Source et voie de contamination par les alcaloïdes pyrrolizidiniques dans les échantillons de thé
Summary
Le présent protocole décrit la contamination des alcaloïdes pyrrolizidiniques (AP) dans les échantillons de thé provenant de mauvaises herbes productrices d’AP dans les jardins de thé.
Abstract
Les alcaloïdes pyrrolizidiniques toxiques (PA) se trouvent dans les échantillons de thé, qui constituent une menace pour la santé humaine. Cependant, la source et la voie de contamination par le PA dans les échantillons de thé sont restées incertaines. Dans ce travail, une méthode adsorbante combinée avec UPLC-MS/MS a été développée pour déterminer 15 PA dans la mauvaise herbe Ageratum conyzoides L., A. conyzoides sol rhizosphérique, feuilles de thé fraîches et échantillons de thé séché. Les taux de récupération moyens variaient de 78 % à 111 %, avec des écarts-types relatifs de 0,33 % à 14,8 %. Quinze paires d’échantillons de sol rhizosphérique d’A. conyzoides et d’A. conyzoides et 60 échantillons de feuilles de thé fraîches ont été prélevés dans le jardin de thé Jinzhai dans la province de l’Anhui, en Chine, et analysés pour les 15 PA. Les 15 AP n’ont pas tous été détectés dans les feuilles de thé fraîches, à l’exception de l’oxyde de N-intermédiaire (ImNO) et de la sénécionine (Sn). La teneur en ImNO (34,7 μg/kg) était supérieure à celle de Sn (9,69 μg/kg). En outre, ImNO et Sn étaient concentrés dans les jeunes feuilles du théier, tandis que leur contenu était plus faible dans les vieilles feuilles. Les résultats ont indiqué que les AP dans le thé ont été transférés par le chemin des mauvaises herbes productrices de PA – feuilles de thé fraîches dans les jardins de thé.
Introduction
En tant que métabolites secondaires, les alcaloïdes pyrrolizidiniques (AP) protègent les plantes contre les herbivores, les insectes et les agents pathogènes 1,2. Jusqu’à présent, plus de 660 PA et PA-N-oxydes (PANO) avec des structures différentes ont été trouvés dans plus de 6 000 espèces végétales dans le monde 3,4. Les plantes productrices de PA se trouvent principalement dans les familles Asteraceae, Boraginaceae, Fabaceae et Apocynaceae 5,6. Les PA sont facilement oxydés en alcaloïdes déhydropyrrolizidiniques instables, qui ont une forte électrophilie et peuvent attaquer les nucléophiles tels que l’ADN et les protéines, entraînant une nécrose des cellules hépatiques, des occlusions veineuses, une cirrhose, une ascite et d’autres symptômes 7,8. Le principal organe cible de la toxicité du PA est le foie. Les AP peuvent également causer une toxicité pour les poumons, les reins et d’autres organes, ainsi qu’une toxicité mutagénique, cancérogène et pour le développement 9,10.
Des cas d’intoxication humaine et animale ont été signalés dans de nombreux pays en raison de l’ingestion d’herbes, de suppléments ou de thés traditionnels contenant des AP ou de la contamination indirecte d’aliments tels que le lait, le miel ou la viande (toxique par ingestion de pâturages contenant des AP)11,12,13. Les conclusions de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) indiquent que des substances telles que le thé (à base de plantes) sont une source importante d’exposition humaine aux PA/PANO14. Les échantillons de thé ne produisent pas d’AP, alors que les plantes productrices d’AP se trouvent couramment dans les jardins de thé (par exemple, Emilia sonchifolia, Senecio angulatus et Ageratum conyzoides)15. On soupçonnait auparavant que le thé pouvait être contaminé par des AP provenant de leurs usines de production pendant la cueillette et la transformation. Cependant, des AP ont également été détectés dans certaines feuilles de thé cueillies à la main (c.-à-d. aucune plante produisant de l’AP), ce qui suggère qu’il doit y avoir d’autres voies ou sources de contamination16. Une expérience de co-culture de séneçons (Senecio jacobaea) avec des plantes de mélisse (Melissa officinalis), de menthe poivrée (Mentha piperita), de persil (Petroselinum crispum), de camomille (Matricaria recutita) et de capucine (Tropaeolum majus) a été menée, et les résultats ont montré que des AP ont été détectés dans toutes ces plantes17. Il a été vérifié que les AP sont effectivement transférés et échangés entre plantes vivantes via le sol18,19. Van Wyk et al.20 ont constaté que le thé rooibos (Aspalathus linearis) était gravement contaminé dans les sites riches en mauvaises herbes et contenait des AP du même type et de la même proportion. Cependant, aucun AP n’a été détecté dans le thé rooibos dans les sites exempts de mauvaises herbes.
