生物检材中苯丙胺类化合物的分析检测研究进展

仲建军，孙会会（山东省德州市公安局，山东德州253000）



生物检材中苯丙胺类化合物的分析检测研究进展

仲建军，孙会会*
（山东省德州市公安局，山东德州253000）

摘要：综述了近几年来生物检材中苯丙胺类化合物常用的前处理方法和检测方法。文中介绍了液-液萃取、固相微萃取、微波辅助萃取等前处理方法的原理以及气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、高效液相色谱-质谱联用法等检验方法。

关键字：生物检材；苯丙胺类；分析

苯丙胺类毒品，也称苯丙胺类兴奋剂，它是人类合成的有机胺类兴奋剂，主要有苯丙胺（AP）、甲基苯丙胺（MAP）、3，4-亚甲二氧基苯丙胺（MDA）、3，4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA）、N-乙基-亚甲二氧基苯丙胺（MDE）等。1987年德国化学家将麻黄素从麻黄植物中分离出来，德国药学家埃得·林诺利用麻黄素合成苯丙胺。“冰毒”在1920年问世后，被世界各国尤其是德国和日本应用到二战中提升士兵的战斗力。根据2012年联合国世界毒品报告，苯丙胺类兴奋剂，如甲基苯丙胺成为世界范围内第二流行毒品，仅次于大麻。

近几年，苯丙胺类毒品的贩卖日趋上升，为配合公安部门办案要求，毒物毒品分析工作者进行了大量的研究，以期快速、准确的对检材中苯丙胺类毒品进行定性定量分析。本文就近几年分析工作者对于苯丙胺类毒品的分析检测的现状进行了综述。

1　苯丙胺类毒品简介

苯丙胺类毒品是一类低分子量、合成的苯丙胺衍生物的统称，主要作用于中枢神经系统的拟肾上腺素药物，可以使人产生精神兴奋、运动兴奋、食欲抑制和致幻等作用。甲基苯丙胺是无色油状液体，能与乙醇、乙醚、氯仿互溶，苯丙胺是甲基苯丙胺的主要体内活性代谢物，二者都存在光学异构体；3，4-亚甲二氧基苯丙胺（MDA）和3，4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA）是键取代的苯丙胺类衍生物，MDA 是MDMA的主要体内活性代谢物。

2　生物检材的选取

尿液是对甲基苯丙胺类毒品进行分析最常用的生物检材。甲基苯丙胺在体内的代谢的半衰期较长，半衰期的长短依据尿的酸碱性来定，酸性尿者代谢较快，碱性尿者代谢较慢；血液中的半衰期是10～30h。MDMA在血液中半衰期大约是7.6h，这说明尿液和血液用于短期的检测。目前在公安部门的办案过程中选取的检材有尿液、血液、体毛。

生物检材中尿液和血液可以直接用于提取待测物，对于体毛需要进行预处理，包括洗涤等一些步骤。

3　生物检材前处理方法

对于生物检材中甲基苯丙胺类药物的提取有液-液萃取（Liquid- liquid Extraction，LLE）、固相微萃取（Solid- Phase Micro- Extraction，SPME）、微波辅助萃取（Microwave Assisted Extraction，MAE）等。

3.1液-液萃取（Liquid-liquid Extraction，LLE）

液-液萃取法（LLE）［1］又称溶剂萃取，原理是利用物质在两种互不相容（或微溶）的溶剂中溶解度的不同或者是分配系数的不同，使溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂的萃取方法。这种萃取的方式主要是利用了相似相容的原理。

