高效液相色谱-质谱联用技术在食品残留物检测中的应用

摘 要：随着人们生活水平的提高，食品安全问题受到越来越多的关注。食品中残留的农药、兽药以及各类污染物会对人体健康造成危害，因此准确检测食品中的各类残留物质至关重要。高效液相色谱-质谱联用技术具有灵敏度高、定性定量准确等优点，在食品残留物检测中发挥着重要作用。本文以高效液相色谱-质谱联用技术为切入点，分析了该技术在食品残留物检测中的应用现状、存在的问题及未来发展方向，旨在为食品残留物检测技术的发展提供参考。

关键词：高效液相色谱-质谱法；食品安全；残留物检测；农药残留；兽药残留

Application of HPLC-MS in the Detection of Food Residues

LIU Xia

（Linzi District Inspection and Testing Center， Zibo 255400， China）

Abstract： With the improvement of people’s living standards， food safety has received more and more attention. Residual pesticides， veterinary drugs and various types of pollutants in food can be harmful to human health， so it is crucial to accurately detect various types of residues in food. High performance liquid chromatography-mass spectrometry has the advantages of high sensitivity and accurate characterization and quantification， and plays an important role in the detection of food residues. This paper analyzes the current status of the application of high performance liquid chromatography-mass spectrometry in the detection of food residues， the problems and the future development direction of this technology， aiming to provide a reference for the development of food residue detection technology.

Keywords： high performance liquid chromatography-mass spectrometry; food safety; residue detection; pesticide residues; veterinary drug residues

食品安全问题日益受到关注，残留物的检测是保障食品安全的关键。食品中的残留物主要包括农药残留、兽药残留、食品添加剂残留以及其他污染物质残留。这些残留物对人体健康存在潜在危害，必须建立科学有效的检测技术进行监控。目前，高效液相色谱-质谱联用技术因其高灵敏度、高选择性、高准确度的特点，在农产品农药残留检测、动物源性食品兽药残留检测等领域发挥着重要作用，是实现食品残留物有效监控的关键技术。

1 高效液相色谱-质谱联用技术概述

高效液相色谱-质谱联用技术是液相色谱与质谱联用的一种检测技术。其中，高效液相色谱以高效色谱柱为核心，利用固定相与流动相之间分配系数的差异实现样品组分的快速分离。与传统液相色谱相比，其色谱分离效率更高，分析时间更短。质谱技术根据样品分子及其碎片的质荷比进行检测，可提供样品组分的定性和定量信息。两者结合形成高效液相色谱-质谱联用技术，充分利用各自技术的优势，实现样品提取、分离和检测的联合，是一种强大的食品分析技术[1]。该技术的检测原理是样品经过高效色谱柱分离后进入电喷雾离子源，带电液滴与干燥气体碰撞形成带电样品分子离子；离子经质量分析器分选，并在碰撞室内发生碎裂，产生特征性二级离子；依据母离子及其碎片离子的质荷比进行定性或定量分析。该技术自动化程度高、操作简便，可实现对多种组分的同时检测，非常适合大规模食品样本的残留物检测。

2 高效液相色谱-质谱联用技术在食品残留物检测中的优势

2.1 同时检测多种残留物

高效液相色谱-质谱联用技术可以通过多反应监测模式实现对多种残留物的同时检测。先利用液相色谱分离不同残留物，然后在质谱碰撞室中针对各目标化合物优化碰撞能量，获得其特有的碎片离子。根据各种残留物母离子及特征碎片离子的对应关系，可以实现多种残留物的定性和定量分析[2]。相比于单一目标的分析，这种多残留物同时分析方法大大提高了样品检测能力，可在一个样品前处理和检测过程中完成对数十种甚至上百种残留物的全面筛查，显著提升检测效率。

2.2 抗干扰能力强

食品矩阵复杂，其中含有的蛋白质、脂肪、糖类、无机盐等组分极易对色谱分离和质谱检测造成干扰，导致残留物检测结果失真。高效液相色谱-质谱联用技术采用高分辨质谱检测，根据精确的质荷比进行定性和定量，可有效识别和排除来自食品矩阵的干扰成分，确保残留物检测结果的准确性。另外，该技术可以采用稳定同位素标记的内标进行检测，内标的物理化学性质与残留物目标化合物极为相似，可有效补偿矩阵效应导致的检测误差，进一步提高方法的抗干扰能力。

