劉曉敏, 許秀麗, 聶雪梅, 國 偉, 張 峰*

(1. 中國檢驗檢疫科學(xué)研究院食品安全研究所, 北京 100176; 2. 中國醫(yī)科大學(xué), 遼寧 沈陽 110122)

民以食為天,食以安為先,食品安全事關(guān)國計民生。但近年來,食品安全形勢嚴峻,事件頻發(fā)[1]。據(jù)世界衛(wèi)生組織2019年統(tǒng)計,每年由于不安全食品的影響導(dǎo)致的低收入和中等收入經(jīng)濟體的生產(chǎn)損失高達950億美元。2006～2015年由化學(xué)性有害物導(dǎo)致的食品安全事件占比達85% ,如三聚氰胺事件重創(chuàng)我國乳品行業(yè),啟動了國家安全事故最高級響應(yīng),嚴重影響了我國人民身體健康和國家經(jīng)濟安全[2];塑化劑事件則造成包括中國在內(nèi)的多個國家的巨大經(jīng)濟損失[3]。這些都是由于食品中化學(xué)性有害物,特別是未知化學(xué)性有害物層出不窮引起的嚴重的食品安全事件。因此,未知化學(xué)性有害物的發(fā)掘和檢測成為食品安全科技的重大議題。

近年來,質(zhì)譜在食品中化學(xué)有害物檢測方面發(fā)揮著越來越重要的作用[4,5]。質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),如氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)和液相色譜-質(zhì)譜法(LC-MS),是近年來食品安全領(lǐng)域中對特定目標(biāo)化合物分析最常用的有力手段[6,7]?；谫|(zhì)譜的靶向多殘留篩查方法可以用于分析食品中的化學(xué)有害物[8,9],也是目前最常采用的定向篩查策略[10,11],但傳統(tǒng)檢測技術(shù)往往是事后被動式的,導(dǎo)致未知新型有害物難以發(fā)掘。在已知結(jié)構(gòu)骨架上衍生是未知新型化學(xué)性有害物的主要來源,研究同類結(jié)構(gòu)化合物的質(zhì)譜裂解規(guī)律,如中性丟失、特征離子碎片等的產(chǎn)生規(guī)律,以此為突破口,對建立同類結(jié)構(gòu)未知新型有害物的發(fā)掘和檢測技術(shù)具有重要的理論支撐意義[12-14]。

質(zhì)譜電離技術(shù)包括電子轟擊電離(EI)等硬電離技術(shù),和電噴霧電離(ESI)、大氣壓化學(xué)電離(APCI)等軟電離技術(shù)。其中在質(zhì)譜硬電離方面,美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)建立了質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫,對食品中揮發(fā)性有害物的裂解機理已經(jīng)基本闡明。但近年來,國內(nèi)外學(xué)者越來越關(guān)注質(zhì)譜軟電離方面,分別對重要的化學(xué)性有害物,如農(nóng)藥、獸藥、污染物等的裂解機理及其在食品中化學(xué)性有害物的檢測應(yīng)用方面進行了探討。

本文按照結(jié)構(gòu)類別,對食品中重要化學(xué)性有害物(包括農(nóng)藥、獸藥、真菌毒素等)的質(zhì)譜軟電離裂解機理進行了綜述,重要裂解機理包括中性丟失、開環(huán)反應(yīng)、α-斷裂、重排反應(yīng)等。同時對質(zhì)譜軟電離機理在食品中化學(xué)性有害物的非目標(biāo)篩查和未知化學(xué)性有害物的發(fā)掘檢測的應(yīng)用進行了綜述,可以為食品中同類結(jié)構(gòu)新型物質(zhì)的發(fā)掘提供理論依據(jù)[15-17]。

1 食品中化學(xué)性有害物的軟電離質(zhì)譜裂解規(guī)律

食品中化學(xué)性有害物的硬電離裂解機理已經(jīng)基本闡明,但僅涵蓋農(nóng)藥等易揮發(fā)性有害物,占化學(xué)性有害物的比例不到15% ;大量農(nóng)藥、獸藥、添加劑等非揮發(fā)性化學(xué)性有害物的軟電離質(zhì)譜裂解規(guī)律還未系統(tǒng)化闡述。本文從化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)出發(fā),綜述這些化學(xué)物的軟電離質(zhì)譜裂解規(guī)律[18-20]。

