液相色谱-质谱联用技术在食品安全检测中的应用

摘要：高效、准确的检测技术是保障食品安全的关键，而液相色谱-质谱联用技术（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）凭借其高灵敏度、高选择性和多靶向分析能力，在复杂基质中痕量目标物的检测方面展现出显著优势，为食品安全质量控制提供了强有力的技术支撑。本文阐述了LC-MS技术的基本原理以及食品安全检测的重要性，并探讨了该技术在农药残留、真菌毒素、食品添加剂和重金属污染物检测等方面的具体应用。

关键词：液相色谱-质谱联用；食品安全检测；技术应用

Application of Liquid Chromatography-Mass Spectrometry in Food Safety Testing

LI Wensheng

（Zhengzhou Shuqing Medical College， Zhengzhou 450064， China）

Abstract： Efficient and accurate detection technology is the key to ensuring food safety， and liquid chromatography-mass spectrometry （LC-MS） technology， with its high sensitivity， high selectivity and multi-target analysis capabilities， is used in complex It shows significant advantages in the detection of trace amounts of targets in the matrix， providing strong technical support for food safety and quality control. This article explains the basic principles of LC-MS technology and the importance of food safety testing， and discusses the specific applications of this technology in the detection of pesticide residues， mycotoxins， food additives and heavy metal contaminants.

Keywords： liquid chromatography-mass spectrometry; food safety testing; technology application

近年来，随着人们生活水平的提高，食品安全问题日益受到关注。我国每年发生的食品安全事故较多，其中重大食品安全事件频繁发生，这不仅给人们的身体健康带来极大危害，也对社会稳定和经济发展造成严重影响。造成食品安全问题的因素有很多，如农药残留、重金属污染、添加剂滥用、真菌毒素污染等。及时准确地检测出食品中存在的有害物质，对保障食品安全、维护公众健康具有重要意义。传统的食品安全检测方法，如化学分析法、色谱法等，存在检测速度慢、灵敏度低、操作复杂等缺点，难以满足日益增长的食品安全检测需求。液相色谱-质谱联用技术（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）作为一种先进的分析检测手段，具有灵敏度高、选择性强、速度快等优势，在食品安全检测领域得到越来越广泛的应用。

1 液相色谱-质谱联用技术的基本原理

液相色谱-质谱联用技术是一种将液相色谱与质谱两种分析技术有机结合的现代分析方法。在应用液相色谱-质谱联用技术检测的过程中，待测物质经液相色谱柱分离后，以适当形式进入质谱离子源，在高能电子或其他粒子的轰击下电离、解离并产生带电碎片离子，这些离子在电场和磁场的作用下按照各自质荷比被分离，由检测器接收并转化为相应的质谱信号。通过对质谱信号的解析和数据处理，可定性和定量分析复杂基质中的目标化合物[1]。

与传统的液相色谱技术相比，LC-MS具有更高的灵敏度和选择性。液相色谱可将复杂样品中共存组分有效分离，质谱则可根据待测物独特的质谱裂解模式对其进行专属性识别，二者的联用可实现对复杂基质中痕量目标物的高灵敏度检测[2]。LC-MS所采用的软电离技术如电喷雾电离（Electrospray Ionization，ESI）和大气压化学电离（Atmospheric Pressure Chemical Ionization，APCI）等，可使样品分子在较低能量下发生电离，避免了化合物过度碎裂，从而获得较完整的分子结构信息。同时，LC-MS可与多级质谱技术联用，通过对母离子进行二级甚至多级裂解，获得更丰富的结构信息，进一步提高分析的特异性。三重四极杆质谱、四极杆-飞行时间质谱、线性离子阱质谱等多种质量分析器的出现，使LC-MS技术的应用领域不断拓宽。总之，LC-MS技术凭借其独特的分离和鉴定能力，已成为食品安全检测领域不可或缺的利器。

