超高效液相色谱-串联质谱法在食品安全检测中的应用 （一）

食品安全与人们的生活和健康密切相关，关系到社会和谐稳定和经济平稳运行。高效的检测技术方法，对保障食品安全具有重要意义。超高效液相色谱-串联质谱(ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry， UPLC-MS/MS)，以其高效、快速、灵敏、高选择性和高通量等优点，为食品安全检测提供了一个重要的工具。该技术与QuEChERS、液-液微萃取、分散固相萃取、免疫亲和柱净化、碳纳米管纯化及柱前衍生化等多种样品制备技术的结合，使其在食品样品复杂基质中痕量成分检测中发挥出独特的技术优势。本文综述了UPLC-MS/MS在食品农药兽药残留检测、食品生物毒素检测、食品加工危害物检测和食品过敏原检测等食品安全检测领域的应用和进展，并对其未来应用潜力和发展前景进行了展望，以期为UPLC-MS/MS技术方法在食品安全检测领域更好地推广应用提供参考。

 1 引言

食品安全与人们的生活和健康密切相关。随着现代食品工业的发展，食品种类日益丰富，来自食品加工、食品原料及环境中的食品安全问题也产生了新的变化，食品安全质量检测不断面临着新的挑战。为了确保和改善食品安全和质量，人们对食品安全质量检测效率和灵敏度的要求不断提高。超高效液相色谱-串联质谱技术(ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS)以其高效、快速、灵敏和选择性好等技术优势，为食品安全和质量检测开辟了新的途径。

UPLC-MS/MS组合了超高效液相色谱(UPLC)与串联质谱(MS/MS)各自的技术优势。与传统高效液相色谱(high performance liquid chromatography，HPLC)相比，UPLC采用更小粒径的柱填充材料(粒径<2μm)和较高的泵压，使分离效果更高效。MS/MS分析系统第一级质谱对分析物母离子进行分离，选择感兴趣的母离子转化为子离子，进入第二级质谱进一步分离分析，通过分析多级质谱中母离子和子离子之间的关系，准确获得目标分析物结构信息。近年来，与UPLC-MS/MS相关的样品前处理和制备技术诸如Qu ECh ERS、混合模式固相萃取、盐析辅助液-液萃取、原位离子液体-分散液-液微萃取、柱串联固相萃取、分散固相萃取、免疫亲和柱净化、分子印迹膜萃取、碳纳米管纯化及柱前衍生化等快速发展，使UPLC-MS/MS在复杂样品基质中痕量成分检测中更发挥出其技术优势。UPLC-MS/MS已广泛应用于食品中生物活性成分测定以及药物残留、霉菌毒素、细菌毒素、海洋生物毒素和食物过敏原等食品安全检测。

本文对近些年UPLC-MS/MS在农药残留、生物毒素以及食品加工过程中危害物检测等方面的应用进行了综述，并对其未来应用和发展前景进行了展望，以期为UPLC-MS/MS技术方法在食品安全检测领域更好地推广应用提供参考。

2 食品中农兽药残留检测

2.1 农药残留的检测

农药的广泛使用，在一定程度上提高了农作物产量并为人们节省了很多劳动力，但是它们的残留物(包括它们的转化物、代谢物和反应产物等)进入食物链，引起了许多食品安全问题。食品中农药残留通常是痕量，但被人们摄取后，会在人体逐渐蓄积，严重威胁人类健康。我国食品安全国家标准GB2763-2019规定了483种农药7107项最大残留限量(maximum residues limit，MRL)。UPLC-MS/MS在农药残留检测中的应用已有较多报道，检测样品涉及粮食、植物油、果蔬等，目标分析物涵盖上百种农药。所采用的超高效液相色谱柱主要有高强度硅胶(high strength silica，HSS) T3柱(2.1 mm×100 mm，1.8μm)、亚甲基桥杂化颗粒(ethylene bridged hybrid，BEH)C18柱(2.1 mm×50 mm/75 mm/100 mm，1.7μm)、岛津Shim-pack XR-ODSⅢ柱(2.0 mm×50 mm，1.8μm)[38]和其他类型的C18色谱柱，这些色谱柱共同特点是填充料粒径小、化学稳定性强、耐高压和分离速度快。质谱条件，一般采用电喷雾离子源(electrospray ionization，ESI)，多反应监测(multiple-reaction monitoring，MRM)扫描模式，在ESI模式下找到农药化合物及其代谢物的母离子，然后通过调节碰撞能量，选择相对丰度较高的特征离子作为定性离子和定量离子。UPLC-MS/MS法检测农药残留具有较好的灵敏度和精密度，能够较好地满足食品安全国家标准中规定的各种农药最大残留限量(表1)。

2.2 兽药残留的检测

在畜、禽、鱼等动物集约化养殖和生产过程中，兽药的使用，帮助人们防治各种病害促进动物快速生长，提高产量效益，满足了人们对动物性食品的大量需求。然而，兽药的滥用及非法使用导致的药物残留，也会带来食品安全风险。我国对兽药残留问题给予了高度重视，在食品安全国家标准GB31650-2019中，规定了动物性食品中阿苯达唑等104种(类)兽药的最大残留限量，氯丙嗪等9种不得在动物食品中检出的兽药。近年来，UPLC-MS/MS已被应用于畜禽产品、蜂产品及水产品中兽药残留的检测。

