高分辨率質(zhì)譜分析技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

摘 要：高分辨率質(zhì)譜（High Resolution Mass Spectrometry，HRMS）技術(shù)因其卓越的分辨率、靈敏度和精準(zhǔn)度，在食品檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文分析了HRMS技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。結(jié)果表明，HRMS技術(shù)能對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中微量化合物進(jìn)行精確的定性與定量分析，有效檢測(cè)食品內(nèi)部的農(nóng)藥殘留、有害物質(zhì)及違規(guī)添加成分。同時(shí)，HRMS技術(shù)在食品真實(shí)性鑒定和摻假行為方面表現(xiàn)出較高的可靠性，具備同時(shí)檢測(cè)多個(gè)目標(biāo)的能力，為食品安全的監(jiān)管提供了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)支撐。通過(guò)結(jié)合先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)與算法技術(shù)，HRMS技術(shù)在確保食品安全和促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中起到了核心作用。

關(guān)鍵詞：高分辨率質(zhì)譜；食品檢測(cè)；食品安全；污染物篩查；真實(shí)性鑒定

Application of High Resolution Mass Spectrometry in

Food Detection

WANG Xingkun

（Qinan County Food and Drug Testing Center of Gansu Province， Tianshui 741600， China）

Abstract： High resolution mass spectrometry （HRMS） technology has been widely used in the field of food detection due to its excellent resolution， sensitivity， and accuracy. This article analyzes the application of HRMS technology in the field of food testing. The results indicate that HRMS technology can accurately qualitatively and quantitatively analyze trace compounds in complex matrices， effectively detecting pesticide residues， harmful substances， and illegally added ingredients inside food. At the same time， HRMS technology has shown high reliability in food authenticity identification and adulteration behavior， with the ability to simultaneously detect multiple targets， providing solid scientific support for food safety supervision. By combining advanced database and algorithm technologies， HRMS technology plays a core role in ensuring food safety and promoting industry standardization processes.

Keywords： high resolution mass spectrometry; food testing; food safety; pollutant screening; authenticity verification

飲食安全問(wèn)題已引起全球的高度重視。食品中的農(nóng)藥殘留、重金屬污染物、違規(guī)添加成分以及造假現(xiàn)象不僅對(duì)消費(fèi)者的身體健康構(gòu)成危害，還給行業(yè)信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來(lái)負(fù)面影響。傳統(tǒng)檢測(cè)方法在復(fù)雜基質(zhì)分析中存在靈敏度不足和分辨率有限等問(wèn)題，而高分辨率質(zhì)譜（High Resolution Mass Spectrometry，HRMS）技術(shù)憑借其高靈敏度和高分辨率的優(yōu)勢(shì)成功克服了這一難題。HRMS技術(shù)不僅能夠精確檢測(cè)出食品中的微量目標(biāo)物，還能快速完成多目標(biāo)同時(shí)分析，這為食品安全的監(jiān)管工作提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持，使其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛。

1 高分辨率質(zhì)譜的定義與特點(diǎn)

HRMS是高精度測(cè)量離子質(zhì)荷比的分析技術(shù)。其核心特性在于強(qiáng)大的分辨能力，可以區(qū)分復(fù)雜樣品中極為接近的分子質(zhì)量信號(hào)，并達(dá)到亞ppm級(jí)別的質(zhì)量測(cè)定精度。這種精度使其能夠區(qū)分同分異構(gòu)體、結(jié)構(gòu)類似物以及同位素之間的微小質(zhì)量差異，進(jìn)而對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行高靈敏度定性和定量分析。HRMS技術(shù)通常具有超過(guò)20 000的高分辨率，能夠在復(fù)雜基質(zhì)中同時(shí)檢測(cè)出數(shù)百種目標(biāo)化合物，并且在微量物質(zhì)的檢測(cè)上展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。與低分辨率質(zhì)譜技術(shù)相比，HRMS技術(shù)有效降低了背景干擾并提高了信號(hào)質(zhì)量的可靠性，特別是在處理復(fù)雜樣本時(shí)尤為突出[1]。憑借先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，HRMS技術(shù)能夠?qū)κ称分械亩喾N農(nóng)藥殘留、污染物和添加劑進(jìn)行快速篩查與精準(zhǔn)測(cè)定。因此，HRMS技術(shù)在食品安全檢測(cè)的多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括鑒別食品摻假、篩查非法添加物以及對(duì)食品真實(shí)性的分析研究。

