科研助攻 | 滴滴！同位素内标品的应用 | MedChemExpress (MCE)

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▐ 过敏原检测

食物过敏是一种常见的公共卫生和食品安全问题，影响约 5% 的成人和 8% 的儿童。敏感人群对食物过敏原的阈值较低，这意味着低摄入量可能会导致严重的过敏反应。

最近中国农业大学的 Wu Yige 等人，用同位素标记的 L-Arginine-13C6,15N4 和 L-Lysine-13C6,15N2，巧妙的结合 SILAC 技术，培养了同位素标记的虾过敏原原肌球蛋白 (TM-1)，以其作为内标，运用 UPLC-MS/MS 准确定量检测了复杂食品基质中的虾过敏原肌球蛋白含量，定量限为 1-10 μg/g[2]。

图 1.  实验流程图[2]。

该方法成功应用于实际样品中的原肌球蛋白的准确定量，为食品的安全问题提供了有力保障。

▐ 兔肉加工食品的蛋白质定量

兔肉蛋白具有很高的营养价值，瘦兔肉已被推广为牛肉和猪肉的健康替代品，但是对已经深度加工的食品，如何确认食品中的兔肝和肉组织的含量是否符合食品的要求呢？

Stachniuk A等人使用两种兔骨骼肌特异性肽 (SSVFVADPK和PHSHPALTPEQK)、三种兔肝组织特异性肽 (FNLEALVTHTLPFEK、AILNYVANK和TELAEPTSTR) 以及一种同时特异于兔内脏和骨骼肌组织的肽（AFFGHYLYEVAR）作为特异性同位素标记的多肽[3]。

图 2. LC-TQ-MS/MS 谱图[3]。

(A) 在纯兔骨骼肌和肝脏中检测到六种兔特异性肽。(B) 样品中检测到的同位素标记肽。绿色：图骨骼肌特异性肽；红色：兔肝特异性肽；蓝色：兔骨骼肌和肝脏特异性肽；黑色：同位素标记肽.

这些特异性同位素标记的多肽被用于绝对定量兔肝和肉组织中的特异性肽，以验证食品中的兔肉和肝的组成是否符合产品含量。通过这种方法，成功解决了在高度加工的食品产品中对兔肝和肉组织进行特异性鉴定和定量的问题。
▐ 红酒中农药残留的检测

为提高农业生产量，种植过程中使用农药是不可避免的。由于农产品的基质复杂，同时基于农药残留痕量分析的要求。近年来应用同位素做内标质谱法检测食品中的农药残留，提高了农药残留的检测限和精确度。

图 3. ６ 种同位素内标 (１０ μｇ/Ｌ) 的选择离子图[4]。

A.Carbendazim-d4; B. Imidacloprid-d4; C. Pyrimethanil-d5; D. Tebuconazole-d6; E. Methoxyfenozide-d9; F. Chlorpyrifos-d10

陈达炜等人用同位素标记的Carbendazim-d4、Imidacloprid-d4、Pyrimethanil-d5、Tebuconazole-d6、Methoxyfenozide-d9、Chlorpyrifos-d10  为内标进行内标法定量，建立了一种快速有效监测红葡萄酒中 18 种农药残留的有效方法，有效地降低了样品基质影响所带来的误差，提高了检测的准确性和重现性，适用于不同红葡萄酒中农药多残留的快速定性筛查和定量检测，确保红葡萄酒的食用安全[4]。

▐ 食品接触材料及添加剂残留检测

此外，对食品接触材料及其添加剂的定量检测也极其重要，其可能会迁移至食品中，如塑料的残留会会对人体产生慢性毒性。

Emmanouil D. Tsochatzis 等人用 GC-MS/MS 法定量测定了液态食品模拟剂中 75 种食品级接触材料残留的含量，应用稳定同位素化合物做内标，如 DEHP-d4 、BBP-d4 、DBP-d4 等 8 个同位素内标品，定量检测出食品接触材料的残留量，该方法操作简单、灵敏、快速且样品制备简单，该方法符合欧盟对食品接触材料的迁移检测残留规定[5]。

探索人体血液中药物浓度安全范围，利用血药浓度来调整给药剂量，可减少用药盲目性，使药物在患者体内发挥最佳疗效，达到提高疗效和减少不良反应的目的，最终实现个体化用药，精准用药。

稳定同位素标记物因其高灵敏度和无基质效应而成为质谱检测血药浓度内标定量的金标准[6][7]。

图 4. 同位素内标品结构。

Al Shirity ZN 等人用 21 种稳定同位素激酶抑制剂内标定量（如 Gefitinib-d8， Dasatinib-d8，Ceritinib-d7，Osimertinibe-13C, d3等），开发了一种快速其有效的 LC-MS/MS 分析方法，该方法可同时用于定量人血浆和血清中 21 种激酶抑制剂，用于治疗药物检测。且该方法与 FDA 和 EMA 的线性、选择性、残留、准确度、精密度、稀释完整性、基质效应、回收率和稳定性均一致。经评估，该方法可适用于临床实践中的常规分析[8]。

图 5. 用于定量人血浆和血清中激酶抑制剂的 LC-MS/MS 参数[4]。

包括保留时间、前体和产物离子 m/z、碰撞能量和最小停留时间。

▐ 除草剂的室内污染

草甘膦（Glyphosate，NA）是一种广谱、非选择性、合成的通用除草剂, 自 1970 年以来在世界范围内广泛使用, 同时也导致了室外空气和土壤的污染。

Saurat D, 等人首次评估了草甘膦及其代谢物在法国室内家庭中的粉尘污染情况，采用了一种新的 HILIC-MS/MS 质谱检测方法，且运用了 Glyphosate-13C2,15N  等同位素内标品定量，测定室内粉尘中草甘膦 (NA)、氨基甲基膦酸(Aminomethyl) phosphonic acid，AMPA；草甘膦降解时的主要代谢物）和草铵膦等极性农药最低限为 25 ng/g，该检测限度解决了关于人类通过非饮食摄入室内灰尘而暴露于草甘膦的室内污染问题[9]。

