高分辨质谱技术在食品检测中的应用研究

摘 要：随着科技的不断进步，高分辨质谱技术在食品检测领域中的应用越来越广泛。高分辨质谱技术以其高灵敏度、高分辨率和高准确度的特点，在食品中有害物质、营养成分以及食品添加剂等的检测中表现出色。本文探讨了高分辨质谱技术在食品检测中的具体应用及其优势，以期为食品质量监管提供技术参考。

关键词：高分辨质谱技术；食品检测；有害物质；营养成分

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

食品安全问题始终是社会大众关注的核心议题。部分食品中的添加剂、农药残留以及毒素等污染物对公共健康构成了威胁。因此，对食品成分进行迅速而精确的分析，对于确保食品质量安全至关重要。高分辨质谱技术作为一种尖端的分析工具，在食品中农药残留、添加剂、重金属等有害成分的检测方面展现出了显著的优势。

1 高分辨质谱技术概述

质谱分析技术作为解析样品成分的关键手段，其核心在于精确测定样品离子的质荷比（m/z），此参数直接关联于样本的分子特征识别。质谱仪的分辨率作为衡量其性能的关键指标，直接反映了仪器区分质荷比相近离子能力的精细程度[1]。传统四极杆质谱仪虽能实现质荷比至整数值的测定，但高分辨率质谱仪的引入，则进一步促进了这一领域的发展，其能够捕捉并解析包含小数位信息的质荷比数据，极大增强分析的精度与深度。

高分辨质谱分析技术依托于先进的质谱仪器平台，展现了对化合物分子量鉴定前所未有的精确性，擅长对微量乃至超微量元素的定性及定量分析，这一特性在复杂基质样品的分析中尤为重要。在蛋白质科学领域，高分辨质谱分析技术更是展现出其无可替代的优势，通过捕捉并解析详尽的蛋白质碎片图谱，不仅实现了蛋白质分子量的精准测定，还深入揭示了翻译后修饰、氨基酸序列等深层次信息，为蛋白质组学研究、蛋白质测序等前沿领域提供了强有力的技术支持。在食品安全监测中，高分辨质谱能够精准识别食品中的有害成分或添加剂；在药物代谢及药代动力学研究中，高分辨质谱有助于阐明药物在生物体内的转化过程及作用机制；在蛋白质组学领域，高分辨质谱则促进了大规模蛋白质鉴定及功能网络的构建。此外，该技术还在蛋白从头测序等前沿探索中展现出广阔的应用前景，推动了生命科学研究的深入发展。

2 食品安全检测存在的问题

2.1 实验室检测技术的局限性

尽管我国在食品安全检测领域取得了显著进展，但实验室检测技术的现场应用仍面临诸多挑战。快速检测技术的广泛应用虽提高了检测效率，但其假阳性率问题不容忽视，这要求相关人员在硬件设施与实验室技术双重维度上进行持续优化与创新，以确保技术支持的连续性和长效性[2]。此外，随着食品种类及添加剂的多样化发展，相关部门对实验室检测技术的先进性提出了更高的要求。因此，构建一个集研发、验证与现场快速应用为一体的综合性体系，加速实验室成果向现场实践的转化，成为当前亟待解决的问题。

2.2 检测技术发展的地域性不平衡与资源分配的差异性

城乡经济社会发展的差异显著影响了食品安全检测技术的普及与应用，导致其表现出明显的地域性不平衡特征。大城市依托其资源优势，食品安全检测技术较为先进且检测精度高，而中小城市及乡镇地区则相对落后，难以满足日益严格的食品安全检测需求。特别是随着食品加工业向乡镇地区的转移，乡镇食品安全检测能力的不足成为制约食品安全保障的关键因素，增加了潜在风险。这种地域性差异不仅反映了资源分配的不均衡，也凸显了加强基层食品安全检测能力建设的重要性。

2.3 检测人员专业素养与技术能力的不均衡性

检测人员的专业素养与技术能力是影响食品安全检测效果的关键因素。当前，尽管检测队伍整体素质有所提升，但仍存在技能水平参差不齐的问题。①新入职人员由于缺乏足够的专业知识和实践经验，难以迅速融入检测工作。②部分资深员工面对新技术的快速迭代，存在知识更新滞后的情况[3]。此外，检测过程中不同人员对于复杂检测项目的方法选择存在分歧，在一定程度上影响了检测工作的准确性和效率。因此，加强检测人员的专业培训、提升团队整体技术素养、建立科学的设备管理制度，对于保障食品安全检测工作的有效开展具有重要意义。