1.1 農(nóng)藥

農(nóng)藥是指農(nóng)業(yè)上用于防治病蟲害及調(diào)節(jié)植物生長的化學(xué)藥劑。農(nóng)藥類質(zhì)譜軟電離裂解規(guī)律主要有烷基鏈斷裂、中性丟失、重排反應(yīng)等。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型,農(nóng)藥可分為有機磷類、唑類和氨基甲酸酯類等[18,19]。

1.1.1 有機磷類

有機磷類農(nóng)藥(organophosphorous pesticides)包括磷酸鹽類、磷酸酯類和硫代磷酸酯類等。其分子式為(P=Z)(OR1)(OR2)R3。其中,Z為氧或硫;一般R1和R2相同,多為甲氧基或乙氧基,也可為甲硫基或乙硫基等;R3為烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫等。大多數(shù)有機磷類適用于GC-MS分析[20];在LC-MS中,有機磷類可以使用ESI或APCI進行離子化。在ESI正電離模式下,磷酸酯的3個不同鍵和磷酸鹽的2個不同鍵(P-O、O-R、P-R)可能發(fā)生斷裂(見圖1a)。C-O鍵的裂解取決于連接在氧原子上的烷基鏈,當(dāng)所有取代基都不是甲基時,將丟失最小的烷基鏈(具有最低的質(zhì)子親和力)。對于磷酸酯和磷酸鹽,如果烷基鏈?zhǔn)羌谆?由于與磷連接的甲醇基的相關(guān)質(zhì)子親和力,裂解將發(fā)生在含有甲基的P-O鍵上,從而導(dǎo)致CH3OH的丟失[21]。因此有機磷農(nóng)藥在質(zhì)譜條件下可能發(fā)生烷基鏈斷裂、脫水等現(xiàn)象,產(chǎn)生多種特征子離子,如PO4H3(CH2)m、PO3SH3(CH2)m、PO2S2H3(CH2)m(m=0, 1, 2, …)等[22]。

1.1.2 唑類

圖 1 典型農(nóng)藥的質(zhì)譜軟電離裂解規(guī)律Fig. 1 Fragmentation mechanisms of mass spectrometry soft ionization of the typical pesticides-----: main bond cleavage of compounds.

1.1.3 氨基甲酸酯類

氨基甲酸酯類農(nóng)藥(carbamate pesticides)包括芳基N-甲基氨基甲酸酯、肟N-甲基氨基甲酸酯、N-2-丙基氨基甲酸酯和N-苯基氨基甲酸酯。LC-MS是氨基甲酸酯類的首選分析方法,因為此類化合物具有熱不穩(wěn)定性。氨基甲酸酯類物質(zhì)以ESI正電離模式分析時,N-甲基氨基甲酸酯在質(zhì)譜條件下顯示特定的基團丟失,失去異氰酸甲酯(CH3-N=C=O),形成[M+H-57]+的離子峰。而在氨基甲酸二甲酯(吡蟲威)的MS/MS圖譜中,除了發(fā)生中性丟失44(CO2)和57 Da,還可以觀察到重排反應(yīng)的發(fā)生。這是由于丟失CO2需要重排二甲胺基,而CH3-N=C=O的丟失需要甲基重排(見圖1c)[23]。

1.2 獸藥

獸藥常被用于預(yù)防、治療、診斷動物疾病或者有目的地調(diào)節(jié)動物生理機能。獸藥類質(zhì)譜軟電離裂解規(guī)律主要有中性丟失、側(cè)鏈斷裂、開環(huán)反應(yīng)等。根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為磺胺類,苯乙醇胺類,氨基糖苷類,喹諾酮類,β-內(nèi)酰胺類等。

1.2.1 磺胺類

磺胺類藥物(sulfonamides)是指具有對氨基苯磺酰胺結(jié)構(gòu)的一類藥物的總稱,是常用的一類抗菌藥物。磺酰胺N上連接不同的基團(R基)形成了不同的磺胺類化合物[24]。磺胺類化合物的主要質(zhì)譜裂解在-SO2-兩端進行,失去R基是磺胺類化合物的裂解途徑之一。在ESI正電離條件中產(chǎn)生[M+H]+分子離子,在質(zhì)譜裂解過程中以-SO2-NH-基團為中心,發(fā)生S-N鍵的斷裂(見圖2a),產(chǎn)生特征離子m/z156、108和92[25,26]。而在負離子模式下,各種結(jié)構(gòu)的磺胺通過中性分子丟失和弱鍵斷裂產(chǎn)生m/z77.965 5 和 79.981 2 的特征離子[27]。另外大多數(shù)磺胺還有一些特征的中性分子丟失如SO2、HCl等。

