高分辨質(zhì)譜技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著科技的不斷進(jìn)步，高分辨質(zhì)譜技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。高分辨質(zhì)譜技術(shù)以其高靈敏度、高分辨率和高準(zhǔn)確度的特點(diǎn)，在食品中有害物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分以及食品添加劑等的檢測(cè)中表現(xiàn)出色。本文探討了高分辨質(zhì)譜技術(shù)在食品檢測(cè)中的具體應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)，以期為食品質(zhì)量監(jiān)管提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：高分辨質(zhì)譜技術(shù)；食品檢測(cè)；有害物質(zhì)；營(yíng)養(yǎng)成分

Application of High-Resolution Mass Spectrometry in Food Testing

ZHONG Junwei， LIU Qing， HUANG Zhining， LI Nanxin， WU Chusen

（Guangzhou Quality Supervision and Testing Institute， Guangzhou 510000， China）

Abstract： With the continuous advancement of science and technology， high-resolution mass spectrometry technology is more and more widely used in the field of food testing. With its high sensitivity， high resolution and high accuracy， high-resolution mass spectrometry technology performs well in the detection of harmful substances， nutrients and food additives in food. In this paper， the specific application and advantages of high-resolution mass spectrometry in food testing are discussed， in order to provide technical reference for food quality supervision.

Keywords： high-resolution mass spectrometry; food testing; harmful substances; nutrients

食品安全問(wèn)題始終是社會(huì)大眾關(guān)注的核心議題。部分食品中的添加劑、農(nóng)藥殘留以及毒素等污染物對(duì)公共健康構(gòu)成了威脅。因此，對(duì)食品成分進(jìn)行迅速而精確的分析，對(duì)于確保食品質(zhì)量安全至關(guān)重要。高分辨質(zhì)譜技術(shù)作為一種尖端的分析工具，在食品中農(nóng)藥殘留、添加劑、重金屬等有害成分的檢測(cè)方面展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)。

1 高分辨質(zhì)譜技術(shù)概述

質(zhì)譜分析技術(shù)作為解析樣品成分的關(guān)鍵手段，其核心在于精確測(cè)定樣品離子的質(zhì)荷比（m/z），此參數(shù)直接關(guān)聯(lián)于樣本的分子特征識(shí)別。質(zhì)譜儀的分辨率作為衡量其性能的關(guān)鍵指標(biāo)，直接反映了儀器區(qū)分質(zhì)荷比相近離子能力的精細(xì)程度[1]。傳統(tǒng)四極桿質(zhì)譜儀雖能實(shí)現(xiàn)質(zhì)荷比至整數(shù)值的測(cè)定，但高分辨率質(zhì)譜儀的引入，則進(jìn)一步促進(jìn)了這一領(lǐng)域的發(fā)展，其能夠捕捉并解析包含小數(shù)位信息的質(zhì)荷比數(shù)據(jù)，極大增強(qiáng)分析的精度與深度。

高分辨質(zhì)譜分析技術(shù)依托于先進(jìn)的質(zhì)譜儀器平臺(tái)，展現(xiàn)了對(duì)化合物分子量鑒定前所未有的精確性，擅長(zhǎng)對(duì)微量乃至超微量元素的定性及定量分析，這一特性在復(fù)雜基質(zhì)樣品的分析中尤為重要。在蛋白質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，高分辨質(zhì)譜分析技術(shù)更是展現(xiàn)出其無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)捕捉并解析詳盡的蛋白質(zhì)碎片圖譜，不僅實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)分子量的精準(zhǔn)測(cè)定，還深入揭示了翻譯后修飾、氨基酸序列等深層次信息，為蛋白質(zhì)組學(xué)研究、蛋白質(zhì)測(cè)序等前沿領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。在食品安全監(jiān)測(cè)中，高分辨質(zhì)譜能夠精準(zhǔn)識(shí)別食品中的有害成分或添加劑；在藥物代謝及藥代動(dòng)力學(xué)研究中，高分辨質(zhì)譜有助于闡明藥物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過(guò)程及作用機(jī)制；在蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域，高分辨質(zhì)譜則促進(jìn)了大規(guī)模蛋白質(zhì)鑒定及功能網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。此外，該技術(shù)還在蛋白從頭測(cè)序等前沿探索中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，推動(dòng)了生命科學(xué)研究的深入發(fā)展。