2.4 标准不够统一

在食品检测领域，不同地区不同检测机构的检测能力存在一定的差异，导致了地方性行业标准在食品质量控制方面的重叠与交叉问题，这在一定程度上阻碍了我国检测体系的构建与优化[4]。目前，部分地方性食品安全检测标准与国家层面的相应标准之间存在不一致性，导致部分检测项目重复。以2018年“卫龙辣条”事件为案例，河南省与湖南省的地方标准在食品添加剂的分类及判定标准上与国家食品添加剂标准存在不协调问题，引发了广泛的争议。为解决这一问题，国家市场监督管理总局于2019年12月10日发布了《关于加强调味面制品质量安全监管的公告》，该公告对“辣条”产品的食品分类进行了明确界定。尽管我国对食品生产实施了统一的管理标准，但各地区依然保留了各自的地方标准，导致了产品标准的不统一性。

3 高分辨质谱技术在食品检测中的具体应用

3.1 检测食品接触材料中的全氟和多氟烷基物质

全氟和多氟烷基物质（Per- and Polyfluoroalkyl Substances，PFAS）理化稳定性较好，在高等脊椎动物体内难以降解，并能通过食物链逐级累积，可能会引发肝毒性、免疫功能障碍、内分泌系统干扰等问题，甚至具有潜在的致癌性。有研究表明，美国市场上接近1/3的食品包装材料中含有PFAS。已有动物实验证实，此类化合物能诱发肝癌、胰脏癌、肾脏癌、乳腺癌及睾丸癌等多种肿瘤，尽管其对人类有致癌性的直接证据尚待充实，但这无疑对公共卫生安全构成了威胁[5]。

联合国经济合作与发展组织（Organisation for Economic Co-operation and Development，OECD）及欧洲联盟（European Union，EU）分别于2002年和2006年将全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane Sulfonates，PFOS）及其相关盐类和前体列为“持久性有机污染物”，强调其不仅具有致癌潜力，还可作为环境激素对生态系统产生深远影响。2009年《斯德哥尔摩公约》进一步将PFOS纳入附件B（限制使用），以遏制其生产与消费。在我国，随着外卖产业的迅猛发展，低成本、高便利性的食品包装材料如餐盒、塑料袋等被广泛使用，但其伴随的环境污染问题及潜在的PFAS暴露风险日益凸显，急需加强监管。

针对食品接触材料中PFAS的精准检测，X500R四极杆-飞行时间质谱系统展现出卓越的分析性能。该系统凭借其业界领先的扫描速度、高分辨率及独特的多反应监测高分辨率采集模式，不仅确保了与传统三重四极杆相当的定量水平，更通过提供高分辨二级离子信息，显著降低了基质效应导致的假阳性误判，从而增强了检测的特异性与灵敏度。此外，Turbo VTM离子源技术、气帘气锥孔接口专利、双喷雾技术以及内置的自动校正体系共同作用，确保了离子传输的稳定性与质荷比测定的精确性，为准确的定性分析提供了坚实基础。这一系列技术的创新不仅推动了PFAS检测技术的进步，也为保障食品安全与环境保护提供了强有力的技术支持[6]。

3.2 食品污染物的检测

农药作为现代农业增产的关键策略之一，其合理应用对于提升农作物产量至关重要。然而，农药的过度或不当施用已成为威胁公众健康安全的重大隐患。在此背景下，高分辨质谱技术凭借其卓越的分析能力，在食品农药残留检测领域展现出非凡价值。该技术不仅能够精准识别并量化多种农药及其复杂的降解产物，为评估食品安全性、预防农药残留超标导致的健康风险提供科学依据，同时也对引导农药合理使用、遏制农药滥用现象具有重要意义，是保障消费者健康不可或缺的技术手段。此外，重金属污染作为影响食品质量安全的另一重大因素，其潜在危害不容忽视。高分辨质谱技术以其高灵敏度和高选择性，在食品重金属检测领域发挥着关键作用。该技术能够精确测定食品中铅、总汞等多种有害重金属元素及其化合物的含量，为食品安全监管提供精准的数据支持，有效助力食品安全风险防控体系的完善。

面对日益严峻的环境污染问题，尤其是化学物质污染对食品安全的潜在威胁，高分辨质谱技术同样展现出强大的应用潜力。该技术能够深入解析食品中由地下水污染、生活垃圾处理不当、农业及工业废弃物排放等多种途径引入的有害化学物质，可为评估环境污染对食品安全的影响，以及制定有效的环境保护与治理策略提供科学依据，对于减轻环境污染、保障食品安全具有深远意义。

