高分辨率質譜分析技術在食品檢測中的應用

摘 要：高分辨率質譜（High Resolution Mass Spectrometry，HRMS）技術因其卓越的分辨率、靈敏度和精準度，在食品檢測領域得到了廣泛應用。本文分析了HRMS技術在食品檢測領域的應用。結果表明，HRMS技術能對復雜基質中微量化合物進行精確的定性與定量分析，有效檢測食品內部的農藥殘留、有害物質及違規添加成分。同時，HRMS技術在食品真實性鑒定和摻假行為方面表現出較高的可靠性，具備同時檢測多個目標的能力，為食品安全的監管提供了堅實的科學支撐。通過結合先進的數據庫與算法技術，HRMS技術在確保食品安全和促進行業標準化進程中起到了核心作用。

關鍵詞：高分辨率質譜；食品檢測；食品安全；污染物篩查；真實性鑒定

Application of High Resolution Mass Spectrometry in

Food Detection

WANG Xingkun

（Qinan County Food and Drug Testing Center of Gansu Province， Tianshui 741600， China）

Abstract： High resolution mass spectrometry （HRMS） technology has been widely used in the field of food detection due to its excellent resolution， sensitivity， and accuracy. This article analyzes the application of HRMS technology in the field of food testing. The results indicate that HRMS technology can accurately qualitatively and quantitatively analyze trace compounds in complex matrices， effectively detecting pesticide residues， harmful substances， and illegally added ingredients inside food. At the same time， HRMS technology has shown high reliability in food authenticity identification and adulteration behavior， with the ability to simultaneously detect multiple targets， providing solid scientific support for food safety supervision. By combining advanced database and algorithm technologies， HRMS technology plays a core role in ensuring food safety and promoting industry standardization processes.

Keywords： high resolution mass spectrometry; food testing; food safety; pollutant screening; authenticity verification

飲食安全問題已引起全球的高度重視。食品中的農藥殘留、重金屬污染物、違規添加成分以及造假現象不僅對消費者的身體健康構成危害，還給行業信譽和經濟增長帶來負面影響。傳統檢測方法在復雜基質分析中存在靈敏度不足和分辨率有限等問題，而高分辨率質譜（High Resolution Mass Spectrometry，HRMS）技術憑借其高靈敏度和高分辨率的優勢成功克服了這一難題。HRMS技術不僅能夠精確檢測出食品中的微量目標物，還能快速完成多目標同時分析，這為食品安全的監管工作提供了堅實的技術支持，使其在各個領域的應用更加廣泛。

1 高分辨率質譜的定義與特點

HRMS是高精度測量離子質荷比的分析技術。其核心特性在于強大的分辨能力，可以區分復雜樣品中極為接近的分子質量信號，并達到亞ppm級別的質量測定精度。這種精度使其能夠區分同分異構體、結構類似物以及同位素之間的微小質量差異，進而對目標化合物進行高靈敏度定性和定量分析。HRMS技術通常具有超過20 000的高分辨率，能夠在復雜基質中同時檢測出數百種目標化合物，并且在微量物質的檢測上展現出明顯優勢。與低分辨率質譜技術相比，HRMS技術有效降低了背景干擾并提高了信號質量的可靠性，特別是在處理復雜樣本時尤為突出[1]。憑借先進的數據處理技術，HRMS技術能夠對食品中的多種農藥殘留、污染物和添加劑進行快速篩查與精準測定。因此，HRMS技術在食品安全檢測的多個領域得到廣泛應用，包括鑒別食品摻假、篩查非法添加物以及對食品真實性的分析研究。

2 食品安全檢測中面臨的問題

2.1 靈敏度與特異性不足

在食品安全檢測領域中，靈敏度和特異性是評估檢測方法有效性的重要指標。然而，在實際操作中，常規的檢測手段經常面臨靈敏度不足的挑戰，特別是在復雜食品基質中檢測痕量污染物時，難以獲得準確而可靠的結果。這主要歸因于食品樣品的復雜性導致目標物質的信號容易被基質效應掩蓋，進而削弱了檢測的靈敏度。此外，檢測技術特異性不足也是食品檢測中普遍存在的問題，這些方法通常對于化學結構相似的化合物缺乏足夠的分辨能力，容易導致錯誤的檢測結論或遺漏檢測的情況。這種不足使得對食品中多目標污染物的同時檢測變得更加復雜，尤其是在多種物質共存或污染物相互作用時。靈敏度與特異性不足直接限制了檢測技術在高標準食品安全監管中的廣泛應用，也影響了對食品安全問題的及時響應與有效控制。