1.2.2 苯乙醇胺類和芳氧丙醇胺類

苯乙醇胺類(phenylethanolamines)和芳氧丙醇胺類(aryloxypropanolamines)都是結(jié)構(gòu)中具有堿性羥基側(cè)鏈的化合物,可以作為β-受體激動劑和β-受體阻滯劑使用[28,29]。苯乙醇胺類化合物的一般結(jié)構(gòu)為苯環(huán)上連接β-羥基側(cè)鏈,在ESI正電離模式下易于獲得質(zhì)子,形成[M+H]+的準(zhǔn)分子離子,形成[M+H]+后的一般裂解途徑為:中性丟失H2O,形成與苯環(huán)共軛的碎片離子;脫去與苯乙醇胺的-NH-相連的基團,發(fā)生α-斷裂形成碎片離子(見圖2b)[30,31]。芳氧丙醇胺類化合物的一般結(jié)構(gòu)為1-烷基氨基-3-苯氧丙基-2-醇;烷基為異丙基的,如阿替洛爾和普萘洛爾等;烷基為叔丁基的,有噻嗎洛爾或塔利洛爾等。芳氧丙醇類化合物的質(zhì)譜裂解,一般特征包括H2O的丟失,以及氨基側(cè)鏈的裂解(見圖2c)。對于烷基為異丙基的洛爾類物質(zhì),此類化合物大多有m/z116離子;對于叔丁基取代的化合物如噻嗎洛爾等,大多可以觀察到m/z74離子[12,32]。

圖 2 典型獸藥的質(zhì)譜軟電離裂解規(guī)律Fig. 2 Fragmentation mechanisms of mass spectrometry soft ionization of typical veterinary drugs

1.2.3 氨基糖苷類

氨基糖苷類(aminoglycosides)化合物的結(jié)構(gòu)是兩個或多個氨基糖通過糖苷鍵連接到一個氨基環(huán)糖醇支架上,是一類廣譜抗生素[33]。有兩種類型的氨基環(huán)糖醇結(jié)構(gòu):鏈霉胍和脫氧鏈胺。在ESI正電離模式下,大多數(shù)氨基糖苷類的分子離子取決于流動相的組成,可能同時顯示雙電荷離子[M+2H]2+和單電荷離子[M+H]+[34]。在負離子ESI-MS中,在高pH反相色譜條件下,可以觀察到去質(zhì)子化的分子離子[M-H]-?；衔锼槠x子的相對豐度可能會有所不同,具體取決于單電荷或雙電荷前體離子是否斷裂。例如單電荷鏈霉素和二氫鏈霉素中最豐富的碎片離子是m/z263和245;而在雙電荷離子中,最豐富的離子是鏈霉素的m/z176和263,以及二氫鏈霉素的m/z176和409。以正電離模式下的慶大霉素為例,質(zhì)譜圖中可以觀察到3個主要的碎片離子:m/z160是由于氨基葡萄糖單元的存在;m/z163是由于2-脫氧鏈胺單元的存在;而由于紫胺單元的存在,慶大霉素5種C族化合物中C1a的質(zhì)譜圖中可以觀察到m/z129離子,慶大霉素C2、C2a和C2b的質(zhì)譜圖中可以觀察到m/z143離子,慶大霉素C1的質(zhì)譜圖中可以觀察到m/z157離子。另外,由于丟失了一個紫胺單元,可以產(chǎn)生m/z322的離子。這些碎片離子隨后損失的H2O、NH3或CH3NH2導(dǎo)致三級碎片離子的產(chǎn)生。對于大多數(shù)的氨基糖苷類化合物,m/z163是特征離子(見圖2d)[35]。