2.3 样品消耗少，检测快速

高效液相色谱-质谱联用技术使用微量进样技术，每次检测样品消耗量仅为微升量级，样品准备也简单快速。同时，采用小粒径高效色谱柱，可以大幅缩短分析时间，从样品前处理到得到检测结果仅需几十分钟，满足残留物高通量检测的需求。相比传统的色谱分析方法，该技术显著减少了样品量的消耗和检测时间，提高了实验室的检测效率，降低了检测成本。

3 高效液相色谱-质谱联用技术在食品残留物检测中的应用

3.1 农药残留检测

高效液相色谱-质谱联用技术可广泛应用于各类食品矩阵中农药残留的检测。在水果蔬菜中，该技术可实现对数百种农药的快速多残留检测。针对水果蔬菜基质，通常选择C18反相色谱柱进行分离。优化移动相条件，采用正离子电喷雾离子化模式，可以有效检测不同极性的农药化合物。多反应监测模式可以监测各种农药及其特征性碎片离子，实现水果蔬菜样本中百余种农药残留的高通量定性定量分析[3]。在粮食矩阵中，一些非极性农药较难保留，需要选择非极性的C18色谱柱进行分离，也可以通过衍生化反应提高非极性农药的检测灵敏度。除了小分子农药外，采用电场辅助电喷雾离子源，高效液相色谱-质谱联用技术也可检测辅助剂、增效剂等大分子农药化合物。在不同食品矩阵中，该技术都表现出良好的定量性能。

3.2 兽药残留检测

高效液相色谱-质谱联用技术可广泛应用于各类动物源食品中兽药残留的检测。在畜禽肉制品中，该技术可实现对数十种兽药的快速多残留分析。针对肉制品复杂脂肪基质，常采用C18色谱柱进行分离，也可以引入固相微萃取技术净化基质，并通过优化碰撞能量，取得各种兽药及代谢产物的特征性二级谱图。多反应监测模式可以同时监测各种化合物的特有碎片离子，实现对肉制品中β-受体激动剂、抗生素等多种兽药残留的高通量定性定量分析[4]。在乳制品中，由于乳脂肪基质会对检测造成严重干扰，需要采取有效的除脂措施。常采用蛋白沉淀除脂法结合低温萃取技术净化乳样，也可以使用具有强脂亲和性的萃取材料除去脂肪。使用C18色谱柱可以有效分离保留极性及中性兽药化合物，实现乳制品中磺胺类、四环素类等多种兽药残留的检测。

3.3 食品添加剂检测

食品添加剂种类繁多，高效液相色谱-质谱联用技术可实现对各类食品中添加剂的准确检测。对于合法的食品添加剂，该技术可以进行定量分析，确保其使用量符合标准规定。针对不同极性的添加剂，可以选择C18、PFP等多种色谱柱进行分离。通过优化碰撞能量，可获得添加剂及内标的特征谱图。采用稳定同位素标记的内标进行定量，可以有效消除基质效应的影响。对于非法添加剂，该技术更多应用于定性筛查。根据添加剂特有的MS/MS特征谱图进行识别，可以发现食品中的非法添加剂。即使添加剂本身没有参比标准，也可以根据其碎片离子信息推测其结构类别，实现未知或新型非法添加剂的识别。这种不依赖参比标准的定性扫描分析，可有效监控各类食品中非法添加剂的使用情况。

3.4 其他食品污染物检测

除了农药、兽药和食品添加剂外，高效液相色谱-质谱联用技术也广泛应用于检测食品中的其他污染物，如重金属和毒素等。对于重金属汞、铅、镉、砷等，可以利用气相化学反应技术及碰撞反应室进行检测，也可以开展稳定同位素稀释法分析实现重金属的准确定量。该技术不仅可以检测食品和生物样本中微量级的重金属污染，也可用于食物中毒性真菌毒素和藻类毒素的定性和定量分析。使用高分辨率质谱可以鉴别不同结构类别的毒素，通过毒素特有的碎片离子进行定性筛查。对于残留药物、环境激素等新型污染物，高效液相色谱-质谱联用技术也可发挥独特优势。该技术使用正负离子检测结合高分辨质谱技术，可以实现未知化合物的结构猜测和定性筛查，为食品新型污染物的快速发现和识别提供关键技术支撑。