2.2 多目標檢測的局限性

近年來，食品安全檢測中的多目標檢測需求日益增長，然而目前的檢測技術尚不能完全滿足對于識別和定量多種目標化合物的需求。傳統檢測方法通常只針對單一化合物而設計，并不適用于復雜食品基質中多種污染物或摻假成分的全面篩查。在進行多目標檢測時，食品中化學成分的復雜性會導致分析干擾，進而影響對目標物質的辨別和定量。由于不同化合物在濃度、化學性質和響應模式上存在差異，因此對檢測設備的動態范圍和方法靈敏度提出了更高的要求。在具體操作過程中，多目標檢測的效率和精確度經常受到樣本前處理方法、檢測儀器性能以及數據分析算法的限制，特別是在處理未知化合物或新興污染物時，現有技術手段通常無法做到全面覆蓋。

2.3 數據處理復雜性與技術標準缺失

在食品安全檢測領域，數據處理復雜性和技術標準缺失是影響結果一致性與可靠性的關鍵問題。HRMS技術會產生大量復雜數據，包括目標化合物的定性、定量分析及未知物鑒定結果。然而，目前在數據處理的規范化方面仍有待提高，不同實驗室之間得出的分析結果通常存在較大偏差，這直接影響了結果的可比性與普適性[2]。此外，當前國際和國家層面對于食品檢測領域的HRMS技術標準尚不完善。以《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》（GB 2763—2021）為例，該標準僅對目標化合物的限量和檢測方法提出了一般性要求，但在質譜檢測的具體參數設置、數據分析流程以及質量監控方面并未提供具體指導。此類技術標準的缺失不僅影響了質譜技術在食品檢測領域的推廣與應用，也削弱了食品安全檢測數據的權威性和可信度。

3 高分辨率質譜分析技術在食品檢測中的應用

3.1 農藥殘留的高靈敏度檢測

由于葉類蔬菜具有較大的表面積和直接暴露于環境的特性，往往是農藥使用的重點對象，導致其表面殘留農藥成分復雜且濃度低。HRMS技術在檢測葉類蔬菜的農藥殘留中展現出明顯優勢，特別是在高效識別和精準定量復雜基質中的痕量目標物方面。葉類蔬菜樣品通常富含大量的葉綠素、類胡蘿卜素等天然干擾物，這些天然干擾物的質荷比可能與目標農藥分子相近，給傳統檢測方法帶來了挑戰。而HRMS技術利用其卓越的分辨率，能夠辨別出質量極為相近的分子。例如，對于含有氯元素的有機磷農藥，如敵百蟲，HRMS技術能夠準確捕捉其母離子以及核心碎片離子，從而避免干擾物的信號覆蓋。在定量檢測中，HRMS結合液相色譜技術能夠高效地分辨出葉類蔬菜基質中的復雜成分，并對農藥的母離子及特征碎片離子進行精確的定量分析[3]。例如，在檢測菠菜樣本中殘留的毒死蜱時，HRMS技術能夠準確識別出低至0.1 ng·g-1的農藥含量。HRMS技術不僅達到了國際食品安全的痕量檢測標準，還在降低假陽性和假陰性率方面具有明顯優勢。此外，HRMS技術還能通過非目標篩查模式，發現葉菜表面可能存在的未知農藥代謝產物或降解產物。通過分析特定的母離子及其碎裂模式，能夠推斷出目標物的結構特性及化學式，為全面掌握葉類蔬菜中農藥的動態殘留情況提供了可靠依據。HRMS技術憑借其高準確性和高靈敏度已成為葉類蔬菜農藥殘留檢測領域的核心手段，為保障食品安全提供了強有力的技術支撐。

3.2 食品摻假與真實性鑒定

食品摻假和真實性鑒定是食品安全領域的重要研究方向，直接影響到食品的品質和消費者的健康權益。先進的HRMS技術憑借其高靈敏度、高分辨率和出色的分子鑒定能力，在食品摻假檢測和真實性分析方面發揮了至關重要的作用。該技術不僅能夠準確檢測摻假成分，還能從分子層面對食品的原產地、品種以及生產加工過程進行科學的鑒定。在食品摻假檢測中，HRMS技術能提供精確質量數和分子結構信息，從而高效地辨別出食品中的微量摻假物質。通過建立化學指紋圖譜，能夠迅速區分正宗和摻假食品。在真實性鑒定方面，利用HRMS技術結合特征化合物分析，有助于對食品的地理標志、品種認證以及生產加工流程進行追蹤。通過檢測食品中特有的微量化合物，如特定植物來源的代謝物或區域性標志化學物質，可以鑒定食品的原產地[4]。HRMS技術以其非目標篩查能力特性，極大地提高了食品真實性鑒定的深度與廣度。

