食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證技術(shù)研究進(jìn)展

毛 婷，路 勇，姜 潔，張衛(wèi)民，馮 楠（北京市食品安全監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心，北京 100041）

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食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證技術(shù)研究進(jìn)展

毛 婷，路 勇，姜 潔，張衛(wèi)民，馮 楠
（北京市食品安全監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心，北京 100041）

摘 要：食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)，指食品安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定之外的、尚未被認(rèn)知的化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)隱患，是當(dāng)前影響食品安全的重要問(wèn)題，也是食品安全監(jiān)管的重點(diǎn)。本文從通用型前處理技術(shù)、高通量?jī)x器篩查確證技術(shù)以及篩查確證數(shù)據(jù)庫(kù)三方面，系統(tǒng)闡述食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證技術(shù)的現(xiàn)狀和成果，并對(duì)該領(lǐng)域未來(lái)的研究趨勢(shì)作出展望。

關(guān)鍵詞：食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)；通用型前處理技術(shù)；高通量?jī)x器篩查確證技術(shù)；數(shù)據(jù)庫(kù)

引文格式：

毛婷,路勇,姜潔,等.食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品科學(xué),2016,37(5):245-253.

MAO Ting,LU Yong,JIANG Jie,et al.Recent advances in rapid screening and confirmation methods for the risk of unknown chemical substances in foods[J].Food Science,2016,37(5):245-253.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605043.http://www.spkx.net.cn

食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)指食品安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定之外的、尚未被認(rèn)知的化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)隱患。其主要來(lái)源有三方面：一是食品行業(yè)誠(chéng)信道德體系建設(shè)滯后，某些從業(yè)者在食品生產(chǎn)加工過(guò)程中添加非食用物質(zhì)、濫用農(nóng)獸藥和食品添加劑等；二是食品新原料、新添加劑、新包裝材料、新生產(chǎn)技術(shù)工藝的不合理應(yīng)用、不可預(yù)測(cè)的環(huán)境污染以及食品技術(shù)性制假售假手段的不斷翻新，帶來(lái)新的食品安全問(wèn)題；三是食品供應(yīng)鏈的全球化、復(fù)雜化大大增加了引入新食品安全風(fēng)險(xiǎn)的可能性[1]。食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)不可預(yù)測(cè)、復(fù)雜多變，有的甚至發(fā)展為區(qū)域性、系統(tǒng)性和全行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定，如“三聚氰胺事件”、“臺(tái)灣塑化劑事件”、“新西蘭奶粉雙氰胺事件”等。對(duì)食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施有效監(jiān)控成為各國(guó)食品安全監(jiān)管部門(mén)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是衡量一個(gè)國(guó)家食品安全科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證技術(shù)是利用檢驗(yàn)檢測(cè)手段，快速篩查并精準(zhǔn)確認(rèn)出未知風(fēng)險(xiǎn)涉及的有毒有害化學(xué)物質(zhì)，由此實(shí)施相應(yīng)控制行為，避免風(fēng)險(xiǎn)的蔓延。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外不少研究者以實(shí)現(xiàn)高通量、高靈敏度、高準(zhǔn)確性的篩查確證為主線(xiàn)，通過(guò)學(xué)科融合和協(xié)同創(chuàng)新，綜合運(yùn)用分析化學(xué)、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息學(xué)等多學(xué)科前沿手段，加大對(duì)通用型前處理技術(shù)、高通量?jī)x器篩查確證技術(shù)和針對(duì)性強(qiáng)、信息量大的篩查確證數(shù)據(jù)庫(kù)的攻關(guān)，促使食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)篩查確證手段更加先進(jìn)、方法更加完善、效能更加突出。本文全面分析和評(píng)價(jià)了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證技術(shù)，對(duì)該領(lǐng)域未來(lái)的研究趨勢(shì)提出建議并作出展望，為使政府相關(guān)部門(mén)能更加高效監(jiān)控食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)提供一定的參考意見(jiàn)。

1　通用型前處理技術(shù)

食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)涉及的有害物質(zhì)往往是尚未被監(jiān)測(cè)到的、不在食品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，故前處理技術(shù)必須具備通用性，確保盡可能多的不同種類(lèi)、不同理化性質(zhì)的物質(zhì)被提取、凈化。目前這類(lèi)通用型技術(shù)主要包括快速、簡(jiǎn)便、便宜、高效、耐用及安全的樣品處理技術(shù)（quick,easy,cheap,effective,rugged,and safe，QuEChERS）[2-3]、分級(jí)提取凈化技術(shù)[4]、固相微萃取技術(shù)（solid phase microextraction，SPME）[5]、在線(xiàn)固相萃取技術(shù)（on-line solid-phase extraction，on-line SPE）[6]以及渦流色譜技術(shù)（turbulent flow chromatography，TFC）[7]。

QuEChERS方法是在基質(zhì)固相分散萃取方法基礎(chǔ)上建立的一種更通用的方法。傳統(tǒng)的QuEChERS方法一般采用乙腈、乙酸乙酯等提取樣品，加入硫酸鎂、氯化鈉、氯化鎂等或鹽類(lèi)混合物促使樣品鹽析分層，上清液加入N-丙基乙二胺（primary secondary amine，PSA）、C18、佛羅里硅土、石墨化炭黑等吸附劑和無(wú)水硫酸鎂凈化分離后進(jìn)行儀器分析。QuEChERS方法廣泛應(yīng)用于蔬菜、水果、谷物等食品中農(nóng)藥多殘留的檢測(cè)，可對(duì)數(shù)百種農(nóng)殘進(jìn)行同步分離凈化[8-9]，并成為美國(guó)分析化學(xué)家協(xié)會(huì)（Association of Official Analytical Chemists，AOAC）的官方檢測(cè)方法和歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)方法。

近年來(lái)，QuEChERS方法運(yùn)用范圍得到進(jìn)一步拓展，可同步篩查牛奶、雞肉、魚(yú)肉、蝦肉、動(dòng)物組織等樣品中十幾種至數(shù)十種獸藥，覆蓋磺胺類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、苯并咪唑類(lèi)、阿維菌素類(lèi)、激素類(lèi)等[3,10-13]。動(dòng)物源性樣品基質(zhì)復(fù)雜，其中脂肪、蛋白質(zhì)含量高，一些樣品中還存在陽(yáng)離子等雜質(zhì)，干擾較大。因此，在運(yùn)用QuEChERS方法進(jìn)行獸藥多殘留提取凈化時(shí)，通常需結(jié)合實(shí)際樣品情況對(duì)提取或凈化程序加以改進(jìn)，以確保不同類(lèi)別、理化性質(zhì)存在差異的物質(zhì)均有較好回收率。研究表明，控制pH值對(duì)提取步驟非常重要，在酸性條件下提取，可提高獸藥的回收率[10]。對(duì)于乳制品，使用加入Na2EDTA的酸性乙腈（含體積分?jǐn)?shù)為1%的甲酸）作為提取液，既不影響磺胺類(lèi)、喹諾酮類(lèi)等獸藥提取效率，還可抑制四環(huán)素類(lèi)與樣品中陽(yáng)離子的螯合，增強(qiáng)土霉素、金霉素和四環(huán)素的提取效果[11]。而乙腈中加水則可加大均質(zhì)樣品的分散程度，提高回收率[3]。Abdallah等[3]用QuEChERS方法對(duì)動(dòng)物組織中22 種極性差別較大的磺胺類(lèi)藥物及其代謝物進(jìn)行提取時(shí)，比較了酸化水、乙腈、甲醇和三者的混合物的提取效果，最終確定乙腈和水體積比為75∶25時(shí)，磺胺類(lèi)藥物及其代謝物均有較好的回收率。在凈化劑選取方面，PSA通常用于去除提取液中的脂類(lèi)和糖類(lèi)物質(zhì)；C18及中性氧化鋁具有良好的除脂能力，但C18對(duì)一些獸藥如喹諾酮類(lèi)有吸附作用；石墨化炭黑用于去除葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素等色素成分，對(duì)含苯環(huán)官能團(tuán)的化合物有較強(qiáng)的吸附作用，較少用于動(dòng)物源性樣品[12]。研究者可根據(jù)樣品基質(zhì)和目標(biāo)化合物情況，開(kāi)展優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，選取單一凈化劑或凈化劑組合以到達(dá)最佳效果。此外，β-受體激動(dòng)劑類(lèi)獸藥在動(dòng)物組織中呈結(jié)合態(tài)和游離態(tài)2 種形態(tài)，需采用酶解方法使結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)從而測(cè)定殘留總量。對(duì)于這類(lèi)獸藥，運(yùn)用QuEChERS方法受到一定限制。