4 高效液相色谱-质谱联用技术在食品残留物检测中的未来发展方向

4.1 优化色谱分离和质谱条件以提高检测灵敏度

为进一步提高高效液相色谱-质谱联用技术在食品残留物检测中的灵敏度，色谱分离条件和质谱参数的优化仍是重点。在色谱分离方面，可以研发更高分离效率的色谱柱，如超高分子量的硅基管柱、螺旋柱等，缩短分析时间，提高峰的对称性。同时开发更适合食品检测的微流、纳流液相色谱技术，降低流速，减小体积，增大质量传递效率。在质谱条件方面，选择更适宜食品检测的电离技术，研究不同电离辅助剂对电离效率的影响，开发多电离源技术提高硬化能力，并采用四极杆、线性离子阱等高分辨质谱仪，通过碎片离子扫描优化多个特征离子。此外，微纳米技术提取、纳米材料吸附富集等样品前处理技术的应用，也将成为提高检测灵敏度的重要手段[5]。未来，高效液相色谱-质谱联用技术与新型色谱柱材料、先进电离技术、高分辨质谱仪的结合，必将使食品中多类残留物的超低含量检测成为可能。

4.2 开发新型前处理技术简化样品前处理

简化样品前处理步骤是提高高效液相色谱-质谱联用技术在食品残留物检测中实用性的重要手段。未来可以开发基于磁性纳米材料的磁性固相萃取技术，利用其大比表面积和高可控性，实现样品的快速富集提纯。还可以构建分子印迹技术萃取平台，通过设计特异识别基团，实现对目标分析物的特异性提取。此外，基于深度学习的人工智能技术可以用于自动优化萃取条件和程序。微纳芯片技术集成了萃取、分离和检测功能，可实现样品前处理的微小化、集成化和自动化。上述新型前处理技术的应用，可以简化操作步骤，缩短萃取时间，减少有机溶剂用量，实现食品样本中残留物的快速、高效、绿色提取，大大简化高效液相色谱-质谱联用技术方法的样品前处理过程，扩大其在食品安全检测中的应用范围。

4.3 建立标准化检测方法减轻基质效应影响

为减轻基质效应对高效液相色谱-质谱联用技术检测复杂食品矩阵中残留物造成的影响，建立标准化的检测方法是一个重要的研究方向。①可以建立含有各类代表性食品基质的标准参考矩阵，研究不同基质对检测结果的影响，获得基质效应数据。②针对不同食品基质类型，优化提取、净化程序，建立基础食品类别的标准前处理方法。③开发基于稳定同位素标记的标准物质及内标，建立基于同位素稀释法的标准检测方法，可以有效消除基质效应的影响。④通过建立残留物的标准色谱峰库，采用经济有效的化学信息学软件，可以实现残留物特征信息的有效提取，减轻基质干扰。建立针对不同食品基质类别的标准化检测方法，不仅有助于提高结果的可比性，也将大大提高方法的通用性，推动高效液相色谱-质谱联用技术检测复杂食品样本残留物的标准化。

5 结语

高效液相色谱-质谱联用技术在食品残留物检测方面应用广泛，具有多种优势，但也存在检测灵敏度有待提高、样品前处理较复杂、基质效应干扰等问题。为进一步发挥该技术的优势，未来需要继续优化色谱和质谱条件，开发新型前处理技术，建立标准化检测方法，以提高检测灵敏度，简化操作流程，减轻基质效应。只有不断完善高效液相色谱-质谱联用技术在食品残留物检测中的应用，持续提高检测效率和准确性，才能为保障食品安全和公众健康提供有力的技术支撑。

参考文献

[1]姜诗雨，缪雄，单月梅.初探高效液相色谱-质谱联用技术在食品安全中的应用[J].现代食品，2023，29（14）：73-75.

[2]张森虎，陈雪峰，余瑞，等.色谱-质谱联用的食品组学技术在食品科学研究中的应用[J].食品安全质量检测学报，2023，14（13）：102-109.

[3]季宝成，杨澜瑞，韩雨，等.动物源性食品兽药多残留检测中基质净化与液相色谱-质谱联用技术研究进展[J].轻工学报，2023，38（5）：8-16.

[4]秦捷，罗宽能，梁先长.高效液相色谱及液相色谱-质谱联用技术在食品检测中的应用分析[J].现代食品，2023，29（10）：144-147.

[5]孙丰霞，汪其锐.基于色谱-质谱联用技术的乳制品食品添加剂检测方法[J].中国食品，2023（10）：142-144.