1.2.4 甾體類

甾體類(steroids)化合物是廣泛分布于生物界、具有環(huán)戊烷多氫菲基本骨架的一大類化合物的總稱。在哺乳動物中,甾體類化合物起著激素的作用,分類為:(1)性類固醇,如雄激素、雌激素、孕激素;(2)包括糖皮質(zhì)激素在內(nèi)的皮質(zhì)類固醇;(3)合成代謝類固醇[36,37]。甾體類的特征是4個稠合的環(huán):3個環(huán)己烷環(huán)(分別稱為A、B和C環(huán))和一個環(huán)戊烷環(huán)(D環(huán))。甾體類容易連續(xù)失去羰基氧基團,環(huán)上的羰基氧和側(cè)鏈上的羰基氧很容易被消除而產(chǎn)生脫水離子(見圖2e)。通過損失羰基氧形成脫水離子,然后發(fā)生開環(huán)反應(yīng),形成一系列穩(wěn)定的共軛結(jié)構(gòu)碎片離子[38,39]。張婷嵐等[40]使用電噴霧-四極桿-飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜(ESI-Q-TOF-MS/MS),在負離子模式下,對5種雌激素類化合物的質(zhì)譜裂解規(guī)律進行研究;結(jié)果表明,5種化合物具有相似的電噴霧裂解行為,在質(zhì)譜裂解過程中,首先失去C-17位上的氧原子,然后連續(xù)斷裂D環(huán)和C環(huán),開環(huán)后重新排列,進而形成穩(wěn)定的共軛結(jié)構(gòu),最終得到高豐度的特征碎片離子m/z183(181)、169、145(143),這些特征碎片有助于甾體激素類化合物的結(jié)構(gòu)解析。

1.2.5 喹諾酮類

喹諾酮類(quinolones),又稱吡酮酸類或吡啶酮酸類,是一類合成抗菌藥。此類物質(zhì)含有羧基、酮基,因此質(zhì)譜碎裂途徑主要有脫水和丟失CO2反應(yīng)[41]。在Dorival-García等[42]的研究中,15種喹諾酮化合物在ESI正電離模式下的主要產(chǎn)物離子是[M+H-H2O]+,這是由C-3位的羧酸丟失一分子H2O形成的。對于大多數(shù)喹諾酮類藥物,還會有[M+H-CO]+或[M+H-CO2]+的離子峰,這可能是由C-4位-C=O或C-3位-COOH裂解產(chǎn)生的(見圖2f)。另外,氟喹諾酮類,如達諾沙星、恩諾沙星、環(huán)丙沙星,均具有[M+H-HF]+或丟失CH=CH-NH2分子的質(zhì)譜峰,推測是由C-6氟、C-7位哌嗪環(huán)裂解產(chǎn)生[42,43]。

1.2.6β-內(nèi)酰胺抗生素類

β-內(nèi)酰胺類(β-lactams)抗生素是指化學(xué)結(jié)構(gòu)中具有β-內(nèi)酰胺環(huán)的一大類抗生素,包括最常用的青霉素與頭孢菌素,以及其他非典型β-內(nèi)酰胺類抗生素。該類化合物質(zhì)譜裂解途徑主要是分子內(nèi)脫羧基反應(yīng)、四元內(nèi)酰胺環(huán)裂解反應(yīng),及側(cè)鏈結(jié)構(gòu)中C-S鍵的裂解反應(yīng)[44,45]。Hong和Zhang等[45]使用高分辨質(zhì)譜測定肉制品中的44種頭孢菌素,40種頭孢菌素在加熱電噴霧電離(HESI)正電離模式下有響應(yīng),而4種頭孢菌素(頭孢呋辛、頭孢尼西、頭孢西丁和頭孢特侖酯)以負電離模式電離;在這項研究中,四極桿/靜電場軌道阱(Q-Orbitrap)用于獲取化合物分子離子和二級碎片離子的精確質(zhì)量,提高了分析的選擇性和準(zhǔn)確性;研究者發(fā)現(xiàn),有30個頭孢菌素具有相同的產(chǎn)物離子m/z167.02、156.05、141.01(見圖2g),這些產(chǎn)物離子可以用來識別標(biāo)記頭孢菌素。徐雨等[46]研究了16個頭孢菌類藥物在ESI負電離模式下的裂解途徑,發(fā)現(xiàn)此類化合物的斷裂主要為β-內(nèi)酰胺環(huán)斷裂,及氫化噻嗪環(huán)裂解失去一分子H2S;當(dāng)C-3上側(cè)鏈結(jié)構(gòu)為烷烴或烯烴時,側(cè)鏈不易斷裂;而C-3位上側(cè)鏈為醚或硫醚時,側(cè)鏈易斷裂并與C-5形成三元環(huán)或與C-2位上的羧基形成五元內(nèi)酯環(huán)。