2 食品安全檢測(cè)存在的問(wèn)題

2.1 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)的局限性

盡管我國(guó)在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，但實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)?？焖贆z測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用雖提高了檢測(cè)效率，但其假陽(yáng)性率問(wèn)題不容忽視，這要求相關(guān)人員在硬件設(shè)施與實(shí)驗(yàn)室技術(shù)雙重維度上進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化與創(chuàng)新，以確保技術(shù)支持的連續(xù)性和長(zhǎng)效性[2]。此外，隨著食品種類及添加劑的多樣化發(fā)展，相關(guān)部門對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)的先進(jìn)性提出了更高的要求。因此，構(gòu)建一個(gè)集研發(fā)、驗(yàn)證與現(xiàn)場(chǎng)快速應(yīng)用為一體的綜合性體系，加速實(shí)驗(yàn)室成果向現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

2.2 檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的地域性不平衡與資源分配的差異性

城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的差異顯著影響了食品安全檢測(cè)技術(shù)的普及與應(yīng)用，導(dǎo)致其表現(xiàn)出明顯的地域性不平衡特征。大城市依托其資源優(yōu)勢(shì)，食品安全檢測(cè)技術(shù)較為先進(jìn)且檢測(cè)精度高，而中小城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)則相對(duì)落后，難以滿足日益嚴(yán)格的食品安全檢測(cè)需求。特別是隨著食品加工業(yè)向鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的轉(zhuǎn)移，鄉(xiāng)鎮(zhèn)食品安全檢測(cè)能力的不足成為制約食品安全保障的關(guān)鍵因素，增加了潛在風(fēng)險(xiǎn)。這種地域性差異不僅反映了資源分配的不均衡，也凸顯了加強(qiáng)基層食品安全檢測(cè)能力建設(shè)的重要性。

2.3 檢測(cè)人員專業(yè)素養(yǎng)與技術(shù)能力的不均衡性

檢測(cè)人員的專業(yè)素養(yǎng)與技術(shù)能力是影響食品安全檢測(cè)效果的關(guān)鍵因素。當(dāng)前，盡管檢測(cè)隊(duì)伍整體素質(zhì)有所提升，但仍存在技能水平參差不齊的問(wèn)題。①新入職人員由于缺乏足夠的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，難以迅速融入檢測(cè)工作。②部分資深員工面對(duì)新技術(shù)的快速迭代，存在知識(shí)更新滯后的情況[3]。此外，檢測(cè)過(guò)程中不同人員對(duì)于復(fù)雜檢測(cè)項(xiàng)目的方法選擇存在分歧，在一定程度上影響了檢測(cè)工作的準(zhǔn)確性和效率。因此，加強(qiáng)檢測(cè)人員的專業(yè)培訓(xùn)、提升團(tuán)隊(duì)整體技術(shù)素養(yǎng)、建立科學(xué)的設(shè)備管理制度，對(duì)于保障食品安全檢測(cè)工作的有效開(kāi)展具有重要意義。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一

