这些标准包括：cannabicyclol（CBL）、cannabigerol（CBG）、cannabichromene（CBC）、cannabidiol（CBD）、cannabidiolic acid（CBDA）、cannabicitran（CBT）、cannabinol（CBN）、exo-tetrahydrocannabinol（exo-THC）、Δ8-tetrahydrocannabinol（Δ8-THC）、Δ9-tetrahydrocannabinol（Δ9-THC）、(6aR, 9S)-Δ10-tetrahydrocannabinol（(6aR, 9S)-Δ10-THC）和Δ9-tetrahydrocannabinolic acid（Δ9-THCA）。

**色谱分离优化**
优化了色谱方法，以适应法医实验室中的高通量应用，缩短分析时间，并确保12种目标大麻素的良好分离。柱温、流动相组成和流动相梯度对目标大麻素的总体分离影响最大。柱温保持在22°C。

**结论**
本研究开发并验证了一种快速的UPLC-UV-MS方法，用于定量分析大麻样本中的12种大麻素。优化的色谱方法能够在11分钟内实现目标大麻素的可接受分离，适用于面临日益增多的大麻案件提交量的法医实验室。从校准模型线性、灵敏度、精度、偏差等方面验证了该定量方法的有效性。

**作者贡献声明**
Fiza Tajdin：研究、方法学、撰写——原始稿件。
Emma M. Fitzgibbons：研究、方法学、撰写——原始稿件。
Britni Skillman：方法学、撰写——审阅和编辑。
J. Tyler Davidson：概念化、方法学、监督、撰写——审阅和编辑。

**利益冲突声明**
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：J. Tyler Davidson表示获得了国家司法研究所的财务支持。通讯作者J. Tyler Davidson目前是《Forensic Chemistry》杂志的编委会成员。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响研究的财务利益或个人关系。

**致谢**
本项目得到了美国司法部司法项目办公室国家司法研究所颁发的奖项No. 15PNIJ-24-GG-03858-RESD的支持。本出版物中表达的观点、发现和结论或建议仅代表作者本人，并不一定反映司法部的立场。作者还要感谢国家标准与技术研究院（NIST）的Walter B. Wilson博士提供的帮助。