2 食品安全檢測(cè)中面臨的問(wèn)題

2.1 靈敏度與特異性不足

在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域中，靈敏度和特異性是評(píng)估檢測(cè)方法有效性的重要指標(biāo)。然而，在實(shí)際操作中，常規(guī)的檢測(cè)手段經(jīng)常面臨靈敏度不足的挑戰(zhàn)，特別是在復(fù)雜食品基質(zhì)中檢測(cè)痕量污染物時(shí)，難以獲得準(zhǔn)確而可靠的結(jié)果。這主要?dú)w因于食品樣品的復(fù)雜性導(dǎo)致目標(biāo)物質(zhì)的信號(hào)容易被基質(zhì)效應(yīng)掩蓋，進(jìn)而削弱了檢測(cè)的靈敏度。此外，檢測(cè)技術(shù)特異性不足也是食品檢測(cè)中普遍存在的問(wèn)題，這些方法通常對(duì)于化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的化合物缺乏足夠的分辨能力，容易導(dǎo)致錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)論或遺漏檢測(cè)的情況。這種不足使得對(duì)食品中多目標(biāo)污染物的同時(shí)檢測(cè)變得更加復(fù)雜，尤其是在多種物質(zhì)共存或污染物相互作用時(shí)。靈敏度與特異性不足直接限制了檢測(cè)技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)食品安全監(jiān)管中的廣泛應(yīng)用，也影響了對(duì)食品安全問(wèn)題的及時(shí)響應(yīng)與有效控制。

2.2 多目標(biāo)檢測(cè)的局限性

近年來(lái)，食品安全檢測(cè)中的多目標(biāo)檢測(cè)需求日益增長(zhǎng)，然而目前的檢測(cè)技術(shù)尚不能完全滿足對(duì)于識(shí)別和定量多種目標(biāo)化合物的需求。傳統(tǒng)檢測(cè)方法通常只針對(duì)單一化合物而設(shè)計(jì)，并不適用于復(fù)雜食品基質(zhì)中多種污染物或摻假成分的全面篩查。在進(jìn)行多目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，食品中化學(xué)成分的復(fù)雜性會(huì)導(dǎo)致分析干擾，進(jìn)而影響對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的辨別和定量。由于不同化合物在濃度、化學(xué)性質(zhì)和響應(yīng)模式上存在差異，因此對(duì)檢測(cè)設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍和方法靈敏度提出了更高的要求。在具體操作過(guò)程中，多目標(biāo)檢測(cè)的效率和精確度經(jīng)常受到樣本前處理方法、檢測(cè)儀器性能以及數(shù)據(jù)分析算法的限制，特別是在處理未知化合物或新興污染物時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)手段通常無(wú)法做到全面覆蓋。

2.3 數(shù)據(jù)處理復(fù)雜性與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失

在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失是影響結(jié)果一致性與可靠性的關(guān)鍵問(wèn)題。HRMS技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大量復(fù)雜數(shù)據(jù)，包括目標(biāo)化合物的定性、定量分析及未知物鑒定結(jié)果。然而，目前在數(shù)據(jù)處理的規(guī)范化方面仍有待提高，不同實(shí)驗(yàn)室之間得出的分析結(jié)果通常存在較大偏差，這直接影響了結(jié)果的可比性與普適性[2]。此外，當(dāng)前國(guó)際和國(guó)家層面對(duì)于食品檢測(cè)領(lǐng)域的HRMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善。以《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》（GB 2763—2021）為例，該標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)目標(biāo)化合物的限量和檢測(cè)方法提出了一般性要求，但在質(zhì)譜檢測(cè)的具體參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)分析流程以及質(zhì)量監(jiān)控方面并未提供具體指導(dǎo)。此類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的缺失不僅影響了質(zhì)譜技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用，也削弱了食品安全檢測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)威性和可信度。

3 高分辨率質(zhì)譜分析技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 農(nóng)藥殘留的高靈敏度檢測(cè)

