《Advances in Sample Preparation》：Electromembrane extraction of tetracyclines in foods and human plasma prior to LC-MS/MS analysis: Impact of sample matrix on extraction performance
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本研究针对食品和生物样品中四环素类抗生素残留检测前处理步骤繁琐、溶剂消耗大等问题，开发了基于电膜萃取(EME)的高效样品前处理技术。研究人员系统优化了EME条件，成功从牛奶、蛋清、蜂蜜和人血浆等复杂基质中萃取四种四环素类药物(OTC、TC、CTC、DC)，回收率达66-101%，线性范围覆盖0.5-1000 ng/g，基质效应低至-14%至1%。该方法显著减少了有机溶剂使用量，为极性两性离子化合物的高效萃取提供了新策略。
在现代化畜牧养殖业中，抗生素的广泛使用已成为保障动物健康的重要手段，然而由此带来的抗生素残留问题却日益引发公众健康担忧。四环素类抗生素因其成本低、毒性小、抗菌谱广等特点，在畜牧业中应用尤为普遍，但这类药物容易在动物组织内蓄积，并通过食物链进入人体，可能诱导细菌耐药性、引起肠道菌群失调或过敏反应。欧盟等监管机构已针对鸡蛋、牛奶等食品设定了严格的最高残留限量(MRL)标准，鸡蛋中四环素类残留限量为0.2 μg/g，牛奶中为0.1 μg/g。
传统检测方法如固相萃取(SPE)、蛋白沉淀(PP)、液液萃取(LLE)等虽技术成熟，但存在步骤繁琐、有机溶剂消耗大、环境不友好等缺点。特别是对于四环素这类极性强且具有两性离子特性的化合物，常规萃取方法效率有限，往往需要额外的富集步骤才能达到检测灵敏度要求。因此，开发高效、环保、灵敏的新型样品前处理技术迫在眉睫。
在这项发表于《Advances in Sample Preparation》的研究中，奥斯陆大学药学院的Anne Oldeide Hay和Frederik André Hansen团队探索了电膜萃取(EME)技术在四环素类抗生素检测中的应用潜力。EME是一种基于电场驱动的微萃取技术，通过带电粒子在电场作用下的定向迁移实现目标物的选择性分离，具有有机溶剂用量少、净化效率高、与液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)直接兼容等优势。
研究人员采用的核心技术方法包括：电膜萃取系统优化（考察样品pH、接受相pH、电压和时间等参数）、基于深共晶溶剂的支撑液膜(SLM)筛选、LC-MS/MS分析方法建立与验证、以及绿色度评估（使用AGREEprep指标工具）。研究涵盖了牛奶、蛋清、蜂蜜和人血浆四种典型基质，系统评价了方法的选择性、灵敏度、精密度和准确度。
3.1. 电离模式和SLM的选择
研究首先考察了四环素类化合物的两性离子特性，其等电点(pI)在4.8-5.2之间，表明在pH低于4.8时带正电，高于5.2时带负电。初步尝试以负电形式萃取效果不佳后，转向酸性条件下带正电形式的萃取。通过比较五种不同SLM（NPOE、6-MC:Thy (1:2)、DEHPi+10% DEHP、NPOE+10% DEHP、B3通用膜），发现6-甲基香豆素与百里香酚(1:2,w/w)组成的深共晶溶剂表现最佳，对所有四种四环素的回收率均超过80%，且电学稳定性良好。
3.2. 样品基质的影响
研究评估了EME在不同基质中的适用性，包括牛奶、蛋黄、蜂蜜和人血浆。蛋黄因高脂肪和蛋白质含量导致SLM溶解和系统不稳定，转而采用蛋清作为替代基质。通过提取91种不同疏水性(log P -2至8)的碱性化合物验证了蛋黄基质中EME的可行性，发现log P在1-2之间的化合物萃取效率最高，凸显了SLM选择对基质适应性的关键作用。
3.3. 萃取参数优化
系统优化了各基质的样品pH、接受相pH、电压和萃取时间。研究发现最佳样品pH因基质而异：人血浆为pH 1.5，蛋清和牛奶为pH 2.4，蜂蜜为pH 4.0（无需调节）。接受相最优为500 mM甲酸(pH 2.0)。电压优化显示10V为最佳平衡点，萃取时间则因基质粘度差异而不同（血浆和牛奶20分钟，蛋清和蜂蜜30分钟）。
3.4. 分析性能
方法验证表明，所有四种四环素在各基质中均表现出良好线性(R2 0.9929-0.9998)、精密度(RSD 1-17%)和准确度(74-108%)。定量下限(LLOQ)为0.5-2.1 ng/g，覆盖了法规MRL要求。基质效应轻微(-14%至1%)，证明EME能有效去除蛋白质、脂质等干扰物。
3.5. 绿色度评估
使用AGREEprep工具评估方法绿色度，总体得分为0.64。在安全溶剂使用、废物最小化、试剂用量少和能耗低等方面得分较高，而在现场样品处理和操作安全性方面有改进空间。
研究结论表明，EME技术能有效应对复杂基质中极性两性离子化合物的萃取挑战，为四环素类抗生素的监测提供了高效、环保的解决方案。该方法不仅适用于均质样品，对含沉淀蛋白质的非均质牛奶样品也同样有效，展现了良好的基质适应性。尽管当前通量有限（最多10个样品同时处理），但技术易于扩展至96孔板格式，有望实现高通量分析。
该研究的创新点在于首次成功将EME应用于四环素类抗生素的多基质萃取，深入探讨了基质组成对萃取效率的影响机制，为极性两性离子化合物的EME研究提供了重要参考。研究结果拓展了EME技术在食品和生物样品分析中的应用范围，为开发更绿色、高效的样品前处理方法指明了方向。