1.3 真菌毒素類

真菌毒素污染過的食品,不但品質(zhì)會受到影響,對人類健康的威脅更是不容置疑。真菌毒素類質(zhì)譜軟電離裂解規(guī)律主要有α-斷裂、中性丟失等。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型,真菌毒素可分為黃曲霉毒素、麥角生物堿和單端孢霉烯族毒素等[47,48]。

黃曲霉毒素(aflatoxins)是黃曲霉和寄生曲霉等某些菌株產(chǎn)生的雙呋喃環(huán)類毒素。吳寒秋和張峰等[49]對山銀花中4種黃曲霉毒素的裂解規(guī)律進行了討論。這4種化合物在ESI正電離模式下都可以形成[M+H]+、[M+Na]+及[M+K]+3種母離子。黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2均為二氫呋喃氧雜萘鄰?fù)难苌?含有一個雙呋喃環(huán)和一個氧雜萘鄰?fù)?。黃曲霉毒素B1結(jié)構(gòu)中有內(nèi)酯的結(jié)構(gòu),C-O鍵鍵能相對較低,易中性丟失一分子CO2(見圖3a)。另外,脂環(huán)酮經(jīng)過α-斷裂和i-斷裂,環(huán)開裂后發(fā)生中性丟失(-CO)?；衔镏斜郊酌训慕Y(jié)構(gòu)也易發(fā)生斷裂,失去一個甲基,得到的碎片離子還可以繼續(xù)裂解失去CO。

1.3.2 麥角生物堿類

麥角生物堿(ergot alkaloids)是麥角菌屬感染小麥、大麥等谷物產(chǎn)生的以麥角酸為基本結(jié)構(gòu)的一系列生物堿衍生物。攝入含有麥角生物堿的食物會引起人和動物中毒,造成健康損害。麥角生物堿通常包括麥角酰胺、麥角肽堿(或麥角肽)。Arroyo-Manzanares等[50]基于高分辨質(zhì)譜和多級質(zhì)譜研究了谷物中9種麥角生物堿的裂解規(guī)律。他們發(fā)現(xiàn)所有的麥角生物堿在HESI正電離模式下均具有m/z223和251的特征碎片,同時在裂解的時候丟失H2O、CO等中性分子(見圖3b)。

圖 3 典型真菌毒素的質(zhì)譜軟電離裂解規(guī)律Fig. 3 Fragmentation mechanisms of mass spectrometry soft ionization of typical mycotoxins

1.3.3 單端孢霉烯族毒素類

單端孢霉烯族毒素(trichothecenes)是受到鐮孢菌、頭孢霉等細菌污染的小麥和玉米等谷物中產(chǎn)生的一類生物活性和化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的代謝產(chǎn)物。單端孢霉烯組毒素的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)是倍半萜烯,又稱12,13-環(huán)氧單端孢霉烯族化合物。由于在C3、C4、C7、C8、C15位上取代基的不同,主要形成4類不同的化合物。比較常見的是T-2毒素為代表的第一類和以脫氧雪腐鐮刀菌烯醇為代表的第二類化合物。Liu等[51]在研究中發(fā)現(xiàn),A型單端孢霉烯族毒素,例如T-2毒素和HT-2,在ESI正電離模式下以[M+Na]+形式存在;而B型單端孢霉烯族毒素,例如脫氧雪腐鐮刀菌烯醇和雪腐鐮刀菌烯醇,在ESI負電離模式下以[M-H]-形式存在。消除異戊酰氧基和乙酸是T-2毒素和HT-2毒素的主要裂解途徑(見圖3c);環(huán)氧裂解是脫氧雪腐鐮刀菌烯醇和雪腐鐮刀菌烯醇的主要裂解途徑。