2 食品安全检测的重要性

食品安全关乎民生福祉，是国家稳定和社会经济繁荣发展的基石。随着经济全球化和食品工业化进程的加快，食品供应链日益复杂，食品安全风险不断加大。一些不法分子为追求高额利润，在食品生产加工过程中违规使用农药、抗生素，非法添加各种有毒有害物质，致使食品安全事故频发。我国作为人口大国，食品安全问题尤为突出。面对食品安全所面临的严峻形势，加强食品安全检测显得尤为迫切和重要。食品安全检测是识别和控制食品安全风险的重要手段，是保障食品安全、维护消费者权益的基本前提。通过食品安全检测，可及时发现和控制食品生产加工过程中的危害因素，防范食品安全事故的发生。同时，食品安全检测也是执法部门打击食品违法犯罪行为、净化食品市场环境的有力武器。

检测技术和检测标准是食品安全检测的基础。先进的检测技术如LC-MS等，为快速、灵敏、准确地检测食品中的有害物质提供了强有力的技术支撑[3]。而科学合理的食品安全标准，则是开展食品安全检测的重要依据。只有不断完善食品安全标准，采用先进的检测技术和仪器，建立完善的食品安全检测体系，才能为从农田到餐桌的食品安全提供全方位的保障。

3 液相色谱-质谱联用技术在食品安全检测中的应用

3.1 农药残留检测

农药在农业生产中发挥着防治病虫害、调节植物生长的重要作用，然而农药的不合理使用却可能导致农产品和食品中农药残留超标，危害消费者健康。液相色谱-质谱联用技术凭借其优异的分离能力和极高的灵敏度，已成为农药多残留检测的首选分析技术。在实际应用中，LC-MS技术常采用三重四极杆质量分析器，在多反应监测模式下对目标农药进行定性和定量分析。例如，LC-MS/MS技术可在单次进样时对数十乃至上百种农药残留进行同时检测，极大提高了检测通量和效率。除常规的定量检测外，LC-MS技术在农药代谢动力学研究、农药非法添加识别等方面也发挥着重要作用。通过对农药在农作物体内代谢过程的分析，可评估农药在农产品中的降解行为，确定科学的农药使用规程和安全间隔期，降低农产品农药残留风险。

3.2 真菌毒素检测

真菌毒素是一类由真菌产生的次生代谢物，具有急性或慢性毒性，可通过污染农作物进入食物链，对人畜健康构成严重威胁。液相色谱-质谱联用技术以其优异的分离能力、高灵敏度和高选择性，在真菌毒素检测领域得到广泛应用。

真菌毒素种类繁多，理化性质差异较大，传统的检测方法难以实现对多种真菌毒素的同时分析。与生物学方法和免疫学方法相比，LC-MS技术具有更高的特异性，可有效区分结构相似的真菌毒素，避免假阳性结果的出现。例如，黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2等异构体在传统方法中易发生交叉反应，而采用LC-MS/MS技术，可通过优化多反应监测参数，准确区分并定量不同异构体。此外，LC-MS/MS技术具有极高的灵敏度，可检测痕量水平的真菌毒素。例如，张养东等[4]采用LC-MS/MS技术检测青贮玉米中10种霉菌毒素，检出限为0.15～1.00 μg·kg-1，远低于国家限量标准。

除常规的真菌毒素外，LC-MS技术在掩蔽性真菌毒素、结合态真菌毒素等新型真菌毒素检测方面也展现出巨大优势。采用液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术、液相色谱-静电场轨道阱质谱联用技术等高分辨质谱技术，可对谷物、油料等样品中未知真菌毒素进行全面筛查，并对可疑物质进行结构解析和鉴定，为真菌毒素的风险评估提供更全面的数据支持。