姜宴等［2］将人体毛发洗涤干净后，利用0.1mol· L-1的HCl浸泡头发，以4- PBA为内标，在pH值为13的条件下用乙酸乙酯对毛发中的甲基苯丙胺进行提取，并用三氟乙酸酐（TFA）进行衍生化反应，经GC/NPD分析，毛发中甲基苯丙胺的检出限到0.5ng·mg-1，经GC/MS分析，毛发中甲基苯丙胺的检出限到0.1ng·mg-1，回收率大于78%。沈敏等［3］在pH值为9的条件下，以乙酸乙酯为萃取剂，液液提取毛发中苯丙胺（AP）、甲基苯丙胺（MAP）、3，4-亚甲二氧基苯丙胺（MDA）、3，4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA）等化合物，以MSTFA作为衍生化试剂，经GC- MS/MS分析，将毛发中13种常见的毒品及其代谢产物分开，检出限最低可到0.01ng·mg-1，回收率在68%～101%。液液萃取优化萃取条件，利用相似相容的原理，对于难以气化的待测物，利用了衍生化反应进行处理。

3.2固相微萃取（Solid -Phase Micro -Extraction，SPME）

加拿大大学某课题组［4］第一次研制出固相微萃取技术之后，这项技术就开始逐渐发展起来，并出现了商品化的固相微萃取装置［5］，极大的推动了分析化学的发展。固相微萃取实现了零溶剂，该技术将吸附和解吸的过程都集中在一起，缩短了分析时间。SPME的原理是固相萃取头置于溶液或者是顶空中，对样品进行搅拌，加快样品中待测物质与固相萃取头达到平衡，待萃取结束后，将固相萃取头取出，这样待测物就富集到固相萃取头上。SPME的装置包括手柄和纤维萃取头，其中纤维萃取头的性质决定了适合分析何种物质，纤维萃取头的厚度决定了对分析物的富集程度。

刘伟等［6］通过在尿液中加入饱和NaCl，以4-苯基丁胺作为内标，在碱性条件下，通过采用带有100μmPDMS纤维萃取头的SPEM装置，将纤维头置于尿液中吸附20min后，经GC/NPD分析，9种苯丙胺类毒品完全分离，方法的最低检出限可达到100ng·mL-1，精密度在10%以下。李宏森等［7］在80℃下，以3-苯基- 1-丙胺作为内标物，100μmPDMS纤维萃取头的SPEM装置，对尿液中4种苯丙胺类毒品进行顶空-固相微萃取，萃取10min之后，经GC/MS- SIM分析，方法最低检出限是2ng·mL-1以下，其中对甲基苯丙胺的检出限最低，可达0.02ng· mL-1，定量限在6ng·mL-1，其中对甲基苯丙胺的定量限最低，可达0.05ng·mL-1，精密度在13%以下，回收率在82%～108%之间。张绍雨等［8］以甲基苯丙胺- d5为内标，将尿液调节到碱性条件下，100μm PDMS纤维萃取头，在60℃水浴恒温下，顶空固相微萃取5min，经GC/MS- SIM分析，尿液中苯丙胺类毒品最高富集倍数可达到47倍，方法检出限在10ng·mL-1以下。利用SPEM方法对生物检材中的苯丙胺类毒品进行分析，无需有机溶剂前处理，萃取时间短，富集倍数高，简单实用。

3.3微波辅助萃取（Microwave Assisted Extraction，MAE）

电磁辐射的频率在0.3- 300GHz的高频电磁波称为微波［9］。MAE的基本原理是样品与萃取剂在高频电磁波的作用下进行加热，根据萃取剂的温度和性质，样品中的各种组分吸附不同的微波能量，就可以使待测组分从样品中分离出来。较传统的加热方式而言，微波加热是对样品中的各组分同时加热，这样溶剂达到沸点快，萃取时间短。

王继芬等［10］在碱性条件下，以乙酸乙酯作为萃取剂，在30℃的微波下对血液进行微波萃取10min，然后振荡后得到上清液，氮吹浓缩，经GC/FID对血液中3，4-亚甲二氧基苯丙胺（MDA）和3，4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA）进行分析，很好的将两种化合物分开，对血液中的MDA和MDMA检出限在5×10-8g·mL-1，方法精密度在6%以下，回收率高。孙洪峰等［11］通过优化微波辅助萃取的条件，对血液中的甲基苯丙胺进行检测，在碱性条件下，乙酸乙酯为萃取剂，30℃微波萃取8min，提取液经过GC/FID分析，将血液中的甲基苯丙胺和基体很好分离，萃取率达81%以上，对血液中甲基苯丙胺的最低检出限在220μg·L-1，方法的RSD为6.4%。微波辅助萃取加热快，缩短萃取时间，为生物检材中苯丙胺类药物的预处理提供了快捷的方法。

