Fonte e via di contaminazione da alcaloidi pirrolizidinici nei campioni di tè
Summary
Il presente protocollo descrive la contaminazione degli alcaloidi pirrolizidinici (PA) nei campioni di tè provenienti da erbe infestanti produttrici di PA nei giardini del tè.
Abstract
Gli alcaloidi pirrolizidinici tossici (PA) si trovano nei campioni di tè, che rappresentano una minaccia per la salute umana. Tuttavia, la fonte e la via della contaminazione da PA nei campioni di tè sono rimaste poco chiare. In questo lavoro, è stato sviluppato un metodo adsorbente combinato con UPLC-MS / MS per determinare 15 PA nell’erba Ageratum conyzoides L., nel terreno rizosferico di A. conyzoides , foglie di tè fresco e campioni di tè essiccato . I recuperi medi variavano dal 78% al 111%, con deviazioni standard relative dello 0,33% -14,8%. Quindici coppie di campioni di terreno rizosferico di A. conyzoides e A. conyzoides e 60 campioni di foglie di tè fresco sono stati raccolti dal giardino del tè Jinzhai nella provincia di Anhui, in Cina, e analizzati per i 15 PA. Non tutti i 15 PA sono stati rilevati nelle foglie di tè fresco, ad eccezione dell’intermedio-N-ossido (ImNO) e della senecionina (Sn). Il contenuto di ImNO (34,7 μg/kg) era superiore a quello di Sn (9,69 μg/kg). Inoltre, sia ImNO che Sn erano concentrati nelle foglie giovani della pianta del tè, mentre il loro contenuto era inferiore nelle foglie vecchie. I risultati hanno indicato che i PA nel tè sono stati trasferiti attraverso il percorso delle erbacce che producono PA-terra-foglie di tè fresche nei giardini del tè.
Introduction
Come metaboliti secondari, gli alcaloidi pirrolizidinici (PA) proteggono le piante da erbivori, insetti e agenti patogeni 1,2. Fino ad ora, oltre 660 PA e ossidi di PA-N (PANO) con strutture diverse sono stati trovati in più di 6.000 specie di piante in tutto il mondo 3,4. Le piante produttrici di PA si trovano principalmente nelle famiglie Asteraceae, Boraginaceae, Fabaceae e Apocynaceae 5,6. I PA sono facilmente ossidati in alcaloidi deidropirrolizidinici instabili, che hanno una forte elettrofilicità e possono attaccare nucleofili come DNA e proteine, con conseguente necrosi delle cellule del fegato, occlusioni venose, cirrosi, ascite e altri sintomi 7,8. Il principale organo bersaglio della tossicità PA è il fegato. Le PA possono anche causare tossicità polmonare, renale e di altri organi e tossicità mutagena, cancerogena e dello sviluppo 9,10.
Casi di avvelenamento umano e animale sono stati segnalati in molti paesi dall’ingestione di erbe tradizionali, integratori o tè contenenti PA o dalla contaminazione indiretta di alimenti come latte, miele o carne (tossici dall’ingestione di pascoli contenenti PA)11,12,13. Le conclusioni dell’Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA) indicano che sostanze come il tè (alle erbe) sono un’importante fonte di esposizione umana agli AP/PANO14. I campioni di tè non producono PA, mentre le piante produttrici di PA si trovano comunemente nei giardini del tè (ad esempio, Emilia sonchifolia, Senecio angulatus e Ageratum conyzoides)15. In precedenza si sospettava che il tè potesse essere contaminato da PA provenienti dai loro impianti di produzione durante la raccolta e la lavorazione. Tuttavia, i PA sono stati rilevati anche in alcune foglie di tè raccolte a mano (cioè nessun impianto che produce PA), suggerendo che ci devono essere altre vie o fonti di contaminazione16. È stato condotto un esperimento di co-coltivazione di erba (Senecio jacobaea) con melissa (Melissa officinalis), menta piperita (Mentha piperita), prezzemolo (Petroselinum crispum), camomilla (Matricaria recutita) e nasturzio (Tropaeolum majus) e i risultati hanno mostrato che le PA sono state rilevate in tutte queste piante17. È stato verificato che le PA sono effettivamente trasferite e scambiate tra piante viventi attraverso il suolo18,19. Van Wyk et al.20 hanno scoperto che il tè rooibos (Aspalathus linearis) era gravemente contaminato in siti ricchi di erba e conteneva PA dello stesso tipo e proporzione. Tuttavia, non sono stati rilevati PA nel tè rooibos in siti privi di erbacce.
Attualmente, la spettrometria di massa tandem per cromatografia liquida ad altissime prestazioni (UPLC-MS/MS) ad alta selettività e sensibilità è stata ampiamente utilizzata nell’analisi qualitativa e quantitativa delle PA nei prodotti agricoli e alimentari21,22. Il metodo di trattamento del campione è solitamente costituito dall’estrazione in fase solida (SPE) o dalla pulizia QuEChERS (Quick Easy Cheap Effective Rugged Safe) di estratti di matrici alimentari complesse, che possono ottenere la massima sensibilità possibile12,19. Tuttavia, mancano ancora solidi metodi analitici che consentano il rilevamento e la quantificazione di PA in matrici complesse come suolo, erbe infestanti e foglie di tè fresco.
Questo studio ha analizzato 15 PA in campioni di tè essiccato, foglie di tè fresco, erbe infestanti e campioni di terreno rizosferico con UPLC-MS / MS combinato con un metodo di purificazione adsorbente. Inoltre, 15 campioni di terreno rizosferico accoppiati di erba e 60 campioni di foglie di tè fresco sono stati raccolti da cinque siti di campionamento nel giardino del tè Jinzhai nella provincia di Anhui, in Cina, e sono stati analizzati per 15 PA. Questi risultati possono fornire un metodo di indagine e alcune informazioni sulla fonte e il percorso dei PA (contaminazione) nei campioni di tè per garantire la qualità e la sicurezza del tè.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il presente lavoro è stato progettato per sviluppare un metodo efficace e sensibile per esplorare le vie di contaminazione e le fonti di PA nei campioni di tè, nonché la distribuzione di PA in diverse parti delle piante di tè. Tuttavia, in questo studio, solo 15 PA sono stati separati con successo sulla colonna cromatografica, che è un numero molto piccolo rispetto al gran numero di alcaloidi nelle specie vegetali 3,4. Ciò non era solo correlato alle propri…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Scientific Foundation of China (32102244), dal National Agricultural Products Quality and Safety and Risk Assessment Project (GJFP2021001), dalla Natural Scientific Foundation of Anhui Province (19252002) e dall’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 |
Riferimenti
- 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).