在食品檢測(cè)領(lǐng)域，不同地區(qū)不同檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)能力存在一定的差異，導(dǎo)致了地方性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在食品質(zhì)量控制方面的重疊與交叉問(wèn)題，這在一定程度上阻礙了我國(guó)檢測(cè)體系的構(gòu)建與優(yōu)化[4]。目前，部分地方性食品安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家層面的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)之間存在不一致性，導(dǎo)致部分檢測(cè)項(xiàng)目重復(fù)。以2018年“衛(wèi)龍辣條”事件為案例，河南省與湖南省的地方標(biāo)準(zhǔn)在食品添加劑的分類及判定標(biāo)準(zhǔn)上與國(guó)家食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)存在不協(xié)調(diào)問(wèn)題，引發(fā)了廣泛的爭(zhēng)議。為解決這一問(wèn)題，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局于2019年12月10日發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)調(diào)味面制品質(zhì)量安全監(jiān)管的公告》，該公告對(duì)“辣條”產(chǎn)品的食品分類進(jìn)行了明確界定。盡管我國(guó)對(duì)食品生產(chǎn)實(shí)施了統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)，但各地區(qū)依然保留了各自的地方標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一性。

3 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在食品檢測(cè)中的具體應(yīng)用

3.1 檢測(cè)食品接觸材料中的全氟和多氟烷基物質(zhì)

全氟和多氟烷基物質(zhì)（Per- and Polyfluoroalkyl Substances，PFAS）理化穩(wěn)定性較好，在高等脊椎動(dòng)物體內(nèi)難以降解，并能通過(guò)食物鏈逐級(jí)累積，可能會(huì)引發(fā)肝毒性、免疫功能障礙、內(nèi)分泌系統(tǒng)干擾等問(wèn)題，甚至具有潛在的致癌性。有研究表明，美國(guó)市場(chǎng)上接近1/3的食品包裝材料中含有PFAS。已有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，此類化合物能誘發(fā)肝癌、胰臟癌、腎臟癌、乳腺癌及睪丸癌等多種腫瘤，盡管其對(duì)人類有致癌性的直接證據(jù)尚待充實(shí)，但這無(wú)疑對(duì)公共衛(wèi)生安全構(gòu)成了威脅[5]。

聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development，OECD）及歐洲聯(lián)盟（European Union，EU）分別于2002年和2006年將全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane Sulfonates，PFOS）及其相關(guān)鹽類和前體列為“持久性有機(jī)污染物”，強(qiáng)調(diào)其不僅具有致癌潛力，還可作為環(huán)境激素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。2009年《斯德哥爾摩公約》進(jìn)一步將PFOS納入附件B（限制使用），以遏制其生產(chǎn)與消費(fèi)。在我國(guó)，隨著外賣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，低成本、高便利性的食品包裝材料如餐盒、塑料袋等被廣泛使用，但其伴隨的環(huán)境污染問(wèn)題及潛在的PFAS暴露風(fēng)險(xiǎn)日益凸顯，急需加強(qiáng)監(jiān)管。

針對(duì)食品接觸材料中PFAS的精準(zhǔn)檢測(cè)，X500R四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜系統(tǒng)展現(xiàn)出卓越的分析性能。該系統(tǒng)憑借其業(yè)界領(lǐng)先的掃描速度、高分辨率及獨(dú)特的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)高分辨率采集模式，不僅確保了與傳統(tǒng)三重四極桿相當(dāng)?shù)亩克?，更通過(guò)提供高分辨二級(jí)離子信息，顯著降低了基質(zhì)效應(yīng)導(dǎo)致的假陽(yáng)性誤判，從而增強(qiáng)了檢測(cè)的特異性與靈敏度。此外，Turbo VTM離子源技術(shù)、氣簾氣錐孔接口專利、雙噴霧技術(shù)以及內(nèi)置的自動(dòng)校正體系共同作用，確保了離子傳輸?shù)姆€(wěn)定性與質(zhì)荷比測(cè)定的精確性，為準(zhǔn)確的定性分析提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這一系列技術(shù)的創(chuàng)新不僅推動(dòng)了PFAS檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，也為保障食品安全與環(huán)境保護(hù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持[6]。

3.2 食品污染物的檢測(cè)

