飛行時(shí)間質(zhì)譜在植物源農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中的應(yīng)用

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題不僅影響著我國(guó)人民的健康和安全，還影響著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題備受關(guān)注。目前，農(nóng)產(chǎn)品的檢測(cè)分析技術(shù)主要有快速免疫分析法、光譜法、色譜法、質(zhì)譜法等。隨著人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題認(rèn)識(shí)的深入及污染物種類的多樣化，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)（TOF -MS）具有高靈敏度、高分辨率、高通量分析的特性，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。本文概述了飛行時(shí)間質(zhì)譜在植物源農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中的應(yīng)用，為相關(guān)的檢測(cè)研究工作提供參考。

一、飛行時(shí)間質(zhì)譜原理

飛行時(shí)間質(zhì)譜（time-of-flight mass spectrometry， TOF - MS） 技術(shù)是利用動(dòng)能相同而質(zhì)荷比不同的離子在恒定電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過恒定距離所需時(shí)間不同的原理，對(duì)物質(zhì)成分或結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。飛行質(zhì)譜儀硬件部分包括離子源、質(zhì)量分析器、檢測(cè)器和高真空系統(tǒng)4個(gè)部分。離子源主要包括電噴霧電離源（ESI）、大氣壓化學(xué)電離源（APCI）、基質(zhì)輔助激光解吸電離源（MALDI）、大氣壓光電離源（APPI）。質(zhì)量分析器的主要部分是一個(gè)離子漂移管，為了提高飛行時(shí)間質(zhì)量分析器的分辨率，現(xiàn)在多采用激光脈沖電離方式，離子延遲引出技術(shù)和離子反射技術(shù)。檢測(cè)器主要是選用微通道板（MCP）離子檢測(cè)器，MCP由平行的圓筒型微通道組成，當(dāng)離子進(jìn)入微通道時(shí)產(chǎn)生二次電子，反射通過這些通道時(shí)，不斷產(chǎn)生更多電子。高真空系統(tǒng)主要有前級(jí)的旋葉式機(jī)械泵和后級(jí)的渦輪分子泵共同組成。

二、飛行時(shí)間質(zhì)譜的特點(diǎn)

飛行時(shí)間質(zhì)譜具有靈敏度高、分辨率高、質(zhì)量精度高、分析速度快等特點(diǎn)。飛行時(shí)間質(zhì)譜采用了不同的離子源和聚焦技術(shù)，大大提高了離子化效率和離子傳輸效率，不同質(zhì)荷比的離子可以同時(shí)被檢測(cè)，大大提高了靈敏度，特別適合于復(fù)雜基質(zhì)干擾下的微量、痕量化合物分析。TOF－MS的分辨率可達(dá)10 000 FWHM ，可精確至小數(shù)點(diǎn)后第4位，得到高精確度的質(zhì)量數(shù)，排除干擾組分的能力更強(qiáng)，提高了對(duì)目標(biāo)化合物的鑒別和確證能力。除此之外，飛行時(shí)間質(zhì)譜微秒級(jí)的快速反應(yīng)檢測(cè)大大提高了掃描速度，提高了分析方法的通量，實(shí)現(xiàn)單次進(jìn)樣同時(shí)檢測(cè)多種化合物的目標(biāo)。

三、在植物源農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中的應(yīng)用

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量主要包括產(chǎn)品的內(nèi)在特性、外在特性及經(jīng)濟(jì)特性。其中，產(chǎn)品的內(nèi)在特性是指產(chǎn)品的物理性能、結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及純度、精度等；產(chǎn)品的外在特性是指產(chǎn)品的形狀、外觀、包裝及氣味和色澤等。通常所說的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)主要涉及內(nèi)在及外在特性，主要包括農(nóng)產(chǎn)品感官檢測(cè)、物理檢測(cè)、污染物檢測(cè)、營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)等。飛行時(shí)間質(zhì)譜主要應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的污染物檢測(cè)及營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)。

（一）在污染物檢測(cè)中的應(yīng)用

植物源農(nóng)產(chǎn)品在生長(zhǎng)的過程中，會(huì)大量施用化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入品。現(xiàn)階段，化學(xué)農(nóng)藥被大量使用于果蔬、農(nóng)作物生長(zhǎng)的過程中，因此，對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè)的重視對(duì)于增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全具有積極的作用。農(nóng)藥殘留檢測(cè)，從本質(zhì)上來講就是屬于痕量與超痕量分析，對(duì)于儀器的要求相對(duì)較高，需要具備一定的靈敏度。彭興等借助LC-TOF/MS在全掃描下的高靈敏度、高精確度等方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)水果蔬菜中210種常用農(nóng)藥進(jìn)行無標(biāo)準(zhǔn)品快速定性篩查。余露以茶葉為研究對(duì)象，利用超高效液相色譜-四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜（UPLCQ-TOF/MS）技術(shù)建立了茶葉中204 種農(nóng)藥殘留的快速篩查和確證檢測(cè)方法，為茶葉中農(nóng)藥殘留監(jiān)控提供技術(shù)支持。劉永強(qiáng)等采用QuEChERS前處理技術(shù)，建立了超高效液相色譜－四極桿－飛行時(shí)間質(zhì)譜（ UPLC-Q-TOF/MS） 同時(shí)測(cè)定小麥粉中 17 種農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法，為快速檢測(cè)小麥粉中的農(nóng)藥殘留提供了科學(xué)參考。