由于葉類蔬菜具有較大的表面積和直接暴露于環(huán)境的特性，往往是農(nóng)藥使用的重點(diǎn)對(duì)象，導(dǎo)致其表面殘留農(nóng)藥成分復(fù)雜且濃度低。HRMS技術(shù)在檢測(cè)葉類蔬菜的農(nóng)藥殘留中展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，特別是在高效識(shí)別和精準(zhǔn)定量復(fù)雜基質(zhì)中的痕量目標(biāo)物方面。葉類蔬菜樣品通常富含大量的葉綠素、類胡蘿卜素等天然干擾物，這些天然干擾物的質(zhì)荷比可能與目標(biāo)農(nóng)藥分子相近，給傳統(tǒng)檢測(cè)方法帶來(lái)了挑戰(zhàn)。而HRMS技術(shù)利用其卓越的分辨率，能夠辨別出質(zhì)量極為相近的分子。例如，對(duì)于含有氯元素的有機(jī)磷農(nóng)藥，如敵百蟲(chóng)，HRMS技術(shù)能夠準(zhǔn)確捕捉其母離子以及核心碎片離子，從而避免干擾物的信號(hào)覆蓋。在定量檢測(cè)中，HRMS結(jié)合液相色譜技術(shù)能夠高效地分辨出葉類蔬菜基質(zhì)中的復(fù)雜成分，并對(duì)農(nóng)藥的母離子及特征碎片離子進(jìn)行精確的定量分析[3]。例如，在檢測(cè)菠菜樣本中殘留的毒死蜱時(shí)，HRMS技術(shù)能夠準(zhǔn)確識(shí)別出低至0.1 ng·g-1的農(nóng)藥含量。HRMS技術(shù)不僅達(dá)到了國(guó)際食品安全的痕量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，還在降低假陽(yáng)性和假陰性率方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。此外，HRMS技術(shù)還能通過(guò)非目標(biāo)篩查模式，發(fā)現(xiàn)葉菜表面可能存在的未知農(nóng)藥代謝產(chǎn)物或降解產(chǎn)物。通過(guò)分析特定的母離子及其碎裂模式，能夠推斷出目標(biāo)物的結(jié)構(gòu)特性及化學(xué)式，為全面掌握葉類蔬菜中農(nóng)藥的動(dòng)態(tài)殘留情況提供了可靠依據(jù)。HRMS技術(shù)憑借其高準(zhǔn)確性和高靈敏度已成為葉類蔬菜農(nóng)藥殘留檢測(cè)領(lǐng)域的核心手段，為保障食品安全提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

3.2 食品摻假與真實(shí)性鑒定

食品摻假和真實(shí)性鑒定是食品安全領(lǐng)域的重要研究方向，直接影響到食品的品質(zhì)和消費(fèi)者的健康權(quán)益。先進(jìn)的HRMS技術(shù)憑借其高靈敏度、高分辨率和出色的分子鑒定能力，在食品摻假檢測(cè)和真實(shí)性分析方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。該技術(shù)不僅能夠準(zhǔn)確檢測(cè)摻假成分，還能從分子層面對(duì)食品的原產(chǎn)地、品種以及生產(chǎn)加工過(guò)程進(jìn)行科學(xué)的鑒定。在食品摻假檢測(cè)中，HRMS技術(shù)能提供精確質(zhì)量數(shù)和分子結(jié)構(gòu)信息，從而高效地辨別出食品中的微量摻假物質(zhì)。通過(guò)建立化學(xué)指紋圖譜，能夠迅速區(qū)分正宗和摻假食品。在真實(shí)性鑒定方面，利用HRMS技術(shù)結(jié)合特征化合物分析，有助于對(duì)食品的地理標(biāo)志、品種認(rèn)證以及生產(chǎn)加工流程進(jìn)行追蹤。通過(guò)檢測(cè)食品中特有的微量化合物，如特定植物來(lái)源的代謝物或區(qū)域性標(biāo)志化學(xué)物質(zhì)，可以鑒定食品的原產(chǎn)地[4]。HRMS技術(shù)以其非目標(biāo)篩查能力特性，極大地提高了食品真實(shí)性鑒定的深度與廣度。

