Методы определения афлатоксинов и охратоксина А в лекарственном растительном сырье (обзор)

Введение. Афлатоксины и охратоксин А представляют собой вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов и несут серьезную угрозу здоровью человека и животных. Данные токсины являются канцерогенными, тератогенными, гепатотоксичными, нефротоксичными веществами, также классифицированы Международным агентством по изучению рака (IARC) как канцерогены IA и IIB класса. В настоящее время предельно допустимые концентрации афлатоксинов и охратоксина А в Российской Федерации регулируются только в продуктах питания на основании технического регламента Таможенного союза 021 «О безопасности пищевой продукции», лекарственное растительное сырье не регламентируется. Неблагоприятные экологические и биологические условия (температура, влажность, качество воздуха, насекомые и т. д.) на этапах послеуборочной обработки и хранения могут способствовать заражению плесневыми грибами, что может привести к контаминации лекарственного сырья афлатоксинами и охратоксином А. В связи с этим важным этапом контроля качества сырья является изучение методов анализа, которые используются в современной аналитической практике, и выбор чувствительного метода для обнаружения данных токсинов.

Текст. В данном обзоре были рассмотрены существующие методы очистки проб, использующиеся на этапе пробоподготовки: твердофазная экстракция, иммуноаффинная колонка, QuEChERS. Были изучены все современные методы анализа для идентификации афлатоксинов и охратоксина А в лекарственном растительном сырье: тонкослойная хроматография, жидкостная хроматография, газовая хроматография и скрининговые методы.

Заключение. В качестве наиболее востребованного метода при подготовке проб к анализу был выделен метод QuEChERS, основанный на технологии экстракции твердых фаз. Этот метод сочетает в себе вариабельность подходов к очистке пробы и позволяет исследовать более широкий спектр токсинов. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии, обладающий высокой селективностью, многокомпонентностью анализа и низкими пределами обнаружения, был выделен как самый востребованный метод для проведения качественного и количественного анализа.

1. Zain M. E. Impact of mycotoxins on humans and animals. Journal of Saudi Chemical Society. 2011;15(2):129–144. DOI: 10.1016/j.jscs.2010.06.006.

2. Hao W., Li A., Wang J., An G., Guan S. Mycotoxin Contamination of Feeds and Raw Materials in China in Year 2021. Frontiers in Veterinary Science. 2022;9:1–11. DOI: 10.3389/fvets.2022.929904.

3. Pallares N., Berrada H., Font G., Ferrer E. Mycotoxins occurrence in medicinal herbs dietary supplements and exposure assessment. Journal of Food Science and Technology. 2022;59(7):2830–2841. DOI: 10.1007/s13197-021-05306-y.

4. Su C., Hu Y., Gao D., Luo Y., Amanda J. C., Jiao X., Gao W. Occurrence of Toxigenic Fungi and Mycotoxins on Root Herbs from Chinese Markets. Journal of Food Protection. 2018;81(5):754–761. DOI: 10.4315/0362-028X.JFP-17-405.

5. Yu J., Yang M., Han J., Pang X. Fungal and mycotoxin occurrence, affecting factors, and prevention in herbal medicines: a review. Toxin Reviews. 2022;41(3):976–994. DOI: 10.1080/15569543.2021.1925696.

6. Zhao D. T., Gao Y. J., Zhang W. J., Bi T. C., Wang X., Ma C. X., Rong R. Development a multi-immunoaffinity column LC-MS-MS method for comprehensive investigation of mycotoxins contamination and co-occurrence in traditional Chinese medicinal materials. Journal of Chromatography B. 2021;1178:122730. DOI: 10.1016/j.jchromb.2021.122730.

7. Adam M. A. A., Tabana Y. M., Musa K. B., Sandai D. A. Effects of different mycotoxins on humans, cell genome and their involvement in cancer (review). Oncology Reports. 2017;1321–1336. DOI: 10.3892/or.2017.5424.

8. Wei G., Guo X., Liang Y., Liu C., Zhang G., Liang C., Huang Z., Zheng Y., Chen S., Dong L. Occurrence of fungi and mycotoxins in herbal medicines and rapid detection of toxin-producing fungi. Environmental Pollution. 2023;333:122082. DOI: 10.1016/j.envpol.2023.122082.