在農(nóng)產(chǎn)品的種植、收獲、儲(chǔ)運(yùn)和加工過程中，真菌毒素極易污染糧食及其制品，引起人或動(dòng)物的急性和慢性中毒。這些毒素被歸類為比合成污染物、植物毒素、農(nóng)藥殘留更重要的食源性風(fēng)險(xiǎn)因子，嚴(yán)重威脅人類和動(dòng)物的健康。真菌毒素容易污染小麥、大麥、玉米、水稻等糧食作物， 對(duì)此大家已有一定的研究。Sirhan等建立的 LC-ESI-QTOF-MS方法可對(duì)易受黃曲霉污染的5種食品（大麥、小麥、玉米、花生及花生醬等）中的 4 種黃曲霉毒素進(jìn)行檢測(cè)，其最低定量限為 0.8μg/kg。鄭翠梅等將固相萃取技術(shù)與LC-TOF MS技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)，檢測(cè)玉米和小麥中的單端孢霉烯族毒素、黃曲霉毒素、伏馬毒素、赭曲霉毒素 A 和玉米赤霉烯酮5類13種真菌毒素，為全面了解糧食中真菌毒素的污染狀況提供可靠的技術(shù)支持。但是，真菌毒素對(duì)水果、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品的污染也相當(dāng)嚴(yán)重，目前關(guān)于該方面的研究還未引起人們的足夠重視。李艷波等應(yīng)用液相色譜/四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)，建立了快速測(cè)定橙汁中桔霉素的方法，可用于橙汁中的桔霉素的快速測(cè)定。

（二）在營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的提高，對(duì)于食品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的關(guān)注也與日俱增，農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分的研究也越來越深入。李辰辰等采用高效液相色譜與四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)定性檢測(cè)桑椹中多酚類物質(zhì)，初步鑒定了桑椹中存在14 種多酚類物質(zhì)，主要以酚酸、花色苷和黃酮的形式存在，為桑椹的進(jìn)一步深入研究和開發(fā)提供參考。劉真真等利用超高效液相色譜－四極桿－飛行時(shí)間質(zhì)譜（UPLC-Q-TOF/MS）快速與高分辨的分析優(yōu)勢(shì)，建立了果蔬中維生素 C 的定量分析方法，并對(duì) 32 批次的國(guó)產(chǎn)和新西蘭獼猴桃樣品進(jìn)行檢測(cè)（國(guó)產(chǎn)獼猴桃中維生素 C 的含量為 498～1625 mg/kg，新西蘭進(jìn)口獼猴桃中維生素 C 的含量為 247～449 mg/kg），為果蔬中維生素 C 的測(cè)定提供新的方法依據(jù)。Dinelli利用HPLC-ESI-TOFMS技術(shù)在意大利 22 種小麥中共鑒定出 34 類104 種異構(gòu)體多酚類物質(zhì)，其中，阿魏酸的同分異構(gòu)體共有 9 種、二氫阿魏酸的同分異構(gòu)體 8 種，丁香酸的同分異構(gòu)體有 2種且大部分存在于結(jié)合酚的部分。Mané等在MALDI-TOF-MS中分別使用［M＋Na］+和［M＋K］+兩種陽離子模式，測(cè)得蘋果中原花色素的聚合度分別為DP15和DP13。Takahata 等利用［M＋K］+在線模式檢測(cè)出棕色大豆種皮中的原花色素最高聚合度為DP30 。

四、展望

近年來，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全已成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)之一，各種檢測(cè)手段應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品安全領(lǐng)域，以保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及消費(fèi)者健康。飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)以高靈敏度、高分辨率、高質(zhì)量精度、分析快速等特點(diǎn)在農(nóng)產(chǎn)品的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它可以在無標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照的情況下快速篩查，對(duì)化合物進(jìn)行定性，為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件提供有力的支撐；可以對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中有效營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行鑒定，為農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)學(xué)的發(fā)展提供有力的支持。然而飛行時(shí)間質(zhì)譜在實(shí)際應(yīng)用中還面臨一些問題，一方面，相較于低分辨的 GC-MS和 LC-MS 來說，飛行時(shí)間質(zhì)譜價(jià)格昂貴，在各個(gè)實(shí)驗(yàn)室普及度較低；另一方面，通過快速篩查質(zhì)譜庫對(duì)化合物定性是現(xiàn)階段查詢和確認(rèn)未知化合物有效的途徑之一，GCTOF和LC-TOF在對(duì)化合物進(jìn)行高通量篩查時(shí)，需用戶自建質(zhì)譜庫，沒有統(tǒng)一的商品化的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫。但是，憑借高靈敏度、高分辨率、高質(zhì)量精度、分析快速的優(yōu)勢(shì)，飛行時(shí)間質(zhì)譜作為高分辨率質(zhì)譜廣泛應(yīng)用于食品、化學(xué)、醫(yī)藥等領(lǐng)域，相信隨著科技進(jìn)步，其會(huì)在更多領(lǐng)域得到越來越廣泛深入的應(yīng)用，獲得更豐富的信息。