除農(nóng)獸藥殘留外，QuEChERS方法還被報(bào)道用于檢測(cè)水產(chǎn)品中多環(huán)芳烴類(lèi)、貝類(lèi)毒素和嬰幼兒谷基輔助食品中真菌毒素等多殘留檢測(cè)[2,14-15]。提取劑以乙腈或乙腈-水體系效果較好，真菌毒素在堿性溶劑中穩(wěn)定性變差，其提取液為酸性時(shí)可進(jìn)一步增加回收率[15]；凈化時(shí)通常選用C18吸附劑，而對(duì)脂肪含量高的樣品則采用Florisil和C18的混合萃取劑效果更佳[2]。

分級(jí)提取凈化技術(shù)主要利用不同性質(zhì)的溶劑和凈化方法對(duì)樣品進(jìn)行分級(jí)提取和凈化，涵蓋了由非極性到強(qiáng)極性的化合物提取范圍。研究者一般按照弱極性、中等極性、強(qiáng)極性3 個(gè)組別，在提取方面，采用親脂性溶劑（正己烷等）、中等極性溶劑（乙腈乙酸、乙腈等）、親水性溶劑（甲醇-氨水、有機(jī)溶劑含量較低的水溶液等）逐一提??；在凈化方面，每一級(jí)對(duì)應(yīng)的凈化手段也不盡相同。根據(jù)該級(jí)提取物化學(xué)性質(zhì)的特點(diǎn)，選取凝膠滲透色譜凈化、固相萃取等不同方式，使各級(jí)凈化方法適用于化合物范圍的并集，以避免凈化過(guò)程造成未知添加物的丟失[4,16]。與QuChERS方法相比較，分級(jí)提取凈化技術(shù)更適合同步分析極性范圍差別大的多種化合物，如禁、限用合成色素、動(dòng)物源性食品中有機(jī)小分子污染物等[4,16-17]。

SPME是在一根纖細(xì)的熔融石英纖維表面涂布一層高分子聚合物作為萃取介質(zhì)，將萃取頭直接浸入樣品溶液或插入密閉樣品瓶中頂空進(jìn)行萃取[5]?，F(xiàn)有研究多采用頂空固相微萃取與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法同步分析復(fù)雜基體中多類(lèi)揮發(fā)性或半揮發(fā)性物質(zhì)，也可用于食品包裝材料中揮發(fā)性未知物的篩查[18-19]。磁力攪拌棒吸附萃?。╯tir bar sorptive extraction，SBSE）是在SPME基礎(chǔ)上發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，具有更大的固定相體積、更低的檢出限和更高的回收率[18]，已運(yùn)用于果蔬、嬰幼兒食品、飲料、果醬等食品樣品中揮發(fā)性化合物、農(nóng)藥和防腐劑的檢測(cè)[20-23]。受限于商業(yè)化涂層，該技術(shù)現(xiàn)階段主要用于非極性和弱極性化合物的吸附萃取，還需進(jìn)一步研發(fā)新的涂層、萃取模式和裝置，以適用于極性物質(zhì)的分析，以及不同性質(zhì)（如沸點(diǎn)、極性） 物質(zhì)的同步分析[21,24]。

on-line SPE是通過(guò)閥切換實(shí)現(xiàn)的一種樣品在線(xiàn)富集和凈化技術(shù)，通常配有兩個(gè)泵。樣品先通過(guò)自動(dòng)進(jìn)樣器連續(xù)注入到在線(xiàn)固相萃取小柱上，用于樣品的萃取富集和凈化，再用上樣泵流動(dòng)相進(jìn)行梯度凈化后，通過(guò)閥切換用分析泵流動(dòng)相將待測(cè)物沖洗至分析柱上進(jìn)行分析[25]。該法常與液相色譜、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，主要用于飲用水、飲料等液體樣品中農(nóng)殘、環(huán)境污染物的高通量分析，也用于牛排、豬排等熟食中多環(huán)芳烴和醛類(lèi)的分析[6,25-26]。on-line SPE主要有減少操作步驟、縮短分析時(shí)間、提高方法的重現(xiàn)性和靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，適用于萃取條件較成熟的前處理方法，不適于條件還需優(yōu)化、過(guò)程需人工干預(yù)的情況。

TFC技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展了on-line SPE，其運(yùn)用渦流擴(kuò)散和化學(xué)作用相結(jié)合的原理，排除大分子干擾物，目標(biāo)分析物被保留在固相萃取柱上，最終洗脫至液相系統(tǒng)進(jìn)行分離測(cè)定或直接進(jìn)質(zhì)譜測(cè)定。該技術(shù)應(yīng)用模式有：?jiǎn)沃Ｊ?、雙柱模式和多柱模式，以雙柱模式較多[7,27]（圖1）。該技術(shù)最先運(yùn)用于生物樣品的前處理[28]，現(xiàn)已逐步運(yùn)用于牛奶、蜂蜜等樣品中獸藥殘留、多酚物質(zhì)的檢測(cè)[27,29-30]。王彩娟[7]建立了一種基于渦流色譜凈化原理的在線(xiàn)分析方法，用于牛奶中磺胺類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、β-內(nèi)酰胺類(lèi)、苯并咪唑類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、鎮(zhèn)靜劑類(lèi)和激素類(lèi)等共88 種藥物的同時(shí)檢測(cè)。研究中詳細(xì)討論了吸附劑、上樣溶劑、上樣流速、洗脫溶劑優(yōu)化選擇過(guò)程，采用Cyclone（50.0 mm×1.0 mm）柱為凈化柱；上樣溶劑為水；上樣流速為4 mL/min；洗脫溶劑為體積分?jǐn)?shù)0.1%的甲酸-乙腈（體積比為4∶6）時(shí)分析物均得到最好的保留和提取。

圖1　雙柱模式渦流色譜技術(shù)原理圖[[2277]]Fig.1 Turboflow technology in a coupled-column mode[27]

在未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查實(shí)際工作中往往聯(lián)合使用上述方法，對(duì)樣品進(jìn)行全面的、非選擇性的提取，防止未知物的丟失，但同時(shí)也帶來(lái)了基質(zhì)效應(yīng)，使分析背景更為復(fù)雜。因此，在后續(xù)進(jìn)行的儀器分析方面，需采用高通量高分辨檢測(cè)技術(shù)，既可同時(shí)篩查多類(lèi)物質(zhì)，也能降低樣品基質(zhì)的干擾。