9. Areo O. M., Phoku Z. J., Gbashi S., Njoben B. P. A preliminary study of multi-mycotoxins contamination in some selected South Africa medicinal plants. Emirates Journal of Food and Agriculture. 2020;32(6):426–433. DOI: 10.9755/ejfa.2020.v32.i6.2113.

10. Zhu Y. P., Woerdenbag H. J. Traditional Chinese herbal medicine. Pharmacy World and Science. 1995;17:103–112. DOI: 10.1007/BF01872386.

11. Singh B. K., Tiwari S., Maurya A., Kumar S., Dubey N. K. Fungal and mycotoxin contamination of herbal raw materials and their protection by nanoencapsulated essential oils: An overview. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2022;39:102257. DOI: 016/j.bcab.2021.102257.

12. Pallares N., Tolosa J., Ferrer E., Berrada H. Mycotoxins in raw materials, beverages and supplements of botanicals: A review of occurrence, risk assessment and analytical methodologies. Food and Chemical Toxicology. 2022;165:113013. DOI: 10.1016/j.fct.2022.113013.

13. Altyn I., Twaruzek M. Mycotoxin Contamination Concerns of Herbs and Medicinal Plants. Toxins. 2020;12(3):182. DOI: 10.3390/toxins12030182.

14. Whitaker T. B. Standardisation of mycotoxin sampling procedures: an urgent necessity. Food Control. 2003;14(4):233–237. DOI: 10.1016/S0956-7135(03)00012-4.

15. Iqbal S. Z. Mycotoxins in food, recent development in food analysis and future challenges; a review. Current Opinion in Food Science. 2021;42:237–247. DOI: 10.1016/j.cofs.2021.07.003

16. Амелин В. Г., Карасева Н. М., Третьяков А. В. Хроматографические методы определения микотоксинов в пищевых продуктах. Журнал аналитической химии. 2013;68(3):212–223. DOI: 10.7868/S004445021303002X.

17. ГОСТ 13586.3–83. Зерно. Правила приемки и методы отбора проб. М.: Изд-во Стандартинфом; 2009.

18. Turner N. W., Subrahmanyam S., Piletsky S. A. Analytical methods for determination of mycotoxins. Analytica Chimica Acta. 2009;632(2):168–180. DOI: 10.1016/j.aca.2008.11.010.

19. Pallares N., Tolosa J., Ferrer E., Berrada H. Mycotoxins in raw materials, beverages and supplements of botanicals: A review of occurrence, risk assessment and analytical methodologies. Food and Chemical Toxicology. 2022;165:113013. DOI: 10.1016/j.fct.2022.113013.

20. Chunyan S., Yongjian H., Dan G., Yi L., Amanda J. C., Xiaolin J., Weiwei G. Occurrence of Toxigenic Fungi and Mycotoxins on Root Herbs from Chinese Markets. Journal of Food Protection. 2018;81(5):754–761. DOI: 10.4315/0362-028X.JFP-17-405.

21. Zhao D. T., Gao Y. J., Zhang W. J., Bi T. C., Wang X., Ma C. X., Rong R. Development a multi-immunoaffinity column LC-MS-MS method for comprehensive investigation of mycotoxins contamination and co-occurrence in traditional Chinese medicinal materials. Journal of Chromatography B. 2021;1178:122730. DOI: 10.1016/j.jchromb.2021.122730.

22. Lizhi W., Zhen W., Weiwei G., Juan C., Meihua Y., Ying K., Linfang H., Shilin C. Simultaneous determination of aflatoxin B1 and ochratoxin A in licorice roots and fritillary bulbs by solid-phase extraction coupled with high-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry. Food Chemistry. 2013;138(2–3):1048–1054. DOI: 10.1016/j.foodchem.2012.11.066.

23. Sarkar R., Shinde R., Dhanshetty M., Banerjee K. Multi-mycotoxin analysis method using liquid chromatography with tandem mass spectrometry and fluorescence detection in Indian medicinal herbs: Development and validation. Journal of Chromatography A. 2022;1677:463310. DOI: 10.1016/j.chroma.2022.463310.