1.4 其他化學(xué)污染物

食品中的其他化學(xué)污染物包括食品生產(chǎn)、加工等過程中產(chǎn)生的污染物,如雙酚類、鄰苯二甲酸酯類和雜環(huán)胺類等。

1.4.1 雙酚類

（5）不銹鋼地鐵側(cè)墻單元電磁吸附壓緊工裝研究 根據(jù)焊接工藝試驗結(jié)果表明，電磁場的加入有利于激光焊接焊縫性能的提升，現(xiàn)車生產(chǎn)具備使用電磁吸附壓緊工裝完成側(cè)墻單元激光焊接的條件。根據(jù)現(xiàn)車激光焊縫特點，結(jié)合電磁吸附工裝原理，針對現(xiàn)有側(cè)墻單元激光焊接結(jié)構(gòu)，研究可應(yīng)用于現(xiàn)車的新型側(cè)墻單元裝配壓緊工裝結(jié)構(gòu)及規(guī)格參數(shù)，進行側(cè)墻單元電磁吸附工裝概念設(shè)計。

雙酚類(bisphenols)是指具有兩個酚基團的環(huán)氧衍生有機物,是制造食品接觸材料的重要原料。Cheng和Zhang等[52]研究乳制品中21種雙酚化合物的裂解規(guī)律,發(fā)現(xiàn)雙酚化合物可以在ESI負電離模式下產(chǎn)生[M-H]-離子,雙酚二環(huán)己基醚及其衍生物則傾向于在正電離模式下形成[M+K]+、[M+Na]+、[M+NH4]+加成離子;這項研究中顯示了雙酚Z可能的裂解途徑,觀察到特征產(chǎn)物離子(m/z223)源自六原子環(huán)([M-H-C3H6-H2]-)的σ裂解,最大豐度離子m/z145([M-H-C6H5OH-C2H4]-)是由于羥苯基-烷基鍵的斷裂和連續(xù)的六原子環(huán)的α斷裂而導(dǎo)致的(見圖4a)。Zhao等[53]研究了9種雙酚ESI負電離模式下的質(zhì)譜碎片,發(fā)現(xiàn)6種雙酚有m/z93(C6H5O)離子,5種雙酚丟失酚基(C6H5OH), 4種雙酚形成[M-H-CH4]-離子。

1.4.2 鄰苯二甲酸酯類

鄰苯二甲酸酯類(phthalates)作為增塑劑,被廣泛地應(yīng)用于日常生活中,在使用過程中,容易發(fā)生遷移,造成對食品、土壤等的污染[54]。在ESI正電離條件下,鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)主要裂解途徑是烷氧基的斷裂。此裂解途徑涉及羰基氧攻擊鄰羰基碳,從而導(dǎo)致鄰苯二甲酸酐的形成,生成m/z149 (C8H5O3)離子(見圖4b),鄰苯二甲酸酐再失去一分子CO后,生成苯甲酸,后斷裂羧基,生成m/z77 (C6H5)離子。因此m/z149、77等可以作為該類化合物的定性離子[55]。

圖 4 其他化學(xué)污染物的質(zhì)譜軟電離裂解規(guī)律Fig. 4 Fragmentation mechanisms of mass spectrometry soft ionization of other chemical pollutants

1.4.3 雜環(huán)胺類

富含蛋白質(zhì)的食物在烹調(diào)中會形成一組多環(huán)芳胺化合物,這類物質(zhì)主要是復(fù)雜的雜環(huán)胺類(heterocyclic amines)化合物。雜環(huán)胺結(jié)構(gòu)中含有雜環(huán),通常雜環(huán)上連接有甲基,因此這類物質(zhì)主要通過丟失-CH3、-CN等發(fā)生裂解,形成[M+H-CH3]+等離子(見圖4c)[56,57]。

2 基于裂解規(guī)律非定向篩查技術(shù)

2.1 基于高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫的已知物篩查技術(shù)