2　高通量?jī)x器篩查確證技術(shù)

傳統(tǒng)的用于未知物鑒別的方法包括紅外光譜法、紫外光譜法、質(zhì)譜法以及核磁共振技術(shù)（nuclear magneticresonance，NMR）。紅外光譜、紫外光譜雖然在食品摻假和食品中未知物質(zhì)篩查方面有一定運(yùn)用[31-34]，但總體而言受基質(zhì)干擾較為明顯，痕量成分分析時(shí)的可靠性、靈敏度和選擇性有待提高[33]。高分辨質(zhì)譜質(zhì)量范圍寬、分辨率和質(zhì)量測(cè)量精度較高，并且在全掃描的模式下，也有極高的靈敏度，在一次運(yùn)行中可實(shí)現(xiàn)幾百種甚至上千種物質(zhì)的篩查[35]，成為食品安全化學(xué)性未知風(fēng)險(xiǎn)快速篩查的重要手段。此外，核磁共振技術(shù)特別是核磁共振氫譜在測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)信息時(shí)，具有無(wú)破壞性、無(wú)偏向性以及測(cè)定快速等特點(diǎn)[36]，這種無(wú)歧視的測(cè)量允許檢驗(yàn)人員在篩查樣品時(shí)事先假設(shè)樣品中存在任何性質(zhì)的污染。因此，該方法被一些學(xué)者結(jié)合模式識(shí)別的方法用來(lái)檢測(cè)惡意和意外污染[37]。故有必要對(duì)質(zhì)譜以及核磁共振技術(shù)進(jìn)行探討。

2.1質(zhì)譜技術(shù)

2.1.1基于飛行時(shí)間質(zhì)譜（time-of-flight mass spectrometry，TOF-MS）的快速篩查確證技術(shù)

TOF-MS分辨率在10 000 FWHM以上，超高分辨的TOF-MS產(chǎn)品的分辨率能達(dá)到60 000 FWHM。TOF-MS質(zhì)量精度在3×10－6以?xún)?nèi)。但僅使用TOF-MS獲得的化合物碎片信息有限，影響了對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中未知物的結(jié)構(gòu)解析[35]。因此，常用飛行時(shí)間質(zhì)譜與四極桿質(zhì)譜、離子阱質(zhì)譜聯(lián)用，進(jìn)一步獲得MS2甚至MSn信息，提高未知物鑒定的可靠性。

四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜（quadrupole-TOF-MS）是將四極桿質(zhì)譜與飛行時(shí)間質(zhì)譜進(jìn)行串聯(lián)，在選擇性離子檢測(cè)模式下，四極桿將單一選擇性目標(biāo)離子送入兩質(zhì)譜間的碰撞活化室，通過(guò)碰撞誘導(dǎo)解離（collision-induced dissociation，CID），加速后進(jìn)入TOF離子漂移管，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分離[38]。Thurman等[39]首次建立了聯(lián)合使用高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜（LC-Q-TOF-MS）和高效液相色譜-離子阱質(zhì)譜（high performance liquid chromatography-ion trap mass spectrometry，HPLC-IT-MS），結(jié)合商業(yè)化數(shù)據(jù)庫(kù)（如默克索引或ChemIndex數(shù)據(jù)庫(kù)）對(duì)西紅柿中未知農(nóng)藥篩查鑒定的方法。其實(shí)驗(yàn)步驟為：1）利用Q-TOF-MS在全掃描模式下獲得未知物的準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)和元素組成信息，利用軟件推斷出質(zhì)量誤差3×10－6內(nèi)的分子式，并結(jié)合元素組成和同位素豐度進(jìn)一步縮小候選物范圍；2）根據(jù)分子式利用商業(yè)化數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)檢索，初步鎖定化合物；3）利用HPLC-IT-MS獲得碎片離子的裂解途徑信息，與Q-TOF-MS的CID質(zhì)譜圖比對(duì)，以驗(yàn)證Q-TOF-MS檢測(cè)結(jié)果的合理性；4）綜合分析上述結(jié)果確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)。Picó等[40]采用超高效液相色譜串聯(lián)四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜（UPLC-Q-TOF-MS）對(duì)梨提取物中的多菌靈、抑霉唑和乙氧喹進(jìn)行了篩查和確證分析，通過(guò)精確質(zhì)量數(shù)測(cè)定和碎片離子信息確認(rèn)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確鑒定。在篩查分析時(shí)還發(fā)現(xiàn)了塑料和乳膠添加劑，該化合物可能來(lái)源于包裝材料的遷移，展現(xiàn)了Q-TOF-MS對(duì)未知物和代謝物的分析能力。Nerin等[19]利用UPLC-Q-TOF-MS對(duì)食品包裝材料中未知風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行篩查。在低碰撞能量下獲取物質(zhì)母離子信息，推斷準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)，與ChemSpider商業(yè)化譜庫(kù)檢索比對(duì)，并結(jié)合高碰撞能量下該物質(zhì)二級(jí)質(zhì)譜圖中化合物碎片信息確認(rèn)未知物為可能來(lái)自膠黏劑的環(huán)內(nèi)酯物質(zhì)。

總體而言，影響Q-TOF-MS定性準(zhǔn)確性的因素包括電離方式、離子化參數(shù)如錐孔電壓、臨界電壓、碰撞能量及質(zhì)量窗口范圍[19]、質(zhì)量誤差等。在定量方面，Q-TOF-MS曾被詬病動(dòng)態(tài)范圍較窄，僅在兩個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)保持良好的線(xiàn)性[40]。隨著Q-TOF-MS技術(shù)進(jìn)一步完善和發(fā)展，目前Q-TOF-MS能在4～5 個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)保持良好的線(xiàn)性，對(duì)大多數(shù)物質(zhì)的檢出限可達(dá)μg/kg。但與三重四極桿質(zhì)譜相比，Q-TOF-MS定量靈敏度稍差一些。

離子阱飛行時(shí)間質(zhì)譜（IT-TOF-MS）將離子阱質(zhì)譜與飛行時(shí)間質(zhì)譜進(jìn)行串聯(lián)，把離子阱多級(jí)碎裂功能與飛行時(shí)間質(zhì)譜高分辨率、高質(zhì)量精度相結(jié)合，對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中的未知化合物具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)鑒定能力。胡莉等[41]聯(lián)合運(yùn)用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、超快速液相色譜儀-二極管陣列檢測(cè)器-離子阱-飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜儀（UFLCPDA-MS-IT-TOF）對(duì)“染色橙子”中的未知著色劑進(jìn)行鑒定。首先通過(guò)紫外光譜獲得未知著色劑特征吸收波長(zhǎng)信息。結(jié)合該信息，利用液相色譜分離，二極管陣列檢測(cè)器（photo-diode array，PDA）分析可知其出峰時(shí)間。以此為基礎(chǔ)，質(zhì)譜檢測(cè)判斷未知著色劑與其他干擾物質(zhì)是否分離。在確定分離后，對(duì)未知著色劑進(jìn)行多級(jí)質(zhì)譜分析，得到其分子離子峰和五級(jí)質(zhì)譜碎片，推導(dǎo)獲得該物質(zhì)裂解途徑，并使用分子式軟件預(yù)測(cè)未知著色劑分子式。綜合分析上述結(jié)果，最后定性用于“染色橙子”的未知著色劑為“橘紅2號(hào)”。