24. Caldeirão L., Sousa J., Nunes L. C. G., Godoy H. T., Fernandes J. O., Cunha S. C. Herbs and herbal infusions: Determination of natural contaminants (mycotoxins and trace elements) and evaluation of their exposure. Food Research International. 2021;144:110322. DOI: 10.1016/j.foodres.2021.110322.

25. Żwir-Ferenc A., Biziuk M. Solid Phase Extraction Technique – Trends,Opportunities and Applications. Polish Journal of Environmental Studies. 2006;15(5):677–690.

26. Monbaliu S., Aibo W., Zhang D., Peteghem C. V., Saeger S. D. Multimycotoxin UPLC−MS/MS for Tea, Herbal Infusions and the Derived Drinkable Products. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010;58(24):12664–12671. DOI: 10.1021/jf1033043.

27. Scott P. M., Trucksess M. W. Application of Immunoaffinity Columns to Mycotoxin Analysis. Journal of AOAC international. 1997;80(5):941–950. DOI: 10.1093/jaoac/80.5.941.

28. Castegnaro M., Tozlovanu M., Wild C., Molinié A., Sylla A., Pfohl-Leszkowicz A. Advantages and drawbacks of immunoaffinity columns in analysis of mycotoxins in food. Application of Immunoaffinity Columns to Mycotoxin Analysis. Journal of AOAC international. 2006;50(6):480–487. DOI: 10.1002/mnfr.200500264.

29. Musarurwa H., Chimuka L., Pakade VE., Tavengwa N. T. Recent developments and applications of QuEChERS based techniques on food samples during pesticide analysis. Journal of Food Composition and Analysis. 2019;84:103314. DOI: 10.1016/j.jfca.2019.103314.

30. Zhang S., Lu J., Wang S., Mao D., Miao S., Ji S. Multi-mycotoxins analysis in Pheretima using ultra-high performance liquid chromatography tandem mass-spectrometry based on a modified QuEChERS method. Journal of Chromatography B. 2016;1035:31–41. DOI: 10.1016/j.jchromb.2016.09.022.

31. Xing Y., Meng W., Sun W., Li D., Yu Z., Tong L., Zhao Y. Simultaneous qualitative and quantitative analysis of 21 mycotoxins in Radix Paeoniae Alba by ultra-high performance liquid chromatography quadrupole linear ion trap mass spectrometry and QuEChERS for sample preparation. Journal of Chromatography B. 2016;1031:202–213. DOI: 10.1016/j.jchromb.2016.07.008.

32. Ali N., Hashim N. H., Saad B., Safan K., Nakajima M., Yoshizawa T. Evaluation of a method to determine the natural occurrence of aflatoxins in commercial traditional herbal medicines from Malaysia and Indonesia. Food and Chemical Toxicology. 2005;43(12):1763–1772. DOI: 10.1016/j.fct.2005.05.019.

33. Tassaneeyakul W., Razzazi-Fazeli E., Porasuphatana S., Josef B. Contamination of Aflatoxins in Herbal Medicinal Products in Thailand. Mycopathologia. 2004;158(2):239–244. DOI: 10.1023/b:myco.0000041892.26907.b4.

34. Al-Owaisi A., Al-Sadi A. M., Al-Sabahi J. N., Sathish Babu S. P., Al-Harrasi M. M. A., Al-Mahmooli I. H., Abdel-Jalil R., Velazhahan R. In vitro detoxification of aflatoxin B1 by aqueous extracts of medicinal herbs. All life. 2022;15:314–324. DOI: 10.1080/26895293.2022.2049900.

35. Zhang R., Tan Z. C., Huang K. C., Wen Y., Li X. Y., Zhao J. L., Liu C. L. A Vortex-Assisted Dispersive Liquid-Liquid Microextraction Followed by UPLC-MS/MS for Simultaneous Determination of Pesticides and Aflatoxins in Herbal Tea. Molecules. 2019;24(6):1029. DOI: 10.3390/molecules24061029.