3.3 食品添加剂检测

食品添加剂在改善食品品质、延长保质期等方面发挥着重要作用，但其非法添加或超量使用却可能危害消费者健康。液相色谱-质谱联用技术凭借其出色的分离能力和检测灵敏度，已成为食品添加剂检测领域的重要分析手段。食品添加剂种类繁多，包括防腐剂、抗氧化剂、着色剂、甜味剂等，其理化性质差异较大，给检测分析带来挑战。液相色谱技术可根据不同食品添加剂的极性、pH值等性质，优化色谱柱类型和流动相组成，实现对多种食品添加剂的有效分离。例如，反相色谱柱如C18柱适用于疏水性食品添加剂如丙酸、山梨酸等的分离；亲水作用色谱柱则适用于水溶性食品添加剂如安赛蜜、甜蜜素等的分析。质谱技术可进一步提高食品添加剂检测的灵敏度和特异性。电喷雾电离源在食品添加剂分析中得到广泛应用，可使带电或极性分子有效电离。三重四极杆质谱仪在多反应监测模式下，可对食品添加剂进行高灵敏度、高选择性检测。

除常规食品添加剂外，LC-MS技术在新型食品添加剂筛查、非法添加剂识别等方面也显示出优势。超高效液相色谱与高分辨质谱如飞行时间、轨道阱等联用，可对复杂食品基质中的未知添加剂进行快速筛查和鉴定。例如，采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱技术对牛奶、奶粉等乳制品中的非法添加剂进行非目标筛查，可有效识别三聚氰胺、三聚氰酸等物质。

3.4 重金属污染物检测

重金属污染是食品安全领域的重要问题之一。汞、砷、铅、镉等重金属元素具有毒性大、稳定性强、生物富集性高等特点，通过食物链可在生物体内蓄积，对人体健康构成严重威胁。液相色谱-质谱联用技术凭借其优异的分离能力和超高的检测灵敏度，在食品重金属污染物检测中发挥着不可替代的作用。

与传统的原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等技术相比，LC-MS技术可实现重金属污染物的形态分析和价态分离，为准确评估重金属的毒理学效应提供更多信息。通过优化色谱柱类型和流动相组成，液相色谱技术可有效分离重金属元素的无机态和有机态，如亚甲基汞、甲基汞等有机汞，三价砷和五价砷等不同价态砷。电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）技术是重金属分析的重点技术。电感耦合等离子体电离源可在高温等离子体中将样品完全电离，产生重金属元素的特征离子。高灵敏度的质量分析器如四极杆、三重四极杆等，可对重金属离子进行高选择性检测，实现痕量级别的定量分析[5]。

4 结语

液相色谱-质谱联用技术凭借其高灵敏度、高选择性和多靶向分析能力，在食品安全检测领域发挥着越来越重要的作用。在农药残留、真菌毒素、食品添加剂和重金属污染物检测方面，LC-MS技术展现出了显著的优势。随着技术的不断进步，高分辨质谱、多级质谱等新型技术的应用，将进一步提高食品安全检测的准确性和全面性。未来，LC-MS技术有望与人工智能、大数据分析等新兴技术融合，实现食品安全风险的智能预警和全程监控。同时，便携式、快速检测等新型LC-MS设备的开发，将使食品安全检测更加便捷高效，为保障人们“舌尖上的安全”提供有力支撑。

参考文献

[1]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.

[2]柯洋洋，李凡.液相质谱联用技术在食品安全检测中的应用研究：以农药残留为例[J].中外食品工业，2024（7）：23-25.

[3]杨惠宇，赵莹，潘发林.高效液相色谱-串联质谱技术在水产品安全检测中的应用[J].农业开发与装备，2021（8）：73-74.

[4]张养东，杨军香，宋孝明，等.青贮玉米中10种霉菌毒素LC-MS/MS检测方法的建立和应用[J].饲料工业，2016，37（19）：45-49.

[5]蔡玮，赵博，赵少雷，等.ICP-QQQ-MS法分析婴幼儿谷物辅助食品中镉含量的干扰及其校正[J].食品科学，2024，45（14）：234-239.