À l’heure actuelle, la spectrométrie de masse en tandem par chromatographie liquide à ultra-haute performance (UPLC-MS/MS) à haute sélectivité et sensibilité a été largement utilisée dans l’analyse qualitative et quantitative des AP dans les produits agricoles et alimentaires21,22. La méthode de traitement des échantillons comprend généralement soit l’extraction en phase solide (SPE), soit le nettoyage QuEChERS (Quick Easy Cheap Effective Rugged Safe) d’extraits de matrices alimentaires complexes, qui peuvent obtenir la sensibilité la plus élevée possible12,19. Cependant, des méthodes analytiques robustes permettant la détection et la quantification des AP dans des matrices complexes comme le sol, les mauvaises herbes et les feuilles de thé fraîches font toujours défaut.
Cette étude a analysé 15 PA dans des échantillons de thé séché, des feuilles de thé fraîches, des mauvaises herbes et des échantillons de sol rhizosphérique avec UPLC-MS / MS combiné à une méthode de purification adsorbante. En outre, 15 échantillons appariés de mauvaises herbes et de sols rhizosphériques de mauvaises herbes et 60 échantillons de feuilles de thé fraîches ont été prélevés dans cinq sites d’échantillonnage du jardin de thé Jinzhai dans la province de l’Anhui, en Chine, et ont été analysés pour 15 AP. Ces résultats peuvent fournir une méthode d’enquête et des informations sur la source et la voie des PA (contamination) dans les échantillons de thé pour assurer la qualité et la sécurité du thé.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le présent travail a été conçu pour développer une méthode efficace et sensible pour explorer les voies de contamination et les sources d’AP dans les échantillons de thé ainsi que la distribution des AP dans différentes parties des théiers. Cependant, dans cette étude, seulement 15 AP ont été séparés avec succès sur la colonne chromatographique, ce qui est un très petit nombre par rapport au grand nombre d’alcaloïdes chez les espèces végétales 3,4<sup class="xre…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par la Fondation scientifique naturelle nationale de Chine (32102244), le Projet national d’évaluation de la qualité, de la sécurité et des risques des produits agricoles (GJFP2021001), la Fondation scientifique naturelle de la province de l’Anhui (19252002) et l’USDA (HAW05020H).
