摘 要：隨著科技的不斷進步，高分辨質(zhì)譜技術在食品檢測領域中的應用越來越廣泛。高分辨質(zhì)譜技術以其高靈敏度、高分辨率和高準確度的特點，在食品中有害物質(zhì)、營養(yǎng)成分以及食品添加劑等的檢測中表現(xiàn)出色。本文探討了高分辨質(zhì)譜技術在食品檢測中的具體應用及其優(yōu)勢，以期為食品質(zhì)量監(jiān)管提供技術參考。

關鍵詞：高分辨質(zhì)譜技術；食品檢測；有害物質(zhì)；營養(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

食品安全問題始終是社會大眾關注的核心議題。部分食品中的添加劑、農(nóng)藥殘留以及毒素等污染物對公共健康構成了威脅。因此，對食品成分進行迅速而精確的分析，對于確保食品質(zhì)量安全至關重要。高分辨質(zhì)譜技術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方面展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。

1 高分辨質(zhì)譜技術概述

質(zhì)譜分析技術作為解析樣品成分的關鍵手段，其核心在于精確測定樣品離子的質(zhì)荷比（m/z），此參數(shù)直接關聯(lián)于樣本的分子特征識別。質(zhì)譜儀的分辨率作為衡量其性能的關鍵指標，直接反映了儀器區(qū)分質(zhì)荷比相近離子能力的精細程度[1]。傳統(tǒng)四極桿質(zhì)譜儀雖能實現(xiàn)質(zhì)荷比至整數(shù)值的測定，但高分辨率質(zhì)譜儀的引入，則進一步促進了這一領域的發(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)，極大增強分析的精度與深度。

高分辨質(zhì)譜分析技術依托于先進的質(zhì)譜儀器平臺，展現(xiàn)了對化合物分子量鑒定前所未有的精確性，擅長對微量乃至超微量元素的定性及定量分析，這一特性在復雜基質(zhì)樣品的分析中尤為重要。在蛋白質(zhì)科學領域，高分辨質(zhì)譜分析技術更是展現(xiàn)出其無可替代的優(yōu)勢，通過捕捉并解析詳盡的蛋白質(zhì)碎片圖譜，不僅實現(xiàn)了蛋白質(zhì)分子量的精準測定，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)組學研究、蛋白質(zhì)測序等前沿領域提供了強有力的技術支持。在食品安全監(jiān)測中，高分辨質(zhì)譜能夠精準識別食品中的有害成分或添加劑；在藥物代謝及藥代動力學研究中，高分辨質(zhì)譜有助于闡明藥物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過程及作用機制；在蛋白質(zhì)組學領域，高分辨質(zhì)譜則促進了大規(guī)模蛋白質(zhì)鑒定及功能網(wǎng)絡的構建。此外，該技術還在蛋白從頭測序等前沿探索中展現(xiàn)出廣闊的應用前景，推動了生命科學研究的深入發(fā)展。

2 食品安全檢測存在的問題

2.1 實驗室檢測技術的局限性

盡管我國在食品安全檢測領域取得了顯著進展，但實驗室檢測技術的現(xiàn)場應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)?？焖贆z測技術的廣泛應用雖提高了檢測效率，但其假陽性率問題不容忽視，這要求相關人員在硬件設施與實驗室技術雙重維度上進行持續(xù)優(yōu)化與創(chuàng)新，以確保技術支持的連續(xù)性和長效性[2]。此外，隨著食品種類及添加劑的多樣化發(fā)展，相關部門對實驗室檢測技術的先進性提出了更高的要求。因此，構建一個集研發(fā)、驗證與現(xiàn)場快速應用為一體的綜合性體系，加速實驗室成果向現(xiàn)場實踐的轉(zhuǎn)化，成為當前亟待解決的問題。

2.2 檢測技術發(fā)展的地域性不平衡與資源分配的差異性

城鄉(xiāng)經(jīng)濟社會發(fā)展的差異顯著影響了食品安全檢測技術的普及與應用，導致其表現(xiàn)出明顯的地域性不平衡特征。大城市依托其資源優(yōu)勢，食品安全檢測技術較為先進且檢測精度高，而中小城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)則相對落后，難以滿足日益嚴格的食品安全檢測需求。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)食品安全檢測能力的不足成為制約食品安全保障的關鍵因素，增加了潛在風險。這種地域性差異不僅反映了資源分配的不均衡，也凸顯了加強基層食品安全檢測能力建設的重要性。