3.3 食品中有毒有害物质方面的检测

高灵敏度的全扫描质谱技术结合高分辨率的Orbitrap与Q-TOF质谱平台，在复杂基质中多组分筛选方面展现出显著优势，其精确的质量数测定能力尤为突出。这些技术平台不仅优化了定性分析的精确度，还通过窄质量窗筛选策略有效降低了同质异素化合物的干扰，提升了分析的选择性与可靠性。利用同位素分布特征进一步增强了从精确质量数推断分子组成的准确性，实现了无须预设目标物的非靶向分析策略，拓宽了分析范围，允许在一次实验中同时鉴定大量目标及非目标化合物，且无须依赖标准品。

在有毒物质分析领域，范轶欧等[7]开创性地将高分辨质谱技术应用于构建毒物及其代谢物数据库，该数据库基于精确质量数构建，支持新化合物的分子式快速录入，并通过飞行时间质谱全扫描数据进行检索，展现了其在未知毒物识别中的潜力。然而，单纯依赖精确质量数与同位素分布比对存在一定的局限性，因此结合二级质谱中的诱导碰撞解离（Collision-Induced Dissociation，CID）产生的碎片离子信息成为增强结构解析能力的关键。对于标准品稀缺的新型滥用药物，计算机模拟评价通过软件预测代谢物及其碎裂模式，为同分异构体分析提供了新视角，但其实用性仍需通过更多数据验证。在生物样品分析领域，高分辨质谱技术同样展现出卓越性能。例如，利用LTQ-Orbitrap组合式高分辨质谱仪对极低量胎发样品进行全扫描分析，不仅能检测到原药，还能精确识别出多种代谢物，体现了该技术的高灵敏度和高准确性[8]。同时，C18 Zip Tip微量层析柱在去除盐分的同时能保持较高的回收率，将其与高分辨质谱的结合使用，可实现复杂生物体液中有毒代谢物的痕量检测，展现了其在神经药物代谢研究中的应用潜力。农药残留分析方面，高分辨质谱技术已被广泛应用于谷物、蔬果及饮料中的多残留筛查，不仅提高了检测效率，还增加了检测结果的准确性。此外，二维气相色谱飞行时间质谱等新兴技术的引入，进一步推动了动物饲料中杀虫剂检测的精细化和定量化。建立专门的杀虫剂数据库，可为快速筛查与识别提供支持。在反兴奋剂检测领域，高分辨质谱技术同样占据重要地位。通过建立针对已知违禁药物及潜在滥用药物的高分辨质谱检测方法，可实现对多种兴奋剂及其代谢物的高效、精准检测。特别地，针对结构修饰的合成类固醇等隐蔽性药物，高分辨质谱通过分析质量数，可实现对目标物质的精确定性分析。

4 结语

高分辨质谱技术在食品检测领域具有不可替代的重要作用。它不仅能够提供高精度的检测结果，还能在食品安全管理中发挥关键作用，确保食品的质量和安全。随着技术的进一步发展和完善，高分辨质谱技术在食品检测中的应用前景将更加广阔。未来，该技术有望在更广泛的领域内得到应用，为保障公众健康和食品安全提供强有力的技术支持。

参考文献

[1]张申平，周静，杜茹芸，等.高分辨质谱在食品农药残留检测中的研究进展[J].分析测试学报，2023，42（4）：502-509.

[2]刘柏林，庄美慧，赵紫微，等.高分辨质谱技术在食品安全污染物高通量检测中的应用进展[J].安徽预防医学杂志，2024，30（3）：230-234.

[3]阿衣娜扎尔·艾合买提，李雨婧，邹沛辰，等.基于液相色谱串联高分辨质谱技术的小细胞肺癌血浆代谢组学研究[J].现代生物医学进展，2024，24（11）：2001-2008.

[4]张渊，王多娇.液相-高分辨质谱在食品检测中的应用[J].中国食品，2024（8）：90-92.

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[6]郭云龙，迟鸿悦，王洋，等.入口电离-高分辨质谱法分析人参皂苷同分异构体[J].质谱学报，2024，45（3）：396-400.

[7]范轶欧，迟英欣，杨路平，等.高分辨质谱技术在环境和食品风险物质非靶向筛查检测中应用的研究进展[J].预防医学论坛，2023，29（12）：955-960.

[8]王一茹.高分辨质谱在食品农药残留检测中的应用与展望[J].中国食品，2023（20）：92-94.

作者简介：钟俊威（1996—），男，广东东莞人，本科，助理工程师。研究方向：食品质量与安全。