四極桿—飛行時間質譜技術在食品安全檢測中的應用

孫秉康 李曉毓 寧雪雪 姚婷

摘要四極桿-飛行時間質譜（Q-TOF）技術因具有檢測范圍寬、靈敏度高、可耦合聯用等優點，已被廣泛應用于食品安全檢測領域。綜述了近年來Q-TOF技術的發展現狀及其在檢測農藥殘留、獸藥殘留、外源添加物、真菌毒素4個方面的應用，展望了該技術的應用前景。

關鍵詞四極桿-飛行時間質譜；食品安全；檢測；應用

中圖分類號TS207文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）09-0076-02

Application of QTOF Technology in Food Quality and Safety Detection

SUN Bingkang， LI Xiaoyu， NING Xuexue， YAO Ting*

（Huangshan University， Huangshan， Anhui 245041）

AbstractThe QTOF has been applied in food quality and safety analysis as a result of its wide detection range， high sensitivity and combination， and so on. The development status and applications of QTOF technology in the detection of pesticide residue， veterinary drug， exogenous additives and mycotoxin were reviewed and application prospect was forecasted.

Key wordsQTOF；Food safety；Detection；Application

食品安全關系到人們的生命健康、社會的穩定以及國家的發展等，是人類賴以生存和可持續發展的重要基礎。近年來多次發生的食品安全突發事件已嚴重損害了人們的健康安全，也較大地影響了社會的穩定，因此食品安全問題受到各國人民的廣泛關注。目前，食品安全檢測也成為熱門的研究方向，質譜技術由于靈敏度高、檢測速度快、結果精確等優點已在眾多領域中都有應用，其中四極桿-飛行時間質譜（Q-TOF）因其更優的性能和先進的技術，在食品安全領域中已廣泛應用。筆者綜述了Q-TOF技術檢測方法及其在農藥殘留、獸藥殘留、外源添加物、真菌毒素4個方面的應用，旨在為更好地研究食品安全監測的技術手段提供參考。

1Q-TOF技術

Q-TOF是近年來迅速發展起來的一種質量分析技術，由四極桿質譜和飛行時間質譜串聯耦合構成。工作原理是通過四極桿質譜選取單一離子并送入碰撞活化室與氬氣進行碰撞，經誘導裂解后，到達加速器中，在推斥極的作用下在飛行時間質譜（TOF-MS）中進行質量分離，從而實現精確分子測定[1]。質譜聯用技術賦予經典的質譜法新的活力，與其他一些單一質譜系統進行比較，Q-TOF在準確度、靈敏度、選擇性等方面均有所提升。Q-TOF可以進行多種模式的質量檢測，主要包括總離子掃描（MS-Scan）、TOF-MS和飛行時間二級質譜（TOF-MS/MS），這些模式也可以應用于負離子的檢測[2]；同時具有靈敏度高、檢測范圍寬等優點，并且還能通過精確的碎片離子質量，進行未知物質結構鑒定[3]。這些優勢使得Q-TOF在很多學科領域都得到了較為廣泛的應用，其中食品安全檢測就是Q-TOF技術應用的一個重要方面。

2Q-TOF在食品質量安全檢測中的應用

2.1農藥殘留

隨著農業技術的不斷發展，農藥的使用也趨于常態化。由于我國農民對農藥的危害了解較少，使用農藥非常隨意；另一方面，我國對于農藥使用的監管力度不夠，從而導致農藥殘留對人們的健康存在安全隱患。因此農藥殘留問題成為各國關注的焦點。

我國根據國情擬定了相應農藥最高殘留量的標準，頒布的《食品中農藥最大殘留量》中涉及農藥387種，最高殘留量指標3 650項。因此，農藥殘留的快速檢測顯得非常重要。隨著儀器分析技術的迅速發展，高分辨質譜技術在農藥殘留檢測中的應用越來越多[4]。趙志遠[5]建立了用QuEChERS結合液相色譜-四級桿-飛行時間質譜（LC-Q-TOF-MS）快速篩查方法，從蘋果、番茄和甘藍上檢測出281種農藥殘留。該方法實現了不同農藥標準比較，可以快速準確篩查農藥殘留，并且提高了識別精度。侯向昶等[6]利用高效液相色譜-四級桿-飛行時間質譜（UPLC-Q-TOF-MS）建立了三華李和葡萄等水果上34種農藥殘留的篩查方法，通過QuEChERs模式，根據碎片離子、保留時間和精確質量即可完成對待測農藥的精確分析。