3.3 食品中污染物的全面篩查

HRMS技術是全面篩查食品中污染物的關鍵手段。該技術在加工肉制品的污染物檢測中應用廣泛，尤其在辨識復雜樣本中的已知及未知污染物方面表現出顯著效能。在熏制肉類產品檢測中，HRMS技術常用于篩查多環芳烴等典型污染物。這類化合物可能會在高溫熏制過程中產生，種類繁多且濃度通常較低。傳統檢測方法往往難以準確分辨所有目標污染物，而HRMS技術則通過其高分辨率掃描模式，可同時捕捉多種多環芳烴的特征信號。結合液相色譜的分離能力，HRMS能夠一次性識別并量化多種污染物，從而為熏制食品的安全性評價提供數據支持。此外，HRMS還被應用于加工肉類中未知污染物的檢測與表征。在肉類加工環節，蛋白質和脂肪可能發生復雜的化學反應，進而產生新的化學成分。在傳統檢測中，這些未知化合物常常被忽略，但HRMS技術通過全掃描模式，能夠記錄樣本內全部離子的信息，并利用數據解析方法推導出未知化合物的基本性質[5]。同時通過與現有污染物數據庫的匹配，迅速篩選出具有潛在危害的成分。

3.4 食品加工助劑及添加劑的監測

高分辨率質譜技術在食品加工助劑和添加劑監測中具有明顯優勢，尤其在復雜基質樣品中能夠達到較高的靈敏度和準確性。作為食品工業的重要組成部分，加工助劑和添加劑的種類繁多，用途廣泛，如增稠劑、抗氧化劑和乳化劑的應用。在檢測這些殘留和降解產物時，HRMS技術提供了強大的技術支撐。在乳品制造領域，穩定劑和乳化劑的使用尤為常見，這些添加劑在加工過程中可能會產生次生化合物。例如，某些乳化劑在經歷高溫滅菌或長時間儲存后，可能會發生化學反應，形成具有潛在毒性的副產物。HRMS技術結合液相色譜可以有效分離干擾成分，并精準捕捉這些目標物的信號。在面包等烘焙食品中，膨松劑是一種常見的食品添加劑。HRMS技術能夠有效檢測膨松劑的殘留，并監測其在烘焙過程中的分解產物。例如，通過分析面包加工后樣品中添加劑的動態變化，可以優化添加劑的用量及工藝條件，從而保障食品的安全性和質量。HRMS技術在非目標篩查中的表現尤為突出，能夠發現食品中潛在的未知化合物，為食品添加劑的安全性評估提供了更全面的科學數據。

4 結語

HRMS技術以其卓越的靈敏度、高分辨率和強大的多目標篩查能力，已成為食品檢測領域不可或缺的重要工具。在農藥殘留檢測、食品污染物全面篩查、摻假鑒定以及加工助劑和添加劑的監測等方面，該技術均展現出其獨特優勢，為解決復雜食品基質中的檢測難題提供了可靠支持。HRMS技術在非目標物質的篩查與未知物鑒定中的突出表現，進一步拓展了食品安全檢測的深度與廣度。隨著技術的發展和標準化的推進，HRMS技術將在食品檢測領域發揮更大的作用，為保障食品安全和消費者健康奠定了重要的技術基礎。

參考文獻

[1]李曉芹，方志娟，張玲，等.基于高分辨質譜的分析技術在食品檢測中的應用[J].食品工業，2023，44（11）：154-159.

[2]張申平，周靜，杜茹蕓，等.高分辨質譜在食品農藥殘留檢測中的研究進展[J].分析測試學報，2023，42（4）：

502-509.

[3]王一茹.高分辨質譜在食品農藥殘留檢測中的應用與展望[J].中國食品，2023（20）：92-94.

[4]梁先長，石美蓮，秦捷.高分辨質譜技術在食品檢測中的應用分析[J].現代食品，2023，29（12）：45-48.

[5]黃斯琪，黃茜，葉文，等.高分辨質譜在農藥殘留檢測中的應用[J].現代農業科技，2023（22）：165-170.

作者簡介：王星焜（1995—），男，甘肅秦安人，本科，工程師。研究方向：食品藥品檢驗檢測。