農(nóng)藥作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關(guān)鍵策略之一，其合理應(yīng)用對(duì)于提升農(nóng)作物產(chǎn)量至關(guān)重要。然而，農(nóng)藥的過(guò)度或不當(dāng)施用已成為威脅公眾健康安全的重大隱患。在此背景下，高分辨質(zhì)譜技術(shù)憑借其卓越的分析能力，在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出非凡價(jià)值。該技術(shù)不僅能夠精準(zhǔn)識(shí)別并量化多種農(nóng)藥及其復(fù)雜的降解產(chǎn)物，為評(píng)估食品安全性、預(yù)防農(nóng)藥殘留超標(biāo)導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也對(duì)引導(dǎo)農(nóng)藥合理使用、遏制農(nóng)藥濫用現(xiàn)象具有重要意義，是保障消費(fèi)者健康不可或缺的技術(shù)手段。此外，重金屬污染作為影響食品質(zhì)量安全的另一重大因素，其潛在危害不容忽視。高分辨質(zhì)譜技術(shù)以其高靈敏度和高選擇性，在食品重金屬檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。該技術(shù)能夠精確測(cè)定食品中鉛、總汞等多種有害重金屬元素及其化合物的含量，為食品安全監(jiān)管提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，有效助力食品安全風(fēng)險(xiǎn)防控體系的完善。

面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問(wèn)題，尤其是化學(xué)物質(zhì)污染對(duì)食品安全的潛在威脅，高分辨質(zhì)譜技術(shù)同樣展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。該技術(shù)能夠深入解析食品中由地下水污染、生活垃圾處理不當(dāng)、農(nóng)業(yè)及工業(yè)廢棄物排放等多種途徑引入的有害化學(xué)物質(zhì)，可為評(píng)估環(huán)境污染對(duì)食品安全的影響，以及制定有效的環(huán)境保護(hù)與治理策略提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)于減輕環(huán)境污染、保障食品安全具有深遠(yuǎn)意義。

3.3 食品中有毒有害物質(zhì)方面的檢測(cè)

高靈敏度的全掃描質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合高分辨率的Orbitrap與Q-TOF質(zhì)譜平臺(tái)，在復(fù)雜基質(zhì)中多組分篩選方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，其精確的質(zhì)量數(shù)測(cè)定能力尤為突出。這些技術(shù)平臺(tái)不僅優(yōu)化了定性分析的精確度，還通過(guò)窄質(zhì)量窗篩選策略有效降低了同質(zhì)異素化合物的干擾，提升了分析的選擇性與可靠性。利用同位素分布特征進(jìn)一步增強(qiáng)了從精確質(zhì)量數(shù)推斷分子組成的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了無(wú)須預(yù)設(shè)目標(biāo)物的非靶向分析策略，拓寬了分析范圍，允許在一次實(shí)驗(yàn)中同時(shí)鑒定大量目標(biāo)及非目標(biāo)化合物，且無(wú)須依賴標(biāo)準(zhǔn)品。