4　检测方法

4.1气相色谱法（GC）

气相色谱（GC）是二十世纪50年代出现的一项重大科学成就，它是利用气体作为流动相，样品中的组分在流动相与固定相之间到达分配平衡，由于样品的不同组分在固定相上的保留能力不同，从而将样品中的各个组分分离。样品中的各组分能否被分开取决于色谱柱，分开的各组分能否被检测出来，取决于检测器。气相色谱主要利用了物质的沸点高低、极性大小、吸附性能差异实现样品中组分分离的。

韩胜强等［12］以美西津为内标，将尿液碱化，以环己烷为萃取剂提取，以五氟苯甲酰氯为衍生化试剂，对尿液中的3，4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA）进行五氟苯甲酰衍生化，利用HP- 5色谱柱，NPD为检测器，进行GC分析，尿液中MDMA的检出限在4ng·mL-1。Djavanshir等［13］建立了一种无溶剂，灵敏高的GC/FID对尿液中甲基苯丙胺、苯丙胺和MDMA进行定性定量分析的方法，该方法利用了分子印迹聚合物（MIP），制成一种MAMP- MIP涂层的不锈钢针，将此针作为提取针，含有待测物的溶液缓慢通过提取针，将提取针直接进气相，FID作为检测器进行检测，方法的定性检测限是12ng· mL-1，定量检测限是40ng·mL-1，RSD是4.9%，人体尿液中苯丙胺类（MAMP）的回收率在81%～93%。

4.2气相色谱-质谱联用法（GC/MS）

气质联用（GC/MS）被广泛的应用于复杂组分的分离与鉴定，气相色谱主要是采用对比未知组分的保留时间与相同条件下标准物质的保留时间的方法来定性，这使得气相在分析复杂样品时准确性难以保证。质谱的基本原理是将样品分子置于高真空中，在离子源中受到高速电子流轰击或者强电场等作用，失去外层电子生成分子离子，或者化学键断裂生成各种碎片离子，然后在加速电场的作用下获得动能进入质量分析器，在电场和磁场的作用下，使其具有不同质荷比（m/z）的离子分离。GC/MS结合了GC的高分辨率和质谱的高灵敏度，是生物检材中药物及代谢产物进行定性定量分析的有效手段。

魏万里［14］在尿液中加入碳酸钾溶液，并以丙酸酐作为衍生化试剂，对尿液中的苯丙胺（AP）、甲基苯丙胺（MAP）、3，4-亚甲二氧基苯丙胺（MDA）、3，4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA）进行衍生化后，采取程序升温的方式，经GC- MS/MS分析，成功将尿液中的4中苯丙胺类药物分离开，方法的最低检出限在0.5ng·mL-1以下，RSD在7%以下，方法回收率较高。Folker等［15］建立了通过GC/MS同时对人体血液中甲基苯丙胺、苯丙胺、、MDA、MDMA和MDEA进行定性定量分析的方法，文中采用环己烷对血液进行萃取，利用全氟辛酰氯进行衍生化反应，经GC/MS，以SIM的模式进行分析，方法检出限平均在5ng·mL-1以下，定量检出限低于20ng·mL-1，日内精密度和日间精密度均低于7%。