图 6. 实验总同位素内标品及其仪器检测参数。

▐ 畜肉中兽药残留的检测

不合理使用和滥用兽药会造成动物性食品中兽药残留超标，可能对人体产生急、慢性毒性作用。同位素内标可有效抵消基质效应和前处理过程中的操作损失，可用 LC-MS、LC-MS/MS 等快速、准确的检测出食品中兽药残留，成为目前食品中兽药检测的首选方法。

董洁琼等人用超高液相色谱-串联质谱法测定了畜肉中的 14 种 β-受体激动剂，其中用 6 个同位素做内标品 (如 Clenbuterol-d9、Salbutamol-d3 、Ractopamine-d3、Cimaterol-d7、Terbutaline-d9 和 Clorprenaline-d6)，不但减少了样品检测时的基质效应，定量检测结果与国标方法接近，此方法准确可靠，且简单快捷，重复性好，准确度高，溶剂消耗量少，也适合批量样品中 β-受体激动剂残留量的检测[10]。

邻苯二甲酸酯（Phthalate Esters，PAEs）是一种高产量化学品，作为商业增塑剂广泛用于制造和加工塑料（如食品包装、玩具、医疗器械及个人护理等）各个行业。据报道，PAEs 不与聚合物共价结合，很容易释放并进入环境，土壤、水、室内空气、灰尘及纺织品等多种环境基质中均可检测到。
宁波大学海洋学院的 Shi QQ 等人采用气相色谱-三重四级杆质谱建立了一种灵敏、稳健、高效的可以检测水生生物和海水中的 13 种邻苯二甲酸单酯 (MPAEs)，该方法采用稳定同位素邻苯二甲酸单酯做内标品 (如邻苯二甲酸二甲酯（MMP-d4) 邻苯二甲酸单乙酯（MEP-d4）等)，其检测限为 0.07 至 0.88 μg/kg 和 0.04-1.96 ng/L (湿重)[11]。

图 7. 宁波市水产品市场不同水生物中邻苯二甲酸单烷基酯的组成[11]。

该方法成功应用于海洋中的实际样品检测中。基于该方法，对水生生物和海水养殖环境中 MPAEs 和母体 PAEs 联合暴露的健康和生态风险进行了创新性评估，这对于研究 MPAEs 在水生生物和海水养殖环境中的迁移转化和人类健康和生态风险具有重要意义[11]。

稳定同位素内标品有这么多的应用呢，目前在做实验的你是否正好需要呢？那就浏览下 MCE 的同位素官网吧，找到需要的同位素标记物，尽快完成实验。

[1] Ulvik A, Ueland PM, et al. Quantifying Precisi on Loss in Targeted Metabolomics Based on Mass Spectrometry and Nonmatching Internal Standards. Anal Chem. 2021 Jun 1; 93 (21):7616-7624.

[2] Wu Y, Yao K, Yang Y, Wu X, Zhang J, Jin Y, Xing Y, Niu Y, Jiang Q, Dai C, Wang Y, Li H, Shao B. A SILAC-based accurate quantification of shrimp allergen tropomyosin in complex food matrices using UPLC-MS/MS. Food Chem. 2024 May 1;439:138170.

[3] Stachniuk A, Trzpil A, Czeczko R, Nowicki Ł, Ziomkowska M, Fornal E. Absolute quantification of targeted rabbit liver- and meat tissue-specific peptide markers in highly processed food products. Food Chem. 2024 Apr 16; 438:138069.

[4] Chen D, Lü B, Ding H, Zou J, Yang X, Zhao Y, Miao H. [Determination of 18 pesticide residues in red wine by ultra high performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry with isotope dilution technique]. Se Pu. 2014 May;32(5):485-92. Chinese.

[5] Tsochatzis ED, Lopes JA, Gika H, Dalsgaard TK, Theodoridis G. A fast SALLE GC-MS/MS multi-analyte method for the determination of 75 food packaging substances in food simulants. Food Chem. 2021 Nov 1; 361:129998.

[6] Schmidt C. First deuterated drug approved. Nat Biotechnol. 2017 Jun 7;35(6):493-494.

[7] Pirali T, Serafini M, Cargnin S, Genazzani AA. Applications of Deuterium in Medicinal Chemistry. J Med Chem. 2019 Jun 13;62(11):5276-5297.

[8] Al Shirity ZN, et al. Validation of an LC-MS/MS assay for rapid and simultaneous quantification of 21 kinase inhibitors in human plasma and serum for therapeutic drug monitoring. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2023 Sep 1;1229:123872.

[9] Saurat D, et al. Determination of glyphosate and AMPA in indoor settled dust by hydrophilic interaction liquid chromatography with tandem mass spectrometry and implications for human exposure. J Hazard Mater. 2023 Mar 15;446:130654.

[10] Dong J, et al. Determination of 14 β-agonists in animal meat by ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Se Pu. 2023 Dec; 41(12):1106-1114. Chinese.

[11] Shi QQ, et al. High-throughput analytical methodology of monoalkyl phthalate esters and the composite risk assessment with their parent phthalate esters in aquatic organisms and seawater. J Hazard Mater. 2024 Mar 5;465:133186.