2.1.2基于靜電場(chǎng)軌道阱高分辨質(zhì)譜（orbitrap mass spectrometry，orbitrap-MS）的快速篩查確證技術(shù)

對(duì)于基質(zhì)復(fù)雜的樣品如肉制品等進(jìn)行篩查時(shí)，復(fù)雜背景的干擾和一些等壓物的共流出，影響了未知化合物的質(zhì)量測(cè)量準(zhǔn)確度，需要分辨率更高的檢測(cè)手段[42]。Orbitrap-MS是一種新型的高分辨質(zhì)量分析器，其分辨率超過(guò)100 000 FWHM，質(zhì)量精度在2×10－6以?xún)?nèi)[43-46]。相較TOF-MS，Orbitrap-MS能夠更好地區(qū)分背景基質(zhì)干擾物，降低對(duì)樣品前處理的要求，故越來(lái)越多的研究者致力于運(yùn)用其開(kāi)展肉制品、乳制品和蜂蜜等樣品中未知風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證技術(shù)的研究[42,47]。目前運(yùn)用較多的Orbitrap-MS主要有四極桿靜電場(chǎng)軌道阱組合質(zhì)譜（Q exactive orbitrap MS）和線(xiàn)性離子阱靜電場(chǎng)軌道阱組合質(zhì)譜（linear-ion trap/orbitrap high resolution mass specyrometry，LTQ orbitrap MS）。

Q Exactive Orbitrap系統(tǒng)是將四極桿質(zhì)譜的離子過(guò)濾與Orbitrap高分辨準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，在一定程度上改善了高分辨質(zhì)譜的定量效果，同時(shí)提供高達(dá)140 000 FWHM的分辨率，不僅可對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中未知化合物和代謝物進(jìn)行篩選、鑒定，還可獲得有較高靈敏度的定量結(jié)果[48]。對(duì)于未知物的鑒定，可先采用Q Exactive的正負(fù)切換不分段全掃描模式，一次進(jìn)樣同時(shí)采集不同離子化極性下的數(shù)據(jù)，以兼顧各種不同的化合物，采集盡可能多的物質(zhì)。再由高能誘導(dǎo)裂解（higher energy collision induced dissociation，HCD）碎裂后獲得豐富的碎片離子信息，用于結(jié)構(gòu)鑒定。根據(jù)精確質(zhì)量數(shù)、同位素分布、二級(jí)質(zhì)譜圖相關(guān)性等，多角度對(duì)未知物進(jìn)行定性分析[46]。然而，在優(yōu)化質(zhì)譜條件時(shí)，分辨率太高會(huì)使靈敏度受到影響。因此，分析樣品時(shí)，分辨率的選擇上應(yīng)與靈敏度平衡，一般在70 000 FWHM時(shí)即可獲得高分辨率，又能達(dá)到較高的靈敏度。

不少研究者將Q Exactive Orbitrap用于農(nóng)獸藥及其代謝物的快速篩查確證中。Jia Wei等[49]利用液相色譜-電噴霧-四極桿-Orbitrap高分辨率質(zhì)譜（UPLC-ESI-QOrbitrap）建立了同時(shí)分析嬰兒食品中333 種農(nóng)藥和藥物殘留的方法，并利用基質(zhì)加標(biāo)曲線(xiàn)消除了基質(zhì)對(duì)鹽酸左旋咪唑、阿苯達(dá)唑等物質(zhì)的影響，該方法線(xiàn)性范圍為0.1～1 000 μg/kg，最低檢出限為0.01～5.35 μg/kg。利用該方法在一些樣品中篩查出替米考星、芬苯達(dá)唑、酒石酸泰樂(lè)菌素和噻菌靈。Vanhaecke等[42]建立了利用Q Exactive Orbitrap篩查肉制品中合成類(lèi)固醇類(lèi)激素的方法，認(rèn)為在50 000 FWHM時(shí)該方法的靈敏度、檢出限接近運(yùn)用三重四極桿質(zhì)譜（triple quadrupole mass spectroscopy，QqQ-MS）的檢測(cè)結(jié)果。一些研究者還注意到Q Exactive Orbitrap分析時(shí)會(huì)出現(xiàn)離子抑制現(xiàn)象，主要由于其離子源后起離子聚焦作用的C-trap捕捉到大量基質(zhì)中的多電荷蛋白質(zhì)而過(guò)飽和，引起低質(zhì)量離子的損失[50-51]。這種現(xiàn)象可通過(guò)優(yōu)化前處理過(guò)程或利用基質(zhì)曲線(xiàn)校正解決。Bignardi等[52]運(yùn)用UPLC-ESI-Q-Orbitrap對(duì)聚碳酸酯塑料制成的食品接觸材料中有毒有害物質(zhì)進(jìn)行目標(biāo)分析和非目標(biāo)分析，識(shí)別降解產(chǎn)物、有機(jī)著色劑等。為達(dá)到分析目的，采用數(shù)據(jù)依賴(lài)性采集下正負(fù)切換全掃描模式，識(shí)別溶劑黃184、溶劑黃232、溶劑紅179和溶劑紅135這4 種有機(jī)染料以及雙酚A聚碳酸酯溶解產(chǎn)物。

LTQ Orbitrap兼有離子阱和高分辨質(zhì)譜檢測(cè)的能力，離子阱的多級(jí)質(zhì)譜可得到結(jié)構(gòu)碎片，高分辨譜圖可得到分子式，對(duì)于異構(gòu)體和結(jié)構(gòu)類(lèi)似物的鑒定提供了全面的數(shù)據(jù)[45]。故LTQ-Orbitrap-MS 在同分異構(gòu)體的確證上具有突出優(yōu)勢(shì)。Lehner等[53]運(yùn)用LTQ-Orbitrap分析嬰幼兒食品中真菌毒素并同時(shí)篩選200 種代謝物，還針對(duì)大量的潛在代謝物開(kāi)發(fā)了同時(shí)篩選方法，展示了LTQ-Orbitrap在分析未知物方面的能力。

2.1.3未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)質(zhì)譜篩查確證工作流程

對(duì)樣品中未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行質(zhì)譜篩查確證時(shí)，通常工作流程為：1）利用通用型前處理技術(shù)對(duì)樣品提取凈化后，采用高分辨質(zhì)譜在全掃描方式下得到未知化合物的一級(jí)質(zhì)譜圖，包含精確分子質(zhì)量、同位素分布（如碳、氯、溴、硫等元素）等信息；2）采取CID模式，進(jìn)一步獲得未知化合物的二級(jí)質(zhì)譜，包含碎片離子信息。根據(jù)一級(jí)質(zhì)譜結(jié)果結(jié)合保留時(shí)間、同位素分布、化合物裂解規(guī)律等，與商業(yè)化譜庫(kù)或自建數(shù)據(jù)庫(kù)檢索比對(duì)，對(duì)復(fù)雜背景下未知化合物進(jìn)行快速篩查和精準(zhǔn)確認(rèn)，具體流程見(jiàn)圖2。

圖2　食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)質(zhì)譜快速篩查確證工作流程Fig.2 Work flow of rapid screening and confirmation methods by MASS for the risk of unknown chemical substances in foods