4.3高效液相色谱-质谱联用法（LC/MS）

液相色谱-质谱联用技术可以检测各种不同类型的化合物，气相色谱-质谱联用技术能检测一些小分子化合物，难以检测挥发性差的热不稳定性物质。液相色谱-质谱联用技术是将分离性能优异的液相色谱法与灵敏性高的，能提供分子量和结构性质的质谱法相结合的现代分离技术，近年来广泛应用于生物、食品中药物和毒物等化合物的分析检测。LC/MS分析样品时无需进行衍生化，使用范围广，尤其适用于复杂基质中低含量组分的分析测定。

郭亚飞等［16］建立了一种LC- MS/MS对人体血液中甲基苯丙胺成分定性定量分析的方法，文中采用Oasis HLB萃取柱对血液中的甲基苯丙胺进行固相萃取，以甲醇作为淋洗液进行淋洗，经LC- MS/MS采用多反应监测模式（MRM）对血液中甲基苯丙胺成分定性定量分析，利用该方法测定血液中甲基苯丙胺含量在0.96～1000ng·mL-1浓度范围内呈良好的线性，回收率平均在92%以上，精密度小于6%。向平等［17］建立了血液、尿液和毛发中苯丙胺类和氯胺酮LC- MS/MS分析的一种方法，该方法通过稀释法和液液提取的前处理方法对检材进行前处理，应用两种不同的色谱柱，优化了LC- MS/MS的实验条件，通过这种方法分析毛发中甲基苯丙胺（MAP）、3，4-亚甲二氧基苯丙胺（MDA）的检出限在0.005～0.05ng·mg-1。María等［18］建立了一种利用LC- MS/MS同时测定头发中氯胺酮和苯丙胺、甲基苯丙胺、MDMA的方法，头发在0.01%的甲酸中超声处理4h，以分析物的氘代物为内标物，方法定性检出限和定量检出限分别是0.1和0.5ng·mL-1。

5　前景展望

苯丙胺类毒品由于合成简单，而且其身体的依赖性相对其他毒品（如海洛因）较小，所以在全球造成的滥用现象越来越严重，成为二十一世纪全世界范围内滥用最广泛的毒品。因此，生物检材中苯丙胺类毒品的检测研究也越来越引起分析工作者们的关注。

Allen［19］已经将超临界流体萃取法应用于头发中苯丙胺类药物的分析检测。超临界流体（SCF）是一种特殊的流体，处在超临界状态的流体同时具有液体和气体的性质，因此，这种流体有很好的溶解样品的能力，且扩散传质速度也快［20］超临界流体萃取（SFE）的原理是将SCF作为萃取剂，和所分析的样品混合，通过稍微改变这种混合体系的温度和压力，改变组分在超临界流体中的溶解度，将所要处理的样品中不同性质的组分选择性的分开，再改变体系的温度和压力，使超临界流体成为气体挥发掉，使溶解在超临界流体中的待测组分完全萃取出来。

在分离技术日趋发展的时代，将会有更多的前处理方法应用于生物检材中药物成分的提取；前处理设备将会更加先进；检测方法的分析时间更短，更快捷，特异性更强。

参考文献

［1］Cheung S，Nolte H，Otton SV，et al. Simultaneous gas chromatographic determination ofmethamphetamine and their p- hydroxylated metabolites in plasma and urine［J］. Journal of Chromatography B，1997，690（1- 2）：77- 87.

［2］姜宴，沈敏，赵子琴，等.毛发中甲基苯丙胺及代谢产物苯丙胺的分析研究［J］.法医学杂志，2000，6（4）：222- 227.

［3］沈敏，沈保华，向平.GC/MS/MS法在头发中毒品及代谢物的帅选分析中的应用［J］.质谱学报，2002，23（1）：11- 20.

［4］Arthur CL，Pawliszyn J.Solid phase microextraction with thermal desorption usingfused silica optical fibers［J］.Analytical Chemistry，1990，62（19）：2145- 2148.

［5］王东健，唐宗贵，郝家勇.固相微萃取在农药残留分析中的应用［J］.农产品加工.学刊，2011，（8）：109- 112.