3.3 食品中污染物的全面篩查

HRMS技術(shù)是全面篩查食品中污染物的關(guān)鍵手段。該技術(shù)在加工肉制品的污染物檢測(cè)中應(yīng)用廣泛，尤其在辨識(shí)復(fù)雜樣本中的已知及未知污染物方面表現(xiàn)出顯著效能。在熏制肉類產(chǎn)品檢測(cè)中，HRMS技術(shù)常用于篩查多環(huán)芳烴等典型污染物。這類化合物可能會(huì)在高溫熏制過(guò)程中產(chǎn)生，種類繁多且濃度通常較低。傳統(tǒng)檢測(cè)方法往往難以準(zhǔn)確分辨所有目標(biāo)污染物，而HRMS技術(shù)則通過(guò)其高分辨率掃描模式，可同時(shí)捕捉多種多環(huán)芳烴的特征信號(hào)。結(jié)合液相色譜的分離能力，HRMS能夠一次性識(shí)別并量化多種污染物，從而為熏制食品的安全性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持。此外，HRMS還被應(yīng)用于加工肉類中未知污染物的檢測(cè)與表征。在肉類加工環(huán)節(jié)，蛋白質(zhì)和脂肪可能發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生新的化學(xué)成分。在傳統(tǒng)檢測(cè)中，這些未知化合物常常被忽略，但HRMS技術(shù)通過(guò)全掃描模式，能夠記錄樣本內(nèi)全部離子的信息，并利用數(shù)據(jù)解析方法推導(dǎo)出未知化合物的基本性質(zhì)[5]。同時(shí)通過(guò)與現(xiàn)有污染物數(shù)據(jù)庫(kù)的匹配，迅速篩選出具有潛在危害的成分。

3.4 食品加工助劑及添加劑的監(jiān)測(cè)

高分辨率質(zhì)譜技術(shù)在食品加工助劑和添加劑監(jiān)測(cè)中具有明顯優(yōu)勢(shì)，尤其在復(fù)雜基質(zhì)樣品中能夠達(dá)到較高的靈敏度和準(zhǔn)確性。作為食品工業(yè)的重要組成部分，加工助劑和添加劑的種類繁多，用途廣泛，如增稠劑、抗氧化劑和乳化劑的應(yīng)用。在檢測(cè)這些殘留和降解產(chǎn)物時(shí)，HRMS技術(shù)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。在乳品制造領(lǐng)域，穩(wěn)定劑和乳化劑的使用尤為常見(jiàn)，這些添加劑在加工過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生次生化合物。例如，某些乳化劑在經(jīng)歷高溫滅菌或長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后，可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成具有潛在毒性的副產(chǎn)物。HRMS技術(shù)結(jié)合液相色譜可以有效分離干擾成分，并精準(zhǔn)捕捉這些目標(biāo)物的信號(hào)。在面包等烘焙食品中，膨松劑是一種常見(jiàn)的食品添加劑。HRMS技術(shù)能夠有效檢測(cè)膨松劑的殘留，并監(jiān)測(cè)其在烘焙過(guò)程中的分解產(chǎn)物。例如，通過(guò)分析面包加工后樣品中添加劑的動(dòng)態(tài)變化，可以優(yōu)化添加劑的用量及工藝條件，從而保障食品的安全性和質(zhì)量。HRMS技術(shù)在非目標(biāo)篩查中的表現(xiàn)尤為突出，能夠發(fā)現(xiàn)食品中潛在的未知化合物，為食品添加劑的安全性評(píng)估提供了更全面的科學(xué)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

HRMS技術(shù)以其卓越的靈敏度、高分辨率和強(qiáng)大的多目標(biāo)篩查能力，已成為食品檢測(cè)領(lǐng)域不可或缺的重要工具。在農(nóng)藥殘留檢測(cè)、食品污染物全面篩查、摻假鑒定以及加工助劑和添加劑的監(jiān)測(cè)等方面，該技術(shù)均展現(xiàn)出其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為解決復(fù)雜食品基質(zhì)中的檢測(cè)難題提供了可靠支持。HRMS技術(shù)在非目標(biāo)物質(zhì)的篩查與未知物鑒定中的突出表現(xiàn)，進(jìn)一步拓展了食品安全檢測(cè)的深度與廣度。隨著技術(shù)的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)，HRMS技術(shù)將在食品檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為保障食品安全和消費(fèi)者健康奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：王星焜（1995—），男，甘肅秦安人，本科，工程師。研究方向：食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)。