茶サンプル中のピロリジジンアルカロイド汚染の発生源と経路
Summary
本プロトコルは、茶園のPA産生雑草からの茶サンプル中のピロリジジンアルカロイド(PA)の汚染について説明しています。
Abstract
有毒なピロリジジンアルカロイド(PA)はお茶のサンプルに含まれており、人間の健康に脅威をもたらします。しかし、茶サンプル中のPA汚染の原因と経路は不明のままです。本研究では、UPLC-MS/MSと組み合わせた吸着剤法を開発し、雑草Ageratum conyzoides L.、A. conyzoides 根粒球土壌、新鮮な茶葉、および乾燥茶サンプル中の15のPAを測定しました。平均回収率は78%〜111%の範囲であり、相対標準偏差は0.33%〜14.8%であった。中国安徽省の金寨茶園から15組のコニゾイデスとコニゾイデスの根圏土壌サンプル60枚を採取し、15個のPAについて分析しました。インターメジン-N-オキシド(ImNO)とセネシオニン(Sn)を除いて、15のPAすべてが新鮮な茶葉で検出されたわけではありません。ImNO(34.7μg/kg)の含有量はSn(9.69μg/kg)よりも多かった。また,ImNOとSnはいずれも茶樹の若葉に集中していたが,その含有量は古い葉では低かった。その結果,茶園ではPA生成雑草-土壌-生茶葉の経路を通って茶類中のPAが移動することが示された。
Introduction
二次代謝産物として、ピロリジジンアルカロイド(PA)は草食動物、昆虫、および病原体から植物を保護します1,2。これまでに、異なる構造を持つ660を超えるPAおよびPA-N酸化物(PANO)が、世界中の6,000を超える植物種で発見されています3,4。PA生産植物は、主にキク科、ボラギナ科、ブナ科、およびキク科5,6に見られます。PAは不安定なデヒドロピロリジジンアルカロイドに容易に酸化され、強い求電子性を持ち、DNAやタンパク質などの求核剤を攻撃し、肝細胞の壊死、静脈閉塞、肝硬変、腹水、およびその他の症状を引き起こす可能性があります7,8。PA毒性の主な標的器官は肝臓です。PAはまた、肺、腎臓、およびその他の臓器毒性および変異原性、発がん性、および発生毒性を引き起こす可能性があります9,10。
PAを含む伝統的なハーブ、サプリメント、お茶の摂取、または牛乳、蜂蜜、肉などの食品の間接的な汚染(PAを含む放牧の摂取による毒性)から、人間と動物の中毒の症例が多くの国で報告されています11,12,13。欧州食品安全機関(EFSA)の調査結果は、(ハーブ)ティーなどの物質がPA / PANOへの人間の曝露の重要な原因であることを示しています14。茶サンプルはPAを生成しませんが、PA産生植物は茶園で一般的に見られます(例:エミリアソンチフォリア、セネシオアングラタス、およびアゲラタムコニゾイデス)15。以前は、お茶がピッキングおよび加工中に生産工場からのPAで汚染されている可能性があると疑われていました。しかし、PAはいくつかの手摘み茶葉(すなわち、PA生産プラントがない)でも検出され、他の経路または汚染源があるに違いないことを示唆しています16。ラグワート(セネシオ・ジャコバエア)とメリッサ(メリッサ・オフィシナリス)、ペパーミント(ハッカ・ピペリタ)、パセリ(ペトロセリナム・クリスプム)、カモミール(マトリカリア・レキューティタ)、キンレンカ(トロパエオラム・マジュス)の共栽培実験を行い、その結果、これらすべての植物でPAが検出されました17。PAは実際に土壌18,19を介して生きている植物間で移動および交換されることが確認されています。Van Wykら20は、ルイボスティー(Aspalathus linearis)が雑草が豊富な場所でひどく汚染されており、同じ種類と比率のPAを含んでいることを発見しました。しかし、雑草のない場所のルイボスティーからPAは検出されませんでした。
現在、高い選択性と感度を備えた超高速液体クロマトグラフィータンデム質量分析(UPLC-MS / MS)は、農産物および食品中のPAの定性的および定量的分析に広く使用されています21,22。サンプル処理方法は通常、固相抽出(SPE)または複雑な食品マトリックス抽出物のQuEChERS(クイックイージーで安価で効果的な頑丈な安全)クリーンアップのいずれかで構成され、可能な限り最高の感度を得ることができます12,19。しかし、土壌、雑草、新鮮な茶葉などの複雑なマトリックス中のPAの検出と定量を可能にする堅牢な分析方法はまだ不足しています。
本研究では、乾燥茶試料、生茶葉、雑草、雑草根圏土壌試料中の15種類のPAを、UPLC-MS/MSと吸着剤精製法を組み合わせて分析した。さらに、中国安徽省金寨茶園の5つのサンプリングサイトから15対の雑草および雑草根圏土壌サンプル15ペアと60生茶葉サンプルを収集し、15のPAについて分析しました。これらの結果は、お茶の品質と安全性を確保するために、お茶のサンプル中のPA(汚染)の発生源と経路に関する調査方法といくつかの情報を提供することができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究は、茶類試料中のPAの汚染経路と発生源、および茶樹のさまざまな部分におけるPAの分布を探索するための効果的で高感度な方法を開発するために設計されました。しかし、この研究では、クロマトグラフィーカラムで正常に分離されたPAは15個のみであり、植物種のアルカロイドの数が多いのに比べて非常に少ない数です3,4。これは、カラム…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、中国国家自然科学財団(32102244)、国家農産物の品質と安全性およびリスク評価プロジェクト(GJFP2021001)、安徽省自然科学財団(19252002)、およびUSDA(HAW05020H)の支援を受けました。
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).