2.2.1 牛奶中兽药残留的检测

牛奶中的兽药残留主要以抗生素及其代谢物残留为主。由于牛奶中蛋白质、脂肪、乳糖等成分较为复杂，UPLC-MS/MS法检测牛奶样品，需要进行样品前处理以除去蛋白质和脂肪等复杂基质的干扰，液-液萃取、固相萃取小柱净化、三氯乙酸诱导蛋白沉淀等方法可有效地分离纯化目标分析物，减少基质效应。Li等采用选择性同位素稀释-UPLC-MS/MS测定原料牛乳中舒巴坦(sulbactam)残留量，检出限和定量限分别为0.0445和0.0517μg/L，回收率为72.1%～91.5%，相对标准偏差(relative standard deviation，RSD)为3.0%～18.9%。马晓年等采用固相萃取小柱-UPLC-MS/MS测定牛奶中氯霉素残留，检出限为0.004µg/kg，定量限为0.01µg/kg。方灵等[49]采用UPLC-MS/MS法同时测定牛奶中5类(磺胺类、喹诺酮类、四环素类、氯霉素类和大环内酯类)38种抗生素，目标分析物定量限为0.10～1.0µg/kg，回收率为70.7%～94.9%，RSD为4.0%～9.4%。方力等采用三氯乙酸诱导蛋白沉淀净化-UPLC-MS/MS法检测牛奶中8种硝基咪唑类药物及其代谢物，定量限分别为0.1～0.2和0.3～0.5µg/kg，基质效应(matrix effects，ME)0.82～1.28。这些研究表明，采用UPLC-MS/MS法检测牛奶中痕量兽药及其代谢物残留，定量限低，精密度好，并且具有高通量检测能力。

2.2.2 肉类和蛋类食品中兽药残留检测

禽类和家畜类集约化饲养过程中，使用几率较多的兽药包括抗生素类、抗病毒类、β-受体激动剂类和激素类等。兽药残留种类繁多，化学性质各异，而且一般为痕量，因此，对禽畜肉类产品可能残留的各类痕量兽药进行同时检测具有很大的挑战性。近年来，人们将UPLC-MS/MS与复合固相萃取柱净化、增强型脂质去除(EMR-Lipid)固相萃取及Qu ECh ERS-中空纤维素膜净化等样品前处理技术相结合，成功地检测了畜禽肉类中β-受体激动剂类、利巴韦林和金刚烷胺类等多种类型的兽药残留，检测限最低达0.03µg/kg。采用UPLC-MS/MS法检测肉类中兽药残留不仅灵敏度高，而且能够同时快速筛查确证和测定多种兽药及其代谢物，可以有效解决多种类兽药残留同时筛查耗时多和工作量大等难题。

2.2.3 蜂产品中兽药残留检测

蜂产品中兽药残留主要为抗生素类，其来源途径有2个:

(1)蜂场为了防治蜂群感染而使用的抗生素

(2)土壤、水和微生物中兽药迁移所致蜂箱中巢脾污染，进一步污染蜂产品。章豪等采用固相萃取-UPLC-MS/MS测定了蜂产品中10种头孢类药物的残留量，检出限和定量限分别为0.1～1和0.3～3μg/kg，加标回收率为80.0%～95.5%，RSD为1.5%～4.8%。该方法具有精密度和准确度高、检测周期短的优点，适用于蜂产品中兽药残留检测的风险识别和确证检验。

2.2.4 水产品中兽药残留检测

我国水产品种类丰富，产量巨大，2019年全国水产品产量保持在6450万吨左右。水产品兽药残留检测和监控，对保障水产品的质量安全和维护人民生命健康具有重要意义。水产品中兽药残留来自养殖过程中的用药和生长环境中的药物污染。Saksit等采用UPLC-MS/MS同时测定了虾肌肉中氟喹诺酮类、磺胺类和增效剂类、四环素类、大环内酯类、林可酰胺类、青霉素类、硝基咪唑类和氯霉素类等，8个不同类别55种抗菌药物残留。平均回收率为74.3%～113.3%，RSD分别小于15.0%，检出限和定量限分别为1.0～5.0μg/kg和3.0～10.0μg/kg。郑坤明等采用Qu ECh ERS-UPLC-MS/MS成功检测了鲤鱼和小龙虾中毒氟磷，在鲤鱼和小龙虾2种基质中的检出限分别为0.4、0.8μg/kg，定量限分别为2、3μg/kg，回收率88%～103%，RSD为1.2%～5.4%。UPLC-MS/MS适合水产品可食用部分兽药残留分布特点，能够快速、高灵敏和高通量地检测水产品中各种痕量兽药残留，为高效监测大规模水产品兽药残留污染提供了理想工具。

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