2.2獸藥殘留

隨著生活質量不斷改善，人們對動物產品的需求也不斷增加。養殖戶為了追求更多的經濟利益，往往濫用獸藥，而獸藥殘留會對人們的健康造成危害；加上動物源食品基質的復雜性且殘留量很小，因此快速、準確檢測獸藥殘留的方法尤為重要[7]。目前，色譜和質譜技術仍是獸藥殘留檢測最常用的手段，但相對單一，難以滿足日益復雜且微量的獸藥殘留檢測要求。Q-TOF與色譜聯用克服了檢測單一的缺點，具有通用性，且準確性更高，越來越多地被應用到獸藥殘留檢測中。

高馥蝶等[8]和Wang等[9]采用LC-Q-TOF-MS技術，實現了對奶、肉、蛋中獸藥殘留的快速檢測，液相色譜（LC）與Q-TOF結合連用，不只是準確性提高，檢測范圍也有所增加。嚴麗娟等[10]利用高效液相色譜（UPLC）與Q-TOF聯用對乳產品中鎮靜劑進行檢測，建立了與獸藥殘留數據庫相結合的高通量篩查方法。綜上，雖然待檢測物質種類很多，但可以根據需要選擇不同的色譜、質譜聯用技術對于不同特點的待檢測物質實現快速檢測。

2.3外源有害物質

在食物生產和加工過程中，添加劑的加入可改善食物的質量、口感或色澤。為了更大的利益，不法制造商往往在食品中添加一些有害物質，嚴重危害消費者的健康。如“蘇丹紅”事件、“三聚氰胺奶粉”事件、“上海染色饅頭”事件以及“河南瘦肉精”事件等[11]，均是由于在食品中添加了有害添加物。因此，對食品中有害添加劑進行快速篩查一直是食品安全中需要解決的問題。

趙延勝[12]用LC-Q-TOF-MS建立了奶酪中29種禁用色素的篩查方法，樣品經前處理提取和凝膠滲透色譜凈化后檢測，再通過分子質量數比配和數據庫檢索，可以實現高效的定性分析，且該方法篩查領域廣泛，對含脂肪蛋白質等的食品具有良好的應用效果。林慧等[13]利用Q-TOF檢測可能存在牛肉中的工業染料剛果紅，為肉制品中剛果紅的定性和定量分析提供了較好的解決方法，且該方法并未與色譜聯用，在檢測成本以及檢測難度上都有所降低。目前使用Q-TOF技術對食物中外源添加物的檢測確證的研究還較少，屬于初級階段，需要做更多的探索。

2.4真菌毒素

真菌毒素是由真菌在合適的生長條件下所產生的代謝物，對人類和動物都有害，已發現真菌毒素有400多種。真菌毒素不僅能使食物腐敗變質，還具有致癌、致畸和致突變性[14]，嚴重危害著人們的身體健康。真菌毒素對我國農產品出口造成了巨大的阻礙，帶來了不可估量的經濟損失。

目前對真菌毒素的檢測方法有薄層色譜法（TLC）、氣相色譜法（GC）、液相色譜法（LC）以及液相質譜法（LC-MS）等[15]。但由于真菌種類繁多，食品基質過于復雜，單一的檢測系統無法做到精確定性分析，因此Q-TOF-MS技術也可應用到真菌毒素的檢測中。

鄭翠梅[16]應用LC-Q-TOF-MS技術，建立了小麥和和玉米中黃曲霉素、單端孢霉烯族毒素等5類13種真菌毒素的快速篩選與確證分析的方法，該方法為日后全面系統地檢測真菌毒素提供了技術支持。Sirhan 等[17]在LC-ESI-Q-TOF-MS/MS技術的基礎上，在多反應監測模式下采用低能量碰撞誘導串聯質譜進行定量檢測，進一步開發了檢測谷物中8類A型和B型單端孢霉烯族的方法，該方法具有不用固相萃取、節約成本和準確度更高的優點。

3展望

近年來食品安全問題一直受到人們廣泛關注，檢測食品安全的分析技術雖有很多，但食品基質過于復雜，污染物種類太過繁多，一般的檢測技術無法滿足其嚴苛的要求。質譜技術作為一種高端檢測技術具有較高的定性、定量分析和選擇性[18]，Q-TOF以及Q-TOF與色譜聯用具有檢測范圍寬、分辨率高等優點，在食品安全范圍得到普遍的應用，已成為食品安全檢測方面不可或缺的手段。Q-TOF技術在更多的領域內發揮著作用，如藥品研發、中藥與天然產物分析、臨床研究、環境監測、基因組學和代謝組學等領域，Q-TOF技術憑借著其高通量、檢測范圍寬等特點均有應用[19]。但對于檢測未知物質或痕量物質等還達不到滿意的高度，所以質譜技術的發展仍需要進行更多的探索。

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