在有毒物質(zhì)分析領(lǐng)域，范軼歐等[7]開(kāi)創(chuàng)性地將高分辨質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用于構(gòu)建毒物及其代謝物數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)基于精確質(zhì)量數(shù)構(gòu)建，支持新化合物的分子式快速錄入，并通過(guò)飛行時(shí)間質(zhì)譜全掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，展現(xiàn)了其在未知毒物識(shí)別中的潛力。然而，單純依賴精確質(zhì)量數(shù)與同位素分布比對(duì)存在一定的局限性，因此結(jié)合二級(jí)質(zhì)譜中的誘導(dǎo)碰撞解離（Collision-Induced Dissociation，CID）產(chǎn)生的碎片離子信息成為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)解析能力的關(guān)鍵。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)品稀缺的新型濫用藥物，計(jì)算機(jī)模擬評(píng)價(jià)通過(guò)軟件預(yù)測(cè)代謝物及其碎裂模式，為同分異構(gòu)體分析提供了新視角，但其實(shí)用性仍需通過(guò)更多數(shù)據(jù)驗(yàn)證。在生物樣品分析領(lǐng)域，高分辨質(zhì)譜技術(shù)同樣展現(xiàn)出卓越性能。例如，利用LTQ-Orbitrap組合式高分辨質(zhì)譜儀對(duì)極低量胎發(fā)樣品進(jìn)行全掃描分析，不僅能檢測(cè)到原藥，還能精確識(shí)別出多種代謝物，體現(xiàn)了該技術(shù)的高靈敏度和高準(zhǔn)確性[8]。同時(shí)，C18 Zip Tip微量層析柱在去除鹽分的同時(shí)能保持較高的回收率，將其與高分辨質(zhì)譜的結(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生物體液中有毒代謝物的痕量檢測(cè)，展現(xiàn)了其在神經(jīng)藥物代謝研究中的應(yīng)用潛力。農(nóng)藥殘留分析方面，高分辨質(zhì)譜技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于谷物、蔬果及飲料中的多殘留篩查，不僅提高了檢測(cè)效率，還增加了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，二維氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜等新興技術(shù)的引入，進(jìn)一步推動(dòng)了動(dòng)物飼料中殺蟲劑檢測(cè)的精細(xì)化和定量化。建立專門的殺蟲劑數(shù)據(jù)庫(kù)，可為快速篩查與識(shí)別提供支持。在反興奮劑檢測(cè)領(lǐng)域，高分辨質(zhì)譜技術(shù)同樣占據(jù)重要地位。通過(guò)建立針對(duì)已知違禁藥物及潛在濫用藥物的高分辨質(zhì)譜檢測(cè)方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種興奮劑及其代謝物的高效、精準(zhǔn)檢測(cè)。特別地，針對(duì)結(jié)構(gòu)修飾的合成類固醇等隱蔽性藥物，高分辨質(zhì)譜通過(guò)分析質(zhì)量數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的精確定性分析。

4 結(jié)語(yǔ)

高分辨質(zhì)譜技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域具有不可替代的重要作用。它不僅能夠提供高精度的檢測(cè)結(jié)果，還能在食品安全管理中發(fā)揮關(guān)鍵作用，確保食品的質(zhì)量和安全。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，高分辨質(zhì)譜技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用前景將更加廣闊。未來(lái)，該技術(shù)有望在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用，為保障公眾健康和食品安全提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]張申平，周靜，杜茹蕓，等.高分辨質(zhì)譜在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的研究進(jìn)展[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2023，42（4）：502-509.

[2]劉柏林，莊美慧，趙紫微，等.高分辨質(zhì)譜技術(shù)在食品安全污染物高通量檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].安徽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2024，30（3）：230-234.

[3]阿衣娜扎爾·艾合買提，李雨婧，鄒沛辰，等.基于液相色譜串聯(lián)高分辨質(zhì)譜技術(shù)的小細(xì)胞肺癌血漿代謝組學(xué)研究[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2024，24（11）：2001-2008.

[4]張淵，王多嬌.液相-高分辨質(zhì)譜在食品檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品，2024（8）：90-92.

[5]高靈飛，王惟儒，劉文欣，等.全氟/多氟烷基化合物在水環(huán)境中污染現(xiàn)狀[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2020，43（7）：160-168.

[6]郭云龍，遲鴻悅，王洋，等.入口電離-高分辨質(zhì)譜法分析人參皂苷同分異構(gòu)體[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2024，45（3）：396-400.

[7]范軼歐，遲英欣，楊路平，等.高分辨質(zhì)譜技術(shù)在環(huán)境和食品風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)非靶向篩查檢測(cè)中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].預(yù)防醫(yī)學(xué)論壇，2023，29（12）：955-960.

[8]王一茹.高分辨質(zhì)譜在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用與展望[J].中國(guó)食品，2023（20）：92-94.

作者簡(jiǎn)介：鐘俊威（1996—），男，廣東東莞人，本科，助理工程師。研究方向：食品質(zhì)量與安全。