上述工作中有幾個(gè)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。一是高分辨質(zhì)譜的質(zhì)量精度和分辨率，應(yīng)能夠?qū)⒋郎y(cè)物與相同質(zhì)量的基質(zhì)中其他物質(zhì)或代謝物區(qū)分；二是數(shù)據(jù)采集技術(shù)能夠準(zhǔn)確、全面獲得足夠的碎片離子信息，如采用數(shù)據(jù)依賴(lài)采集、碰撞能量梯度采集等采集方式。

2.2核磁共振技術(shù)

核磁共振技術(shù)是最常用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定的一種有效手段，20世紀(jì)80年代開(kāi)始用于食品安全領(lǐng)域，近年來(lái)隨著高磁場(chǎng)核磁共振商業(yè)化儀器設(shè)備以及數(shù)據(jù)分析收集手段的不斷改進(jìn)，核磁共振氫譜（1H-NMR）和核磁共振碳譜（13C-NMR）已廣泛用于食品質(zhì)量控制、食品溯源和蜂蜜、橄欖油、飲料等食品真?zhèn)蔚蔫b別研究[54-56]。

在食品有毒有害物質(zhì)篩查方面，核磁共振技術(shù)主要存在兩個(gè)方面瓶頸：一是食品中毒害物質(zhì)濃度非常低，即使使用高分辨核磁共振技術(shù)來(lái)分析，靈敏度有時(shí)仍然難以滿(mǎn)足需求；二是核磁共振技術(shù)對(duì)樣品純度要求高，食品基質(zhì)復(fù)雜，應(yīng)用1H-NMR 技術(shù)測(cè)定復(fù)雜混合物的化學(xué)信息時(shí)，所獲得的圖譜中信號(hào)往往嚴(yán)重重疊，不利于結(jié)構(gòu)鑒定。目前，尚不能利用核磁共振技術(shù)直接鑒定食品混合物中單個(gè)組分的結(jié)構(gòu)，只能獲得某些物質(zhì)的特征結(jié)構(gòu)信息，結(jié)合其他設(shè)備如高分辨質(zhì)譜分析結(jié)果，綜合判定或者結(jié)合模式識(shí)別的方法，從復(fù)雜的數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵信息，識(shí)別污染物。

Charlton等[37]運(yùn)用布魯克500 MHz超導(dǎo)核磁共振譜儀利用氫核磁共振技術(shù)對(duì)碳酸飲料的組分進(jìn)行全面的分析并將所獲得的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)矩陣，再進(jìn)一步采用簇類(lèi)獨(dú)立軟模式法識(shí)別的方法（soft independent modeling of class analogy，SIMCA）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別出碳酸飲料中含有百草枯、對(duì)甲苯酚、草甘膦等污染物。這種評(píng)估復(fù)雜矩陣構(gòu)成，識(shí)別化合物的模式也適合快速檢測(cè)未知的污染物。Anibal等[54]利用高分辨氫核磁共振技術(shù)和偏最小二乘判別分析（partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA）模式識(shí)別的方法來(lái)篩查咖喱、姜黃、辣椒粉等商業(yè)烹飪調(diào)料中是否摻有蘇丹染料（蘇丹Ⅰ～Ⅳ）。

隨著核磁共振技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，很多分離手段能與NMR技術(shù)聯(lián)用，如高效液相色譜-核磁共振聯(lián)用（HPLC-NMR）、液相色譜-質(zhì)譜-核磁共振波譜（HPLCMS-NMR）聯(lián)用、超臨界流體萃取-核磁共振（SFENMR）聯(lián)用等[57]，這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜樣品中化合物的分離純化和分析，有助于未知成分鑒定。此外，超低溫探頭的出現(xiàn)將核磁共振技術(shù)檢出限大幅降低[57]，將有力促進(jìn)核磁共振技術(shù)在食品中有毒有害物質(zhì)篩查領(lǐng)域的運(yùn)用。

3 篩查確證數(shù)據(jù)庫(kù)

由于食品基質(zhì)復(fù)雜、干擾性大、可能引入其他物質(zhì)多、添加濃度范圍寬，即使是高分辨質(zhì)譜、核磁共振分析儀對(duì)食品中未知物進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定仍是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。采集后的數(shù)據(jù)處理非常重要，除了需要研究人員具有豐富的化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定知識(shí)外，還需借助智能化軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析以提高鑒定工作效率和準(zhǔn)確度。

目前，高分辨質(zhì)譜的商業(yè)化軟件如Agilent MassHunter、Waters MassLynx、Thermo Scientific Mass Frontier等普遍具備構(gòu)建譜圖、譜圖樹(shù)、結(jié)構(gòu)、裂解機(jī)理、實(shí)驗(yàn)條件等數(shù)據(jù)庫(kù)功能，對(duì)數(shù)據(jù)可進(jìn)行智能化比較和快速篩選，并允許用戶(hù)創(chuàng)建自定義的譜圖庫(kù)和實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)共享譜圖庫(kù)。同時(shí)，這些軟件還具有去卷積功能，有效扣除背景，對(duì)分析鑒定低濃度物質(zhì)有很大幫助。還有一些數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可針對(duì)性的檢測(cè)到微量代謝物和碎片離子，便于推斷碎裂途徑而最終確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

為使未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證工作更有針對(duì)性、科學(xué)性和實(shí)效性，食品安全技術(shù)保障部門(mén)和研究者在轉(zhuǎn)化、運(yùn)用高分辨質(zhì)譜篩查技術(shù)時(shí)，結(jié)合監(jiān)管工作實(shí)際和監(jiān)管重點(diǎn)，利用軟件對(duì)質(zhì)譜譜圖相關(guān)信息和化合物基礎(chǔ)信息等進(jìn)行編輯，建立了基于高分辨質(zhì)譜的具有實(shí)用性、可重復(fù)性的數(shù)據(jù)庫(kù)，提供快速信息化檢索和比對(duì)，提升鑒定未知化合物的速度和準(zhǔn)確性。質(zhì)譜譜圖相關(guān)信息包括運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在儀器上獲得的一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜圖，并帶有保留時(shí)間、離子采集模式、碰撞能量、離子源等信息?；衔锘A(chǔ)信息包括化合物的化學(xué)物質(zhì)登錄號(hào)（chemical abstracts service，CAS）、中英文名、分子式、精確分子質(zhì)量、化學(xué)結(jié)構(gòu)式等信息[55]。篩查時(shí)在設(shè)好保留時(shí)間與質(zhì)量數(shù)偏差閾值的基礎(chǔ)上，利用軟件從精確分子、離子質(zhì)量、同位素分布、保留時(shí)間、碎片離子質(zhì)量及裂解方式四方面比較未知化合物和數(shù)據(jù)庫(kù)已有信息而自動(dòng)鑒定[13]。表1列出了國(guó)內(nèi)外篩查確證數(shù)據(jù)庫(kù)研究進(jìn)展[58-62]。這些數(shù)據(jù)庫(kù)均以農(nóng)獸殘留、藥物、非法添加物、工業(yè)染料等高風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)篩查為重點(diǎn)，以智能化分析處理技術(shù)為手段，同時(shí)考慮到數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)放性，利用先進(jìn)的信息技術(shù)，將譜庫(kù)進(jìn)一步拓展，與Chemspider等商業(yè)檢索數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接，增加了數(shù)據(jù)的信息量。

表1　國(guó)內(nèi)外篩查確證數(shù)據(jù)庫(kù)研究進(jìn)展Table 1 Advances in databases for screening and confirmation of unknown chemical substances in foods in China and abroad