高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫的已知物篩查技術(shù)是指,基于標(biāo)準(zhǔn)化合物分子離子質(zhì)荷比、二級碎裂片段的質(zhì)荷比與保留時間等,對待測化合物進行非定向篩查[58]。He等[59]基于源內(nèi)裂解,使用超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿飛行時間質(zhì)譜(UPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS)建立了一種高效農(nóng)藥殘留物篩查和定量方法,測試了400多種農(nóng)藥,其中96種農(nóng)藥表現(xiàn)出源內(nèi)裂解現(xiàn)象;建立了包含403種農(nóng)藥和126個片段的高分辨率MS/MS庫,并將其用于蔬菜和水果中農(nóng)藥殘留的分析檢測,成功避免了假陰性結(jié)果的出現(xiàn)。賈瑋等[60]采用基于高分辨的數(shù)據(jù)依賴采集技術(shù),對585種農(nóng)藥化合物二級碎裂片段進行研究,得到不同類別農(nóng)藥的特征斷裂片段;將特征斷裂片段與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫相結(jié)合,構(gòu)建非定向篩查方法,用于市售乳制品中農(nóng)藥的非定向分析,發(fā)現(xiàn)了樣品中含有前期未檢出的嘧菌酯與草克樂,非定向篩查分析方法的建立可快速篩查鑒定乳制品中農(nóng)藥。Cheng和Zhang等[52]基于雙酚類化合物的裂解規(guī)律，建立了高通量篩查乳制品中的21種雙酚類化合物的方法；該方法用于實際樣品中雙酚類化合物的檢測，檢測到12種目標(biāo)化合物。郭天洋等[22]采用基于中性丟失和特征離子的敞開式離子化技術(shù)建立了一種快速篩查食品中唑類和有機磷類農(nóng)藥的分析方法，通過對目標(biāo)物在納噴離子源(NSI)正電離模式下產(chǎn)生的子離子和中性丟失進行歸納，建立了目標(biāo)物的共性特征離子和中性丟失庫，可實現(xiàn)食品中唑類和有機磷類農(nóng)藥的篩查和識別。

2.2 基于標(biāo)志物碎片和中性丟失的未知物發(fā)掘技術(shù)

具有相同母核的同一類化合物,在二級質(zhì)譜碎裂過程中會表現(xiàn)出相似的行為特征。通過掃描化合物的特征碎片和中性丟失可以發(fā)現(xiàn)未知的同類化合物。Zhang等[61]通過研究加工食品中13種雜環(huán)胺的裂解規(guī)律，在烤魚中發(fā)現(xiàn)了一種新型的雜環(huán)胺，經(jīng)鑒定為Trp-P-1的異構(gòu)體。Hong和Zhang等[45]基于頭孢類化合物的標(biāo)志性碎片(m/z167.02、156.05、141.01)，篩查肉制品中44種頭孢類化合物，并在羊肉樣品中檢測出新的頭孢類化合物。Cheng和Zhang等[32]開發(fā)了一種高分辨率質(zhì)譜結(jié)合特征離子篩查奶粉樣品中的27種β-受體阻斷劑的方法；研究發(fā)現(xiàn)在HESI正離子模式下，特征離子碎片(m/z116、98、74等)可以用于非靶向篩查實際樣品中未知的β-受體阻斷劑；結(jié)果在樣品中檢測到未知的β-受體阻斷劑，經(jīng)鑒定為二醋洛爾的異構(gòu)體。Sun和Zhang等[62]通過使用多個中性丟失掃描技術(shù)結(jié)合亞結(jié)構(gòu)識別的方法，全面表征了沙棘樣品中的五環(huán)三萜類化合物；實驗研究了正負離子模式下的25種五環(huán)三萜標(biāo)準(zhǔn)品的裂解機理；在HESI正離子模式下，使用多個中性丟失掃描(18、28和44 Da)可發(fā)現(xiàn)沙棘樣品中的新型同類化合物，最終鑒定出15種新型五環(huán)三萜類化合物。

3 總結(jié)和展望

本文綜述了食品中的主要化學(xué)有害物的裂解規(guī)律,對包括獸藥、農(nóng)藥以及真菌毒素等的目標(biāo)分析物的質(zhì)譜機理進行了闡述。質(zhì)譜碎裂機理主要包括中性丟失、開環(huán)反應(yīng),α-斷裂、重排反應(yīng)等。歸納這些特征,有助于識別該類未知化學(xué)性有害物的化學(xué)結(jié)構(gòu)?；谑称分械幕瘜W(xué)有害物的裂解規(guī)律,可以建立逐類篩查策略,用于化合物的非定向篩查;前體離子和中性丟失掃描方法,還可以用于發(fā)現(xiàn)食品樣品中新型同類化合物。另外,特定的碎裂片段也可進一步提高靶向分析特定類型化合物的選擇性,并有助于鑒定相關(guān)藥物的代謝物,可以為食品中同類結(jié)構(gòu)新型物質(zhì)的發(fā)掘提供理論依據(jù)。