鉴定有机污染物的代谢产物对于准确评估其生物毒性具有重要的意义。然而，有机复杂生物基质中含有大量内源性分子，导致数据处理过程中产生大量的可疑特征信号，使得污染物代谢产物的筛查鉴定成为一项耗时繁琐的工作。虽然稳定同位素标记法可以通过在母体化合物中引入氘原子或C13来排除干扰物质，但所使用的试剂通常价格昂贵且难以合成。因此，开发可以有效的从干扰物质中筛查出污染物代谢产物的替代方法，对于促进有机污染物的代谢产物的鉴定至关重要。
基于有机污染物在植物体内难以发生深度降解的特点，中山大学欧阳钢锋、徐剑桥研究团队针对有机污染物在代谢过程中保留的特征结构单元，首次提出了一种与HPLC-HRMS联用的非共价标记策略，并将其成功应用在苯并三氮唑（BT）的植物代谢产物鉴定中。针对BT在代谢过程中保留的特征结构单元，作者选择了具有疏水空腔的环糊精（CD）作为非共价标记试剂。与非标记组相比，被CD非共价标记后形成的复合离子表现出显著的质荷比位移，从而有效地降低生物基质中共存的内源性物质的干扰。
作者通过碰撞诱导解离实验比较了α-/β-/γ-CD与BT及其两种已报道的植物代谢产物所形成的气相复合离子的稳定性，其中β-CD形成的复合离子表现最好。通过理论计算进一步研究发现β-CD与BTs倾向于形成内包型的气相复合离子。因而，作者选取了β-CD用于大豆植物中BT代谢产物的非靶向筛选。在不使用非共价标记的情况下，作者在暴露组检测到了494个显著上调的特征信号。而在非共价标记后，作者在暴露组中检测到255个显著上调的特征信号，其中144个是在负模式下检测到的，81个是在正模式下检测到的。随后，根据非共价标记所造成的显著的特征质荷比位移（Δm/z =1134.3698），作者对比了非共价标记所检测到的494个显著上调信号、以及共价标记所检测到的255个显著上调信号，筛选出7个重叠的特征信号进行二级质谱分析。二级质谱分析得出，这些候选特征信号均具有BT的特征结构单元，其中两种为未经报道的BT代谢产物。
非共价标记法为污染物代谢物的鉴定开辟了新思路。由非共价标记方法引起的特征质荷比位移比同位素标记法显著得多，因而更易于从干扰信号中筛查出被标记信号。此外，该方法使用的非共价标记试剂成本低、易于获得，因而有望成为传统稳定同位素标记方法的有效替代手段。
图2. (a) 非标记组和 (b) CD标记组在负模式下的火山图。(c) Venn图。红色和蓝色部分别代表未标记组和标记组中显着上调的特征数量。
这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是中山大学化学学院2020级博士生沈敏慧，通讯作者为徐剑桥副教授、欧阳钢锋教授。
Noncovalently Tagged Gas Phase Complex Ions for Screening Unknown Contaminant Metabolites in Plants
Minhui Shen, Xinying Gong, Shuyao Huang, Yong Shen, Yu-Xin Ye, Jianqiao Xu, Gangfeng Ouyang
Anal. Chem., 2021, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c03145
https://www.x-mol.com/university/faculty/15340
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