數(shù)據(jù)庫(kù)篩選的準(zhǔn)確性取決于窗口的正確設(shè)定，需要既滿(mǎn)足質(zhì)量準(zhǔn)確度和保留時(shí)間準(zhǔn)確度要求，又有足夠誤差范圍，能夠找到99%的化合物。Thurman等[63]通過(guò)液相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜在正離子模式下全掃描精確質(zhì)譜測(cè)定，建立了利用分子特征（molecular feature，MF）算法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)檢索的方法，用于篩選食品提取物中600 種農(nóng)藥及其降解產(chǎn)物。數(shù)據(jù)庫(kù)檢索將實(shí)際化合物檢測(cè)和鑒定中得到的離子的精確質(zhì)量數(shù)收集起來(lái)，并且將它們與數(shù)據(jù)庫(kù)中化合物的單一同位素的準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)進(jìn)行比較。篩選標(biāo)準(zhǔn)包括：±5×10－6精確質(zhì)量窗口；±0.2 min保留時(shí)間窗口；最小峰面積計(jì)數(shù)1 000（信噪比約為10∶1）。利用該數(shù)據(jù)庫(kù)可以在幾分鐘內(nèi)靈敏快速地篩選幾百種化合物。

4　結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)在食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證技術(shù)方面取得顯著進(jìn)展，但仍然存在一些關(guān)鍵技術(shù)和瓶頸亟待突破。結(jié)合食品安全技術(shù)保障工作實(shí)際，以下兩方面工作的發(fā)展將有效提升食品安全未知化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)快速篩查確證能力：

一是進(jìn)一步加強(qiáng)核磁共振技術(shù)的運(yùn)用。核磁共振技術(shù)現(xiàn)已一定程度上運(yùn)用于食品未知成分鑒定，取得了較好的效果。但該技術(shù)對(duì)樣品純度要求高，食品基質(zhì)復(fù)雜，干擾較大，還需進(jìn)一步結(jié)合有效的分離手段，促進(jìn)鑒定能力的提升和運(yùn)用范圍的擴(kuò)展。下一步，通過(guò)聯(lián)合色譜分離技術(shù)、在線(xiàn)富集技術(shù)和核磁共振技術(shù)，融合高效分離和豐富結(jié)構(gòu)信息獲取功能，建立基于液相-固相萃取-核磁共振聯(lián)用技術(shù)的食品中未知化合物在線(xiàn)鑒定方法，實(shí)現(xiàn)混合物體系中多個(gè)未知成分分子結(jié)構(gòu)的同步快速、準(zhǔn)確定性分析。同時(shí)以在線(xiàn)定性分析為基礎(chǔ)，利用高靈敏度寬帶超低溫正相核磁探頭檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合液相紫外光譜和核磁結(jié)構(gòu)信息，提升混合物中微量未知成分鑒定的靈敏度。

二是進(jìn)一步拓展高分辨質(zhì)譜篩查確證數(shù)據(jù)庫(kù)。高分辨質(zhì)譜鑒定的成功與篩查確證數(shù)據(jù)庫(kù)的全面性密切相關(guān)。如果數(shù)據(jù)庫(kù)信息容量不足，缺乏新化合物、農(nóng)獸藥代謝物、藥物雜質(zhì)等數(shù)據(jù)，導(dǎo)致檢索不到匹配的物質(zhì)，將使整個(gè)鑒定工作受到影響[39]。因此，更全面地收集新化合物、代謝物的結(jié)構(gòu)信息，并將其納入數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)確證未知風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅季陽(yáng),張曉娟,王欣,等.突發(fā)食品安全風(fēng)險(xiǎn)的早期識(shí)別[J].食品工業(yè)科技,2012,33(20):53-55.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2012.20.040.

[2]郭萌萌,吳海燕,楊帆,等.改進(jìn)的QuEChERS-高效液相色譜法測(cè)定水產(chǎn)品中16種多環(huán)芳烴[J].環(huán)境化學(xué),2013,32(6):1025-1031.DOI:10.7524/j.issn.0254-6108.2013.06.016.

[3]ABDALLAH H,ARNAUDGUILHEM C,JABER F,et al.Multiresidue analysis of 22 sulfonamides and their metabolites in animal tissues using quick,easy,cheap,effective,rugged,and safe extraction and high resolution mass spectrometry(hybrid linear ion trap-Orbitrap)[J].Journal of Chromatography A,2014,1355:61-72.DOI:10.1016/j.chroma.2014.05.078.

[4]趙延勝,董英,張峰,等.食品中46 種禁限用合成色素的分級(jí)提取凈化體系研究[J].分析化學(xué),2012,40(2):249-256.DOI:10.3724/SP.J.1096.2012.10443.

[5]李穎,李宗.頂空固相微萃取技術(shù)及其在中藥分析領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2008,14(7):76-79.DOI:10.13422/j.cnki.syfjx.2008.07.028.

[6]楊蘊(yùn)嘉,牛宇敏,楊奕,等.在線(xiàn)固相萃取-液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定飲用水中的雙酚A和壬基酚[J].衛(wèi)生研究,2013,42(1):127-132.

[7]王彩娟.TurboFlow在線(xiàn)固相萃取-液質(zhì)聯(lián)用全自動(dòng)技術(shù)在藥物殘留檢測(cè)中的應(yīng)用研究[D].鄭州:鄭州大學(xué),2013:32-50.

[8]KOESUKWIWAT U,LEHOTAY S J,MIAO S,et al.High throughput analysis of 150 pesticides in fruits and vegetables using QuEChERS and low-pressure gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2010,1217(43):6692-6703.DOI:10.1016/j.chroma.2010.05.012.

[9]HOU X,HAN M,DAI X H,et al.A multi-residue method for the determination of 124 pesticides in rice by modified QuEChERS extraction and gas chromatography-tandem mass spectrometry[J].Food Chemistry,2013,138(2/3):1198-1205.DOI:10.1016/j.foodchem.2012.11.089.

[10]STUBBINGS G,BIGWOOD T.The development and validation of a multiclass liquid chromatography tandem mass spectrometry(LCMS/MS)procedure for the determination of veterinary drug residues in animal tissue using a QuEChERS(Quick,Easy,Cheap,Effective,Rugged and Safe)approach[J].Analytica Chimica Acta,2009,637(1/2):68-78.DOI:10.1016/j.aca.2009.01.029.

[11]高馥蝶,趙妍,邵兵,等.超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜法快速篩查牛奶中的農(nóng)藥和獸藥殘留[J].色譜,2012,30(6):560-567.DOI:10.3724/SP.J.1123.2012.02021.

[12]羅輝泰,黃曉蘭,吳惠勤,等.QuEChERS/液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定魚(yú)肉中30種激素類(lèi)及氯霉素類(lèi)藥物殘留[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào),2011,30(12):1329-1337.DOI:10.3969/j.issn.1004-4957.2011.12.001.

[13]卜明楠,石志紅,康健,等.QuEChERS結(jié)合LC-MS/MS同時(shí)測(cè)定蝦肉中72種獸藥殘留[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào),2012,31(5):552-558.DOI:10.3969/j.issn.1004-4957.2012.05.008.

[14]韓深,王珮玥,劉螢,等.QuEChERS 凈化技術(shù)結(jié)合超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法篩查食用貝類(lèi)中的3 種原多甲藻酸貝類(lèi)毒素[J].色譜,2013,31(10):939-945.DOI:10.3724/SP.J.1123.2013.03042.