36. Chen L., Guo W., Zheng Y., Zhou J., Liu T., Chen W., Liang D., Zhao M., Zhu Y., Wu Q., Zhang J. Occurrence and Characterization of Fungi and Mycotoxins in Contaminated Medicinal Herbs. Toxins. 2020;12(1):30. DOI: 10.3390/toxins12010030.

37. Filipiak-Szok A., Kurzawa M., Szłyk E., Twarużek M., Błajet-Kosicka A., Grajewski J. Determination of mycotoxins, alkaloids, phytochemicals, antioxidants and cytotoxicity in Asiatic ginseng (Ashwagandha, Dong quai, Panax ginseng). Chemical Papers. 2017;71(6):1073–1082. DOI: 10.1007/s11696-016-0028-0.

38. Mannani N., Tabarani A., Abdennebi E. H., Zinedine A. Assessment of aflatoxin levels in herbal green tea available on the Moroccan market. Food Control. 2019;108:106882. DOI: 10.1016/j.foodcont.2019.106882.

39. Lee D., Lyu J., Lee K. G. Analysis of aflatoxins in herbal medicine and health functional foods. Food Control. 2015;48:33–36. DOI: 10.1016/j.foodcont.2014.02.007.

40. Liu L., Jin H., Sun L., Ma S., Lin R. Determination of Aflatoxins in Medicinal Herbs by High-performance Liquid Chromatography–Tandem Mass Spectrometry. Phytochemical Analysis. 2012;23(5):469–476. DOI: 10.1002/pca.2343.

41. Chien M. Y., Yang C. M., Huang C. M., Chen C. H. Investigation of aflatoxins contamination in herbal materia medica in a Taiwan pharmaceutical factory. Journal of Food and Drug Analysis. 2017;26(3):1154–1159. DOI: 10.1016/j.jfda.2018.01.016.

42. Shim W. B., Kim K., Ofori J. A., Chung Y. C., Chung D. H. Occurrence of Aflatoxins in Herbal Medicine Distributed in South Korea. Journal of Food Protection. 2012;75(11):1991–1999. DOI: 10.4315/0362-028x.jfp-12-190.

43. Tosun H., Arslan R. Determination of aflatoxin B1 levels in organic spices and herbs. The Scientific World Journal. 2013;2013:1–4. DOI: 10.1155/2013/874093.

44. Santos L., Marín S., Sanchis V., Ramos A. J. Screening of mycotoxin multicontamination in medicinal and aromatic herbs sampled in Spain. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2009;89(10):1802–1807. DOI: 10.1002/jsfa.3647.

45. Hu S., Dou X., Zhang L., Xie Y., Yang S., Yang M. Rapid detection of aflatoxin B1 in medicinal materials of radix and rhizome by gold immunochromatographic assay. Toxicon. 2018;150:144–150. DOI: 10.1016/j.toxicon.2018.05.015.

46. Буклагин Д. С. Методы определения микотоксинов в сельскохозяйственной продукции и кормах. Техника и технологии в животноводстве. 2020;4(40):57–67.

47. Bugno A., Almodovar A. A. B., Pereira T. C., Pinto, T. J. A., Sabino M. Occurrence of toxigenic fungi in herbal drugs. Brazilian Journal of Microbiology. 2006;37(1): 47–51. DOI: 10.1590/S1517-83822006000100009.

48. Honma Y., Naito S., Earnshaw A., Nagashima H., Goto T. Progress in the accuracy of mycotoxin analysis in the last quarter century. Mycotoxins. 2004;54(1):33–38. DOI: 10.2520/myco.54.33.

49. Lin L., Zhang J., Wang P., Wang Y., Chen J. Thin-layer chromatography of mycotoxins and comparison with other chromatographic methods. Journal of Chromatography A. 1998;815(1):3–20. DOI: 10.1016/s0021-9673(98)00204-0.

50. Rizzo I., Vedoya G., Maurutto S., Haidukowski M., Edith Varsavsky E. Assessment of toxigenic fungi on Argentinean medicinal herbs. Microbiological Research. 2004;159(2):113–120. DOI: 10.1016/j.micres.2004.01.013.

