高分辨質譜技術在食品檢測中的應用研究

摘 要：隨著科技的不斷進步，高分辨質譜技術在食品檢測領域中的應用越來越廣泛。高分辨質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、營養成分以及食品添加劑等的檢測中表現出色。本文探討了高分辨質譜技術在食品檢測中的具體應用及其優勢，以期為食品質量監管提供技術參考。

關鍵詞：高分辨質譜技術；食品檢測；有害物質；營養成分

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，對于確保食品質量安全至關重要。高分辨質譜技術作為一種尖端的分析工具，在食品中農藥殘留、添加劑、重金屬等有害成分的檢測方面展現出了顯著的優勢。

1 高分辨質譜技術概述

質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荷比（m/z），此參數直接關聯于樣本的分子特征識別。質譜儀的分辨率作為衡量其性能的關鍵指標，直接反映了儀器區分質荷比相近離子能力的精細程度[1]。傳統四極桿質譜儀雖能實現質荷比至整數值的測定，但高分辨率質譜儀的引入，則進一步促進了這一領域的發展，其能夠捕捉并解析包含小數位信息的質荷比數據，極大增強分析的精度與深度。

高分辨質譜分析技術依托于先進的質譜儀器平臺，展現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樣品的分析中尤為重要。在蛋白質科學領域，高分辨質譜分析技術更是展現出其無可替代的優勢，通過捕捉并解析詳盡的蛋白質碎片圖譜，不僅實現了蛋白質分子量的精準測定，還深入揭示了翻譯后修飾、氨基酸序列等深層次信息，為蛋白質組學研究、蛋白質測序等前沿領域提供了強有力的技術支持。在食品安全監測中，高分辨質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，高分辨質譜有助于闡明藥物在生物體內的轉化過程及作用機制；在蛋白質組學領域，高分辨質譜則促進了大規模蛋白質鑒定及功能網絡的構建。此外，該技術還在蛋白從頭測序等前沿探索中展現出廣闊的應用前景，推動了生命科學研究的深入發展。

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場應用仍面臨諸多挑戰。快速檢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優化與創新，以確保技術支持的連續性和長效性[2]。此外，隨著食品種類及添加劑的多樣化發展，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、驗證與現場快速應用為一體的綜合性體系，加速實驗室成果向現場實踐的轉化，成為當前亟待解決的問題。

2.2 檢測技術發展的地域性不平衡與資源分配的差異性

城鄉經濟社會發展的差異顯著影響了食品安全檢測技術的普及與應用，導致其表現出明顯的地域性不平衡特征。大城市依托其資源優勢，食品安全檢測技術較為先進且檢測精度高，而中小城市及鄉鎮地區則相對落后，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向鄉鎮地區的轉移，鄉鎮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 檢測人員專業素養與技術能力的不均衡性

檢測人員的專業素養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知識和實踐經驗，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培訓、提升團隊整體技術素養、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 標準不夠統一

在食品檢測領域，不同地區不同檢測機構的檢測能力存在一定的差異，導致了地方性行業標準在食品質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調問題，引發了廣泛的爭議。為解決這一問題，國家市場監督管理總局于2019年12月10日發布了《關于加強調味面制品質量安全監管的公告》，該公告對“辣條”產品的食品分類進行了明確界定。盡管我國對食品生產實施了統一的管理標準，但各地區依然保留了各自的地方標準，導致了產品標準的不統一性。

3 高分辨質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

全氟和多氟烷基物質（Per- and Polyfluoroalkyl Substances，PFAS）理化穩定性較好，在高等脊椎動物體內難以降解，并能通過食物鏈逐級累積，可能會引發肝毒性、免疫功能障礙、內分泌系統干擾等問題，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尚待充實，但這無疑對公共衛生安全構成了威脅[5]。

聯合國經濟合作與發展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development，OECD）及歐洲聯盟（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”，強調其不僅具有致癌潛力，還可作為環境激素對生態系統產生深遠影響。2009年《斯德哥爾摩公約》進一步將PFOS納入附件B（限制使用），以遏制其生產與消費。在我國，隨著外賣產業的迅猛發展，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，但其伴隨的環境污染問題及潛在的PFAS暴露風險日益凸顯，急需加強監管。

針對食品接觸材料中PFAS的精準檢測，X500R四極桿-飛行時間質譜系統展現出卓越的分析性能。該系統憑借其業界領先的掃描速度、高分辨率及獨特的多反應監測高分辨率采集模式，不僅確保了與傳統三重四極桿相當的定量水平，更通過提供高分辨二級離子信息，顯著降低了基質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、雙噴霧技術以及內置的自動校正體系共同作用，確保了離子傳輸的穩定性與質荷比測定的精確性，為準確的定性分析提供了堅實基礎。這一系列技術的創新不僅推動了PFAS檢測技術的進步，也為保障食品安全與環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

農藥作為現代農業增產的關鍵策略之一，其合理應用對于提升農作物產量至關重要。然而，農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，高分辨質譜技術憑借其卓越的分析能力，在食品農藥殘留檢測領域展現出非凡價值。該技術不僅能夠精準識別并量化多種農藥及其復雜的降解產物，為評估食品安全性、預防農藥殘留超標導致的健康風險提供科學依據，同時也對引導農藥合理使用、遏制農藥濫用現象具有重要意義，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量安全的另一重大因素，其潛在危害不容忽視。高分辨質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，為食品安全監管提供精準的數據支持，有效助力食品安全風險防控體系的完善。

面對日益嚴峻的環境污染問題，尤其是化學物質污染對食品安全的潛在威脅，高分辨質譜技術同樣展現出強大的應用潛力。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、農業及工業廢棄物排放等多種途徑引入的有害化學物質，可為評估環境污染對食品安全的影響，以及制定有效的環境保護與治理策略提供科學依據，對于減輕環境污染、保障食品安全具有深遠意義。

3.3 食品中有毒有害物質方面的檢測

高靈敏度的全掃描質譜技術結合高分辨率的Orbitrap與Q-TOF質譜平臺，在復雜基質中多組分篩選方面展現出顯著優勢，其精確的質量數測定能力尤為突出。這些技術平臺不僅優化了定性分析的精確度，還通過窄質量窗篩選策略有效降低了同質異素化合物的干擾，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量數推斷分子組成的準確性，實現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。

在有毒物質分析領域，范軼歐等[7]開創性地將高分辨質譜技術應用于構建毒物及其代謝物數據庫，該數據庫基于精確質量數構建，支持新化合物的分子式快速錄入，并通過飛行時間質譜全掃描數據進行檢索，展現了其在未知毒物識別中的潛力。然而，單純依賴精確質量數與同位素分布比對存在一定的局限性，因此結合二級質譜中的誘導碰撞解離（Collision-Induced Dissociation，CID）產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據驗證。在生物樣品分析領域，高分辨質譜技術同樣展現出卓越性能。例如，利用LTQ-Orbitrap組合式高分辨質譜儀對極低量胎發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，將其與高分辨質譜的結合使用，可實現復雜生物體液中有毒代謝物的痕量檢測，展現了其在神經藥物代謝研究中的應用潛力。農藥殘留分析方面，高分辨質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據庫，可為快速篩查與識別提供支持。在反興奮劑檢測領域，高分辨質譜技術同樣占據重要地位。通過建立針對已知違禁藥物及潛在濫用藥物的高分辨質譜檢測方法，可實現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，高分辨質譜通過分析質量數，可實現對目標物質的精確定性分析。

4 結語

高分辨質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揮關鍵作用，確保食品的質量和安全。隨著技術的進一步發展和完善，高分辨質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。

參考文獻

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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：食品質量與安全。