[15]胡文彥,許磊,楊軍,等.基于QuEChERS 提取的快速液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定嬰幼兒谷基輔助食品中的9 種真菌毒素[J].色譜,2014,32(2):133-138.DOI:10.3724/SP.J.1123.2013.10014.

[16]趙延勝.食品中外源添加物的篩查分析技術(shù)研究[D].鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué),2012:5-50.

[17]湛嘉.動(dòng)物源性食品中多類(lèi)別有機(jī)小分子污染物的快速篩查技術(shù)的研究[D].杭州:浙江大學(xué),2014:68-137.

[18]RIDGWAY K,LALLJIE S P D,SMITH R M,et al.Sample preparation techniques for the determination of trace residues and contaminants in foods[J].Journal of Chromatography A,2007,1153(1/2):36-53.DOI:10.1016/j.chroma.2007.01.134.

[19]NERIN C,ALFARO P,AZNAR M,et al.The challenge of identifying non-intentionally added substances from food packaging materials:a review[J].Analytica Chimica Acta,2013,775(2):14-24.DOI:10.1016/j.aca.2013.02.028.

[20]賈瑋,儲(chǔ)曉剛,凌云,等.糧油作物及茶葉中農(nóng)藥多殘留檢測(cè)的前處理技術(shù)進(jìn)展[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào),2014,33(6):732-738.DOI:10.3969/j.issn.1004-4957.2014.06.021.

[21]HU Y L,LI J W,HU Y F,et al.Development of selective and chemically stable coating for stir bar sorptive extraction by molecularly imprinted technique[J].Talanta,2010,82(2):464-470.DOI:10.1016/j.talanta.2010.04.057.

[22]SANDRA P,TIENPONT B,DAVID F.Multi-residue screening of pesticides in vegetables,fruits and baby food by stir bar sorptive extraction-thermal desorption-capillary gas chromatography-mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2003,1000(1/2):299-309.DOI:10.1016/S0021-9673(03)00508-9.

[23]陳琦,凌云,張峰,等.攪拌棒吸附萃取結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜/質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定飲料和果醬中的7種防腐劑[J].分析化學(xué),2010,38(8):1156-1160.DOI:10.3724/SP.J.1096.2010.01156.

[24]胡驄.新型攪拌棒吸附萃取涂層的研制及其在環(huán)境、食品分析中的應(yīng)用[D].武漢:武漢大學(xué),2013:11-26.

[25]張雁,何詠,楊曉芳,等.在線(xiàn)固相萃取技術(shù)在環(huán)境分析領(lǐng)域中的應(yīng)用[C]//中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì),2013:2259-2263.

[26]GOSETTI F,CHIUMINATTO U,MAZZUCCO E,et al.Simultaneous determination of thirteen polycyclic aromatic hydrocarbons and twelve aldehydes in cooked food by an automated on-line solid phase extraction ultra high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2011,1218(37):6308-6318.DOI:10.1016/j.chroma.2011.06.085.

[27]LOPEZ-GUTIERREZ N,AGUILERA-LUIZ M D M,ROMERO-GONZALEZ R,et al.Fast analysis of polyphenols in royal jelly products using automated TurboFlowTM-liquid chromatography-Orbitrap high resolution mass spectrometry[J].Journal of Chromatography B,2014,973:17-28.DOI:10.1016/j.jchromb.2014.09.038.

[28]劉朋,周建良,安婧婧,等.渦流色譜技術(shù)在生物樣品分析中的應(yīng)用[J].色譜,2010,128(2):168-174.DOI:10.3724/SP.J.1123.2010.00618.

[29]MARAZUELA M D,BOGIALLI S.A review of novel strategies of sample preparation for the determination of antibacterial residues in foodstuffs using liquid chromatography-based analytical methods[J].Analytica Chimica Acta,2009,645(1/2):5-17.DOI:10.1016/j.aca.2009.04.031.

[30]MOTTIER P,HAMMEL Y A,GREMAUD E,et al.Quantitative high-throughput analysis of 16(fluoro)quinolones in honey using automated extraction by turbulent flow chromatography coupled to liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56(1):35-43.DOI:10.1021/jf072934d.

[31]姚家彪,趙穎.紅外光譜在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代儀器,2006(2):20-22.

[32]姚煒,夏彩云.紅外光譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2009,19(6):1451-1452.

[33]ZHANG J,ZHANG X S,DEDIU L,et al.Review of the current application of fingerprinting allowing detection of food adulteration and fraud in China[J].Food Control,2011,22(8):1126-1135.DOI:10.1016/j.foodcont.2011.01.019.

[34]邵兵,張晶,高馥蝶,等.化學(xué)性食物中毒因子檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào),2013,4(3):625-632.

[35]GARCIA-REYES J F,HERNANDO M D,MOLINA-DIAZ A,et al.Comprehensive screening of target,non-target and unknown pesticides in food by LC-TOF-MS[J].TrAC Trends in Analytical Chemistry,2007,26(8):828-841.DOI:10.1016/j.trac.2007.06.006.

[36]鄧志威,李璟,許美鳳,等.核磁共振技術(shù)在藥物分析鑒定中的應(yīng)用[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào),2012,31(9):1081-1088.DOI:10.3969/j.issn.1004-4957.2012.09.010.

[37]CHARLTON A J,ROBB P,DONARSKI J A,et al.Non-targeted detection of chemical contamination in carbonated soft drinks using NMR spectroscopy,variable selection and chemometrics[J].Analytica Chimica Acta,2008,618(2):196-203.DOI:10.1016/j.aca.2008.04.050.

[38]張曉波,黃麗英,陳萬(wàn)勤,等.應(yīng)用飛行時(shí)間質(zhì)譜測(cè)定食品中多種真菌毒素的研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2013(7):849-852.

[39]THURMAN E M,FERRER I,FERNANDEZ-ALBA A R.Matching unknown empirical formulas to chemical structure using LC/MS TOF accurate mass and database searching:example of unknown pesticides on tomato skins[J].Journal of Chromatography A,2005,1067(1/2):127-134.DOI:10.1016/j.chroma.2004.11.007.

[40]PIC? Y,FARRE M I,SOLER C,et al.Identification of unknown pesticides in fruits using ultra-performance liquid chromatographyquadrupole time-of-flight mass spectrometry:imazalil as a case study of quantification[J].Journal of Chromatography A,2007,1176(1/2):123-134.DOI:10.1016/j.chroma.2007.10.071.

[41]胡莉,雷紹榮,郭靈安,等.液相色譜-離子阱-飛行時(shí)間質(zhì)譜法定性分析未知著色劑[J].分析化學(xué),2013,41(1):110-114.DOI:10.3724/SP.J.1096.2013.20235.

[42]VANHAECKE L,MEULEBROEK L V,CLERCQ N D,et al.High resolution orbitrap mass spectrometry in comparison with tandem mass spectrometry for confirmation of anabolic steroids in meat[J].Analytica Chimica Acta,2013,767(5):118-127.DOI:10.1016/j.aca.2013.01.009.

[43]SENKO M W,REMES P M,CANTERBURY J D,et al.Novel parallelized quadrupole/linear ion trap/Orbitrap tribrid mass spectrometer improving proteome coverage and peptide identification rates[J].Analytical Chemistry,2013,85(24):11710-11714.DOI:10.1021/ac403115c.