2.3 檢測人員專業(yè)素養(yǎng)與技術能力的不均衡性

檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)與技術能力是影響食品安全檢測效果的關鍵因素。當前，盡管檢測隊伍整體素質(zhì)有所提升，但仍存在技能水平參差不齊的問題。①新入職人員由于缺乏足夠的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，難以迅速融入檢測工作。②部分資深員工面對新技術的快速迭代，存在知識更新滯后的情況[3]。此外，檢測過程中不同人員對于復雜檢測項目的方法選擇存在分歧，在一定程度上影響了檢測工作的準確性和效率。因此，加強檢測人員的專業(yè)培訓、提升團隊整體技術素養(yǎng)、建立科學的設備管理制度，對于保障食品安全檢測工作的有效開展具有重要意義。

2.4 標準不夠統(tǒng)一

在食品檢測領域，不同地區(qū)不同檢測機構的檢測能力存在一定的差異，導致了地方性行業(yè)標準在食品質(zhì)量控制方面的重疊與交叉問題，這在一定程度上阻礙了我國檢測體系的構建與優(yōu)化[4]。目前，部分地方性食品安全檢測標準與國家層面的相應標準之間存在不一致性，導致部分檢測項目重復。以2018年“衛(wèi)龍辣條”事件為案例，河南省與湖南省的地方標準在食品添加劑的分類及判定標準上與國家食品添加劑標準存在不協(xié)調(diào)問題，引發(fā)了廣泛的爭議。為解決這一問題，國家市場監(jiān)督管理總局于2019年12月10日發(fā)布了《關于加強調(diào)味面制品質(zhì)量安全監(jiān)管的公告》，該公告對“辣條”產(chǎn)品的食品分類進行了明確界定。盡管我國對食品生產(chǎn)實施了統(tǒng)一的管理標準，但各地區(qū)依然保留了各自的地方標準，導致了產(chǎn)品標準的不統(tǒng)一性。

3 高分辨質(zhì)譜技術在食品檢測中的具體應用

3.1 檢測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，在高等脊椎動物體內(nèi)難以降解，并能通過食物鏈逐級累積，可能會引發(fā)肝毒性、免疫功能障礙、內(nèi)分泌系統(tǒng)干擾等問題，甚至具有潛在的致癌性。有研究表明，美國市場上接近1/3的食品包裝材料中含有PFAS。已有動物實驗證實，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，盡管其對人類有致癌性的直接證據(jù)尚待充實，但這無疑對公共衛(wèi)生安全構成了威脅[5]。

聯(lián)合國經(jīng)濟合作與發(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）及其相關鹽類和前體列為“持久性有機污染物”，強調(diào)其不僅具有致癌潛力，還可作為環(huán)境激素對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠影響。2009年《斯德哥爾摩公約》進一步將PFOS納入附件B（限制使用），以遏制其生產(chǎn)與消費。在我國，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)境污染問題及潛在的PFAS暴露風險日益凸顯，急需加強監(jiān)管。

針對食品接觸材料中PFAS的精準檢測，X500R四極桿-飛行時間質(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)界領先的掃描速度、高分辨率及獨特的多反應監(jiān)測高分辨率采集模式，不僅確保了與傳統(tǒng)三重四極桿相當?shù)亩克?，更通過提供高分辨二級離子信息，顯著降低了基質(zhì)效應導致的假陽性誤判，從而增強了檢測的特異性與靈敏度。此外，Turbo VTM離子源技術、氣簾氣錐孔接口專利、雙噴霧技術以及內(nèi)置的自動校正體系共同作用，確保了離子傳輸?shù)姆€(wěn)定性與質(zhì)荷比測定的精確性，為準確的定性分析提供了堅實基礎。這一系列技術的創(chuàng)新不僅推動了PFAS檢測技術的進步，也為保障食品安全與環(huán)境保護提供了強有力的技術支持[6]。

3.2 食品污染物的檢測

農(nóng)藥作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關鍵策略之一，其合理應用對于提升農(nóng)作物產(chǎn)量至關重要。然而，農(nóng)藥的過度或不當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)譜技術憑借其卓越的分析能力，在食品農(nóng)藥殘留檢測領域展現(xiàn)出非凡價值。該技術不僅能夠精準識別并量化多種農(nóng)藥及其復雜的降解產(chǎn)物，為評估食品安全性、預防農(nóng)藥殘留超標導致的健康風險提供科學依據(jù)，同時也對引導農(nóng)藥合理使用、遏制農(nóng)藥濫用現(xiàn)象具有重要意義，是保障消費者健康不可或缺的技術手段。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)譜技術以其高靈敏度和高選擇性，在食品重金屬檢測領域發(fā)揮著關鍵作用。該技術能夠精確測定食品中鉛、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)管提供精準的數(shù)據(jù)支持，有效助力食品安全風險防控體系的完善。