［6］刘伟，沈敏.SPEM- GC/NPD法快速分析尿液中苯丙胺类化合物［J］.法医学杂志，1999，15（2）：89- 91.

［7］李宏森，黄克建，林翠梧，等.顶空固相微萃取与气质联用快速检测尿液中苯丙胺、甲基苯丙胺、MDA和MDMA［J］.广西大学学报，2007，32（3）：266- 269.

［8］张绍雨，黄增萍.尿中苯丙胺、甲基苯丙胺、MDA和MDMA的固相微萃取和GC/MS/SIM［J］.中国法医学杂志，2005，20（2）：86- 89.

［9］Camel V. Recent extraction techniques for solid matrices- supercritical fluid extraction，pressurized fluid extraction and microwave- assisted extraction：their potential and pitfalls［J］.Analyst，2001，126 （7）：1182- 1193.

［10］王继芬，孙洪峰，叶能胜，等.微波萃取-气相色谱法测定血液中的MDA和MDMA［J］.应用化学，2009，26（1）：116- 118.

［11］孙洪峰，谷学新，王继芬，等.微波萃取-气相色谱法测定血液中的甲基苯丙胺［J］.色谱，2007，25（4）：590- 593.

［12］韩胜强，刘霞，谭家镒，等.尿中3，4-亚甲二氧基甲基苯丙胺的五氟苯甲酰衍生化-氮磷检测气相色谱分析法［J］.刑事技术，2005，（6）：18- 20.

［13］Djavanshir D，Mir A，Saeed M，et al. Determination of methamphetamine，amphetamine and ecstasy by inside- needle adsorption trap based on molecularly imprinted polymer followed by GC- FID determination［J］. Microchimica Acta，2012，179（3）：209- 217.

［14］魏万里.GC- MS/MS法检测尿液中的苯丙胺类毒品成分［J］.公安大学学报，2002，（2）：33- 36.

［15］Folker W，Cornelia F，Jon S，et al. Development of a validated method for the simultaneous determination of amphetamine，methamphetamine and methylenedioxyamphetamines（MDA，MDMA，MDEA）in serum by GC- MS after derivatisation with perfluorooctanoyl chloride［J］.Accreditation and Quality Assurance，2007，12（7）：335- 342.

［16］郭亚飞，王俊伟.HPLC- MS/MS检验人血浆中甲基苯丙胺［J］.分析测试学报，2005，24：79- 81.

［17］向平，卓先义，沈保华，等.生物检材中苯丙胺类兴奋剂和氯胺酮的LC- MS/MS分析［J］.中国法医学杂志.2006，21（3）：149- 152.

［18］María J，Maria L，Ana M，et al. Determination of ketamine and amphetamines in hair by LC/MS/MS［J］. Analytical and Bioanalytical Chemistry，2009，395：2547.

［19］Allen DL，Oliver JS. The use ofsupercritical fluid extraction for the determination of amphetamines in hair［J］.Forensic science international，2000，107（1- 3）：191- 199.

［20］赵东胜，刘桂敏，吴兆亮.超临界流体萃取技术研究与应用进展［J］.天津化工，2001，21（3）：10- 12.

Analysis of amphetamines in biological material

ZHONG Jian-jun，SUN Hui-hui
（Dezhou Public Security Bureau of Shandong Province，Dezhou 25300）

Abstract：The pre-treatment methods and analytical technologies for amphetamines in biological material was reviewed. This essay introduced extraction methods，such as Liquid-liquid Extraction，Solid-Phase Micro-Extraction and Microwave Assisted Extraction. The sample was determined by GC，GC/MS and LC/MS.

Key words：biological material；amphetamines；analysis

中图分类号：D918.93

文献标识码：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160648

收稿日期：2016- 03- 29

作者简介：仲建军（1975-），男，学士，主检法医师，1999年毕业于山东师范大学化学专业，研究方向：法医毒理学。

通讯作者：孙会会（1987-），女，硕士研究生，助理工程师，研究方向：毒物、毒品检验。