Materials
| Acetonitrile (99.9%) | Tedia Company,Inc. | 21115197 | CAS No:75-05-8 |
| Ammonia (25%-28%) | Wuxi Zhanwang Chemical Reagent Co., Ltd. | 181210 | CAS No:1336-21-6 |
| Ammonium formate (97.0%) | Anpel Laboratory Technoiogies (shanghai) | G0860050 | CAS No:540-69-2 |
| Carbon-GCB | CNW | B7760030 | 120-400 MESH, 10g. per box |
| Centrifuge Z 36 HK | HERMLE | Z36HK | 30000 rpm (min:10 rpm), Dimensions (W x H x D): 71.5 cm× 42 cm × 51 cm |
| Commercially available tea product | Lvming, Qingshan, Luyuchun, Changling, Huixing, Wuyunjian, Heshengchun | loose tea | Green tea |
| Europine N-oxid (EuNO) (98.0%) | BioCrick | 323256 | CAS No:65582-53-8 |
| Europine (Eu) (98.0%) | BioCrick | 98222 | CAS No:570-19-4 |
| Formate (98.0%) | Aladdin | E2022005 | CAS No:64-18-6 |
| HC-C18 | CNW | D2110060 | 40-63 μm,100g.per box |
| Heliotrine (He) (98.0%) | BioCrick | 906426 | CAS No:303-33-3 |
| Heliotrine-N-oxide (HeNO) (98.0%) | BioCrick | 22581 | CAS No:6209-65-0 |
| High speed centrifuge TG16-WS | cence | 203158000 | Max:16000 r/min, 330 × 390 × 300 mm (L × W × H), Capacity: 6 × 50 mL |
| HSS T3 column | Waters | 186004976 | ACQUITY UPLC HSS T3 (2.1 × 100 mm 1.8 μm) |
| Intermedine (Im) (98.0%) | BioCrick | 114843 | CAS No:10285-06-0 |
| Intermedine-N-oxide (ImNO) (98.0%) | BioCrick | 340066 | CAS No:95462-14-9 |
| Jacobine (Jb) (98.0%) | BioCrick | 132282048 | CAS No:6870-67-3 |
| Jacobine-N-oxide (JbNO) (98.0%) | ChemFaces | CFN00461 | CAS No:38710-25-7 |
| Methyl Alcohol (99.9%) | Tedia Company,Inc. | 21115100 | CAS No:67-56-1 |
| PSA | Agela | P19-00833 | 40-60 μm, 60 Å 100g.per box |
| Retrorsine (Re) (98.0%) | BioCrick | 5281743 | CAS No:480-54-6 |
| Retrorsine-N-oxide (ReNO) (98.0%) | BioCrick | 5281734 | CAS No:15503-86-3 |
| Senecionine (Sc) (98.0%) | BioCrick | 5280906 | CAS No:130-01-8 |
| Senecionine-N-oxide (ScNO) (98.0%) | BioCrick | 5380876 | CAS No:13268-67-2 |
| Seneciphylline N-oxid (SpNO) (98.0%) | BioCrick | 6442619 | CAS No:38710-26-8 |
| Seneciphylline (Sp) (98.0%) | BioCrick | 5281750 | CAS No:480-81-9 |
| Senkirkine (Sk) (98.0%) | BioCrick | 5281752 | CAS No:2318-18-5 |
| SPE PCX | Agilent Technologies | 12108206 | Cation Mixed Mode, 6 mL |
| Sulfuric acid (97%) | Wuxi Zhanwang Chemical Reagent Co., Ltd. | 1003019 | CAS No:7664-93-9 |
| Trisodium citrate | Sinpharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 20121009 | CAS No:6132-04-3 |
| Ultrasonic cleaner | Supmile | KQ-600B | Inner slot size: 500 × 300 × 150 mm; Capacity: 22.5 L |
| UPLC-xevoTQMS | Waters | ZPLYY-003 | Triple four-stage rod mass analyzer, Waters Alliance 2695/Waters ACQUITY UPLC Liquid Phase System |
| Water bath thermostat oscillator | Guoyu instrument | SHY-2AHS | Oscillation times: 60-300 times/min, Constant temperature range: room temperature to 100 °C |
References
- Schramm, S., Kohler, N., Rozhon, W. Pyrrolizidine alkaloids: Biosynthesis, biological activities and occurrence in crop plants. Molecules. 24 (3), 498 (2019).
- EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). Scientific opinion on pyrrolizidine alkaloids in food and feed. EFSA Journal. 9 (11), 134 (2011).
- Ma, C., et al. Determination and regulation of hepatotoxic pyrrolizidine alkaloids in food: A critical review of recent research. Food and Chemical Toxicology. 119, 50-60 (2018).
- Keuth, O., Humpf, H. U., Fürst, P., Melton, L., Shahidi, F., Varelis, P. Pyrrolizidine Alkaloids: Analytical Challenges. Encyclopedia of Food Chemistry. 1, 348-355 (2019).
- Huang, D. Y., et al. Pyrrolizidine alkaloids and its source analysis in tea. Journal of Food Safety & Quality. 9 (2), 229-236 (2018).
- Liang, A. H., Ye, Z. G. General situation of the toxicity researches on Senecio. China Journal of Chinese Materia Medica. 31 (2), 93-97 (2006).