面對日益嚴峻的環(huán)境污染問題，尤其是化學物質(zhì)污染對食品安全的潛在威脅，高分辨質(zhì)譜技術同樣展現(xiàn)出強大的應用潛力。該技術能夠深入解析食品中由地下水污染、生活垃圾處理不當、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物質(zhì)，可為評估環(huán)境污染對食品安全的影響，以及制定有效的環(huán)境保護與治理策略提供科學依據(jù)，對于減輕環(huán)境污染、保障食品安全具有深遠意義。

3.3 食品中有毒有害物質(zhì)方面的檢測

高靈敏度的全掃描質(zhì)譜技術結合高分辨率的Orbitrap與Q-TOF質(zhì)譜平臺，在復雜基質(zhì)中多組分篩選方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，其精確的質(zhì)量數(shù)測定能力尤為突出。這些技術平臺不僅優(yōu)化了定性分析的精確度，還通過窄質(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一步增強了從精確質(zhì)量數(shù)推斷分子組成的準確性，實現(xiàn)了無須預設目標物的非靶向分析策略，拓寬了分析范圍，允許在一次實驗中同時鑒定大量目標及非目標化合物，且無須依賴標準品。

在有毒物質(zhì)分析領域，范軼歐等[7]開創(chuàng)性地將高分辨質(zhì)譜技術應用于構建毒物及其代謝物數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫基于精確質(zhì)量數(shù)構建，支持新化合物的分子式快速錄入，并通過飛行時間質(zhì)譜全掃描數(shù)據(jù)進行檢索，展現(xiàn)了其在未知毒物識別中的潛力。然而，單純依賴精確質(zhì)量數(shù)與同位素分布比對存在一定的局限性，因此結合二級質(zhì)譜中的誘導碰撞解離（Collision-Induced Dissociation，CID）產(chǎn)生的碎片離子信息成為增強結構解析能力的關鍵。對于標準品稀缺的新型濫用藥物，計算機模擬評價通過軟件預測代謝物及其碎裂模式，為同分異構體分析提供了新視角，但其實用性仍需通過更多數(shù)據(jù)驗證。在生物樣品分析領域，高分辨質(zhì)譜技術同樣展現(xiàn)出卓越性能。例如，利用LTQ-Orbitrap組合式高分辨質(zhì)譜儀對極低量胎發(fā)樣品進行全掃描分析，不僅能檢測到原藥，還能精確識別出多種代謝物，體現(xiàn)了該技術的高靈敏度和高準確性[8]。同時，C18 Zip Tip微量層析柱在去除鹽分的同時能保持較高的回收率，將其與高分辨質(zhì)譜的結合使用，可實現(xiàn)復雜生物體液中有毒代謝物的痕量檢測，展現(xiàn)了其在神經(jīng)藥物代謝研究中的應用潛力。農(nóng)藥殘留分析方面，高分辨質(zhì)譜技術已被廣泛應用于谷物、蔬果及飲料中的多殘留篩查，不僅提高了檢測效率，還增加了檢測結果的準確性。此外，二維氣相色譜飛行時間質(zhì)譜等新興技術的引入，進一步推動了動物飼料中殺蟲劑檢測的精細化和定量化。建立專門的殺蟲劑數(shù)據(jù)庫，可為快速篩查與識別提供支持。在反興奮劑檢測領域，高分辨質(zhì)譜技術同樣占據(jù)重要地位。通過建立針對已知違禁藥物及潛在濫用藥物的高分辨質(zhì)譜檢測方法，可實現(xiàn)對多種興奮劑及其代謝物的高效、精準檢測。特別地，針對結構修飾的合成類固醇等隱蔽性藥物，高分辨質(zhì)譜通過分析質(zhì)量數(shù)，可實現(xiàn)對目標物質(zhì)的精確定性分析。

4 結語

高分辨質(zhì)譜技術在食品檢測領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結果，還能在食品安全管理中發(fā)揮關鍵作用，確保食品的質(zhì)量和安全。隨著技術的進一步發(fā)展和完善，高分辨質(zhì)譜技術在食品檢測中的應用前景將更加廣闊。未來，該技術有望在更廣泛的領域內(nèi)得到應用，為保障公眾健康和食品安全提供強有力的技術支持。

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作者簡介：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。