[44]GUO C C,SHI F,JIANG S Y,et al.Simultaneous identification,confirmation and quantitation of illegal adulterated antidiabetics in herbal medicines and dietary supplements using high-resolution benchtop quadrupole-Orbitrap mass spectrometry[J].Journal of Chromatography B,2014,967:174-182.DOI:10.1016/j.jchromb.2014.07.032.

[45]王勇為.確證定量分析新工具-Thermo Scientific Q Exactive臺(tái)式四極桿-軌道阱高分辨質(zhì)譜儀[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器,2011(5):138-140.

[46]郭延壘,吳明軍,李文娟,等.Q Exactive四極桿-靜電場(chǎng)軌道阱高分辨質(zhì)譜系統(tǒng)對(duì)丹皮酚經(jīng)大鼠肝微粒體體外代謝產(chǎn)物的分析[J].分析化學(xué),2013,41(7):1074-1079.DOI:10.3724/SP.J.1096.2013.20976.

[47]GOMEZ-PEREZ M L,PLAZA-BOLANOS P,ROMEROGONZALEZ R,et al.Comprehensive qualitative and quantitative determination of pesticides and veterinary drugs in honey using liquid chromatography-Orbitrap high resolution mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2012,1248:130-138.DOI:10.1016/j.chroma.2012.05.088.

[48]陳達(dá)煒,高潔,呂冰,等.超高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜法快速篩查土豆中的多種農(nóng)藥殘留[J].分析化學(xué),2014,42(4):579-584.DOI:10.3724/SP.J.1096.2014.30989.

[49]JIA W,CHU X G,LING Y,et al.High-throughput screeningof pesticide and veterinary drug residues in baby food by liquid chromatography coupled to quadrupole Orbitrap mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2014,1347(20):122-128.DOI:10.1016/j.chroma.2014.04.081.

[50]夏曦,李曉薇,丁雙陽(yáng),等.液相色譜-高分辨質(zhì)譜在獸藥殘留分析中的應(yīng)用進(jìn)展[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào),2011,32(6):333-339.

[51]馮紅,潘桂湘.高分辨質(zhì)譜在中藥化學(xué)成分分析中的應(yīng)用[J].遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2012,14(8):40-42.DOI:10.13194/j.jlunivtcm.2012.08.42.fengh.084.

[52]BIGNARDI C,CAVAZZA A,CORRADINI C,et al.Targeted and untargeted data-dependent experiments for characterization of polycarbonate food-contact plastics by ultra high performance chromatography coupled to quadrupole orbitrap tandem mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2014,1372:133-144.DOI:10.1016/j.chroma.2014.10.104.

[53]LEHNER S M,NEUMANN N K N,SULYOK M,et al.Evaluation of LC-high-resolution FT-Orbitrap MS for the quantification of selected mycotoxins and the simultaneous screening of fungal metabolites in food[J].Food Additives & Contaminants,Part A,Chemistry,Analysis,Control,Exposure & Risk Assessment,2011,28(10):1457-1468.DOI:10.1080/19440049.2011.599340.

[54]ANIBAL C V D,RUISANCHEZ I,CALLAO M P.High-resolution1H nuclear magnetic resonance spectrometry combined with chemometric treatment to identify adulteration of culinary spices with Sudan dyes[J].Food Chemistry,2011,124(3):1139-1145.DOI:10.1016/j.foodchem.2010.07.025.

[55]LAGHI L,PICONE G,CAPOZZI F.Nuclear magnetic resonance for foodomics beyond food analysis[J].TrAC Trends in Analytical Chemistry,2014,59(7):93-102.DOI:1016/j.trac.2014.04.009.

[56]譚和平,譚福元,鄒燕,等.核磁共振技術(shù)在茶葉生化成分鑒定中的應(yīng)用[J].中國(guó)測(cè)試,2009,35(6):70-73.

[57]王桂芳,馬廷燦,劉買(mǎi)利.核磁共振波譜在分析化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的新進(jìn)展[J].化學(xué)學(xué)報(bào),2012,70(19):2005-2011.DOI:10.6023/A12060339.

[58]郭娟.有毒有害物質(zhì)液相色譜質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建及應(yīng)用[D].南昌:南昌大學(xué),2012:12-22.

[59]劉暢.食品中獸藥殘留高通量篩查與檢測(cè)平臺(tái)的建立及膳食暴露評(píng)估研究[D].上海:第二軍醫(yī)大學(xué),2013:29-45.

[60]錢(qián)疆,楊方,陳弛,等.超高效液相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜測(cè)定食品中36種合成色素[J].食品科學(xué),2013,34(6):215-218.

[61]康健.動(dòng)物源性食品中獸藥多殘留快速檢測(cè)技術(shù)及精確質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)的建立[D].秦皇島:燕山大學(xué),2014:90-115.

[62]陳濟(jì)朋.新加坡采用食品安全檢測(cè)新技術(shù)[EB/OL].(2012-11-27).http://news.xinhuanet.com/world/2012-11/27/c_113817443.htm.

[63]THURMAN E M,FERRER I,ZWEIGENBAUM J A.LC/TOF MS分子特征數(shù)據(jù)庫(kù)檢索方法進(jìn)行食品中600種農(nóng)藥的自動(dòng)篩選[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào),2010,27(3):140-148.

Recent Advances in Rapid Screening and Confirmation Methods for the Risk of Unknown Chemical Substances in Foods

MAO Ting,LU Yong,JIANG Jie,ZHANG Weimin,FENG Nan
(Beijing Municipal Center for Food Safety Monitoring and Risk Assessment,Beijing 100041,China)

Abstract:The risk of unknown chemical substances in foods is the unanticipated risk outside the food safety regulations,which is a significant public health issue for food safety monitoring authorities and has attracted more public concern in recent years.In many cases,we should identify such substances rapidly in order to take measures and means to prevent the spread of the risk.Thus,the demand for the development and the applications of more efficient and more powerful tools to analyze unknown chemical contaminants in foods is increasing.In this article,based on the general sample preparation techniques,comprehensive screening and confirmation methods and the databases for screening and confirmation,the advantages and limitations of the rapid screening and confirmation methods for the risk of unknown chemical substances in foods are discussed.The general sample preparation techniques such as QuEChERS,solid phase microextraction(SPME)and turbulent flow chromatography(TFC)ensure that different types,differentmaterials are extracted and purified as much as possible.The comprehensive screening and confirmation methods for the applications of different types of high-resolution mass spectrometry and nuclear magnetic resonance enable the screening of several hundreds of compounds with high sensitivity within one run.The databases allows automated screening and confirmation of unknown chemical substances.The future research trends in this field are also introduced.

Key words:risk of unknown chemical substances in foods; general sample preparation techniques; comprehensive screening and confirmation technologies; database

中圖分類(lèi)號(hào)：S859.84

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-6630（2016）05-0245-09

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605043 10.7506/spkx1002-6630-201605043.http://www.spkx.net.cn

作者簡(jiǎn)介：毛婷（1980—），女，高級(jí)工程師，博士，研究方向?yàn)槭称窓z驗(yàn)。E-mail：frances228@126.com

基金項(xiàng)目：北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)市委、市政府重點(diǎn)工作及區(qū)縣政府應(yīng)急項(xiàng)目預(yù)啟動(dòng)專(zhuān)項(xiàng)課題（Z131100006113022）；北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)首都食品安全科技創(chuàng)優(yōu)培育專(zhuān)項(xiàng)課題（Z141100002614009）

收稿日期：2015-03-26