- Li, Y. H., et al. Proteomic study of pyrrolizidine alkaloid-induced hepatic sinusoidal obstruction syndrome in rats. Chemical Research in Toxicology. 28 (9), 1715-1727 (2015).
- Jia, Z. J., et al. Catalytic enantioselective synthesis of a pyrrolizidine-alkaloid-inspired compound collection with antiplasmodial activity. The Journal of Organic Chemistry. 83, 7033-7041 (2018).
- Yang, M., et al. First evidence of pyrrolizidine alkaloid N-oxide-induced hepatic sinusoidal obstruction syndrome in humans. Archives of Toxicology. 91 (12), 3913-3925 (2017).
- Chen, Z., Huo, J. R. Hepatic veno-occlusive disease associated with toxicity of pyrrolizidine alkaloids in herbal preparations. Netherlands Journal of Medicine. 68 (6), 252-260 (2010).
- Mattocks, A. R. . Chemistry and Toxicology of Pyrrolizidine Alkaloid. , (1986).
- Picron, J. F., Herman, M., Van Hoeck, E., Goscinny, S. Analytical strategies for the determination of pyrrolizidine alkaloids in plant based food and examination of the transfer rate during the infusion process. Food Chemistry. 266, 514-523 (2018).
- Kowalczyk, E., Kwiatek, K. Application of the sum parameter method for the determination of pyrrolizidine alkaloids in teas. Food Additives & Contaminants: Part A. 37 (4), 622-633 (2020).
- EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). Risks for human health related to the presence of pyrrolizidine alkaloids in honey, tea, herbal infusions and food supplements. EFSA Journal. 15 (7), 04908 (2017).
- Han, H., et al. Pyrrolizidine alkaloids in tea: A review of analytical methods, contamination levels and health risk. Food Science. 42 (17), 255-266 (2021).
- Nowak, M., et al. Interspecific transfer of pyrrolizidine alkaloids: An unconsidered source of contaminations of phytopharmaceuticals and plant derived commodities. Food Chemistry. 213, 163-168 (2016).
- Selmar, D., et al. Transfer of pyrrolizidine alkaloids between living plants: A disregarded source of contaminations. Environmental Pollution. 248, 456-461 (2019).
- Izcara, S., et al. Miniaturized and modified QuEChERS method with mesostructured silica as clean-up sorbent for pyrrolizidine alkaloids determination in aromatic herbs. Food Chemistry. 380, 132189 (2022).
- Izcara, S., Casado, N., Morante-Zarcero, S., Sierra, I. A miniaturized QuEChERS method combined with ultrahigh liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry for the analysis of pyrrolizidine alkaloids in oregano samples. Foods. 9 (9), 1319 (2020).
- Van Wyk, B. E., Stander, M. A., Long, H. S. Senecio angustifolius as the major source of pyrrolizidine alkaloid contamination of rooibos tea (Aspalathus linearis). South African Journal of Botany. 110, 124-131 (2017).
- Johnson, A. E., Molyneux, R. J., Merrill, G. B. Chemistry of toxic range plants. Variation in pyrrolizidine alkaloid content of Senecio, Amsinckia, and Crotalaria species. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 33 (1), 50-55 (1985).
- Vrieling, K., de Vos, H., van Wijk, C. A. M. Genetic analysis of the concentrations of pyrrolizidine alkaloids in Senecio jacobaea. Phytochemistry. 32 (5), 1141-1144 (1993).
- Han, H. L., et al. Development, optimization, validation and application of ultra high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry for the analysis of pyrrolizidine alkaloids and pyrrolizidine alkaloid N-oxides in teas and weeds. Food control. 132, 108518 (2022).
- Bodi, D., et al. Determination of pyrrolizidine alkaloids in tea, herbal drugs and honey. Food Additives & Contaminants: Part A. 31 (11), 1886-1895 (2014).
- European Union Commission. Commission Regulation (EU) 2020/2040 of 11 December 2020 amending Regulation (EC) No 1881/2006 as regards maximum levels of pyrrolizidine alkaloids in certain foodstuffs. Official Journal of the European Union. 14 (12), 1-4 (2020).