51. Halt M. Moulds and Mycotoxins in Herb Tea and Medicinal Plants. European Journal of Epidemiology. 1998;14(3):269–274. DOI: 10.1023/a:1007498613538.

52. Ahmad B., Ashiq S., Hussain A., Bashir S., Hussain M. Evaluation of mycotoxins, mycobiota, and toxigenic fungi in selected medicinal plants of Khyber Pakhtunkhwa, Pakistan. Fungal Biology. 2014;118(9–10):776–784. DOI: 10.1016/j.funbio.2014.06.002.

53. Aiko V., Mehta A. Prevalence of toxigenic fungi in common medicinal herbs and spices in India. 3 Biotech. 2016;6(159):1–10. DOI: 10.1007/s13205-016-0476-9.

54. Cigic I. K., Prosen H. An Overview of Conventional and Emerging Analytical Methods for the Determination of Mycotoxins. International Journal of Molecular Sciences. 2009;10(1):62–115. DOI: 10.3390/ijms10010062.

55. Амелин В. Г., Лаврухина О. И. Обеспечение безопасности пищевых продуктов средствами химического анализа. Журнал аналитической химии. 2017;72(1):3–49. DOI: 10.7868/S0044450217010030.

56. Яшин А. Я., Веденин А. Н., Яшин Я. И., Василевич Н. И. Контроль качества и безопасности пищевых продуктов методом ВЭЖХ. Лаборатория и производство. 2019;1:78–87. DOI: 10.32757/2619-0923.2019.1.5.78.90.

57. Ferreira I. M., Mendes E., Oliveira M. B. Quantification of aflatoxins B1, B2, G1, and G2 in pepper by HPLC/Fluorescence. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies. 2003;27(2):325–334. DOI: 10.1081/jlc-120027103.

58. Chen A., Mao X., Sun Q., Wei Z., Li J., You Y., Zhao J., Jiang G., Wu Y., Wang L., Li Y. Alternaria Mycotoxins: An Overview of Toxicity, Metabolism, and Analysis in Food. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2021;69(28):7817–7830. DOI: 10.1021/acs.jafc.1c03007.

59. Scott P. M. Mycotoxin methodology. Food Additives and Contaminants. 1995;12(3):395–403. DOI: 10.1080/02652039509374321.

60. Xu F., Weijun Y., Meihua Y., Zhen O. Latest Advancement for Detection Methods of Mycotoxins in Traditional Chinese Medicine. World Science and Technology. 2012;14(5):1944–1952. DOI: 10.1016/S1876-3553(13)60011-3.

61. Резникова Л. Г., Полоневич А. Г., Сравнительный анализ различных методов определения Охратоксина А. Здоровье и окружающая среда. 2010;15:445–449.

62. Стёпкин Ю. И., Скопинцева В. Л., Оболонский М. Ф. Использование метода иммуноферментного анализа в лабораторной практике при контроле микотоксинов. Научно-медицинский вестник Центрального Черноземья № 57. 2014;57:67–70.

63. Cigic I. K., Prosen H. An Overview of Conventional and Emerging Analytical Methods for the Determination of Mycotoxins. International Journal of Molecular Sciences. 2009;10(1):62–115. DOI: 10.3390/ijms10010062.

64. Rahman H. U., Xiaofeng Y., Qiuyu Y., Huali X., Wen Z., Qi Z., Peiwu L. Specific Antigen Based and Emerging Detection Technologies of Mycotoxins. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2019;99(11):4869–4877. DOI: 10.1002/jsfa.9686.

65. Родникова А. А., Белецкий С. Л. Экспресс-контроль уровня микотоксинов в зерне и продуктах его переработки при длительном хранении. Научный сборник Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд. 2016;5:43–46.

66. Урусов А. Е., Костенко С. Н., Свешников П. Г., Жердев А. В., Дзантиев Б. Б. Определение охратоксина А иммунохроматографическим методом. Журнал аналитической химии. 2011;66(8):884–890.

67. Тринеева О. В. Методы и перспективы определения микотоксинов в лекарственном растительном сырье (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2020;9(3):67–109. DOI: 10.33380/2305-2066-2020-9-3-67-109.