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串联质谱技术在食品重要有机污染物检测中的应用赵云峰李敬光吴永宁中国疾病预防控制中心营养与食品安全所，北京1000501概述随着全球经济的一体化和国际食品贸易的日益扩大，食品安全面临着世界性的挑战，而且日益显露出全球性的一个重要公共卫生问题。值得注意的是实验室检测能力是制约一个国家食品安全水平关键因素。为提高食品安全的管理水平，需要发展与之相适应的检验技术。串联质谱法（MS-MS）是20世纪70年代后期迅猛发展的质量分离检测技术，可用于研究母离子和子离子关系，获得裂解过程的信息。串联质谱法不受化学基质干扰，具有高灵敏度和高选择性，在食品有机污染物痕量检测中常常作为阳性样品的确证方法进行仲裁判定，而且，随着技术进步，MS-MS越来越多的用于食品污染物残留分析的定量方法，本文就此在食品重要有机污染物中的应用作简要介绍。2串联质谱在食品有机污染物分析中的应用2.1二噁英与多氯联苯二噁英及其类似物化学性质稳定，难以生物降解，在环境中持久存在并通过食物链富积对人体健康构成潜在危害。为评价食品中二噁英（PCDD/Fs）和多氯联苯（PCBs）的危险性，国际食品法典（CAC）正收集食品中PCDD/Fs、共平面PCBs污染和人体暴露数据，供制(修)定最大允许限量（MLs）。由于PCDD/Fs和PCBs为多组分化合物，且在食品中含量极低（pg-fg水平），再加上食品基质的干扰，使得食品中PCDD/Fs和共平面PCBs的含量测定成为当今分析领域的技术难点，WHO声称仅有发达国家的少数实验室通过其组织的分析质量保证考核。以美国EPA1613方法（PCDD/Fs）和EPA1668(共平面PCBs)为基础的高分辨气相色谱-高分辨质谱法（HRGC/HRMS）是国际公认的PCDD/Fs和PCBs分析方法。但是，HRGC-HRMS价格昂贵，技术难度大，分析人员需要经过严格的培训。使用价格低廉，操作简单的台式质谱作为食品中二噁英及其类似物筛选方法是人们努力追求的方向。在理论上，低分辨质谱可以达到检测要求的灵敏度，但食品中复杂的基质和其它氯代化合物的干扰。尽管采用了复杂的净化手段，最终提取液中仍会有干扰组分存在，如多氯代萘（PCN）、多氯代二苯醚（PCDPE）、多氯代联三苯（PCT）等，使得低分辨质谱的灵敏度和其它技术指标都难以达到分析要求[1,2]。由于MS-MS在检测定量离子之前就排除了干扰，进而提高了方法的选择性，即使对复杂样本也可达到很高的灵敏度，已发展成为食品中二噁英及其类似物检测的可靠选择方案[3～8]。在MS-MS的两种技术（空间串联和时间串联）中，空间串联质谱将两个质量分析器前后排列起来，离子顺序经过两个分析器。该方式由于离子传输距离较长，使得检测灵敏度受到影响，而且仪器的购买维护费用与HRMS相当。而离子阱质谱（ITMS）是一种时间串联质谱，第一级质谱选择母离子保存在阱中，然后通过碰撞诱导解离（CID）从母离子得到子离子，第二级质谱对子离子进行监测，从而获得定性定量信息。近年来相当多的分析工作者研究了离子阱时间串联质谱（ITMS-MS）在PCDD/Fs和PCBs上的应用[9]。在第一级质谱中，通过设定母离子—PCDD/Fs和PCBs的分子离子被选择性的保留在离子阱中，其它离子则被被抛出离子阱。然后经过CID，母离子被进一步裂解为子离子，PCDD/F通常生成特征性的子离子M-COCl，同时还会产生M-2COCl、M-COCl2、M-COCl3等离子[10]。PCBs一般以丢掉两个氯原子形成M-2Cl子离子为主要裂解方式。通过对离子阱的离子化方式、扫描时间、母离子质量数、母离子分离窗口、激发储存水平、激发振幅、共振或非共振MS-MS解离方式、目标化合物的自动增益控制（AGC）、预扫描时间的设定、及扫描中离子阱中离子的浓度及定量离子选择，减少共提取物的干扰，可获得高灵敏度和高特异性的检测结果。ITMS-MS作为样品中PCDD/Fs的筛选方列入了美国FDALIB4084方法[11]。2.2氯丙醇氯丙醇是甘油结构上羟基被氯原子取代的一类化合物，包括单氯取代的3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）、2-氯-1,3-丙二醇（2-MCPD）和双氯取代的1,3-二氯-2-丙醇（1,3-DCP）及2,3-二氯－1-丙醇（2,3-DCP），是继二噁英及其类似物之后食品污染又一热点问题。气-质联用技术是检测氯丙醇的重要手段[12]。英国科学中心实验室（CSL）采用d5-3-MCPD氘代同位素稀释技术，以七氟丁酰基咪唑为衍生化试剂，采用GC-MS-SIM检测3-MCPD，定量限达到0.01mg/kg以下。该方法通过实验室国际协同性试验，被国际分析化学家协会（AOACInt）采纳为检验3-MCPD正式方法（AOAC2000.01）[13]。由于食品基质的复杂性，为降低基质的影响，Hamlet和Sutton等[14,15]报道了采用离子阱GC-MS/MS测定水解植物蛋白（HVP）、面粉、肉类、淀粉制品中μg/kg级3-MCPD的方法。3-MCPD以及内标d5-3-MCPD的母离子分别为m/z289、294，采用共振方式碰撞诱导后分别形成丰度高的特征性子离子：m/z253、75（3-MCPD），m/z257、79（3-MCPD-d5），灵敏度高且具有较好的选择性，方法的最低检出限可达1pg（信噪比为3），样品HVP的检测限为3～5μg/kg，在5μg/L～500μg/L范围内呈线性响应。2.3丙烯酰胺2002年4月瑞典国家食品管理局（NFA）及瑞典斯德哥尔摩大学研究人员率先公布一些高温烹饪的淀粉类食品中含有丙烯酰胺（Acrylamide）。丙烯酰胺因其致癌性，使得食品中丙烯酰胺成为当前国际上十分令人关注的食品安全问题，食品中丙烯酰胺的测定方法是研究的热点，色—质联用技术大大提高了测定的灵敏度和准确度，是丙烯酰胺的主流检测技术。但是，由于食品种类繁多，基质复杂，包括大量的脂肪、糖类物质、蛋白质、色素、各种食品添加剂及许多未知的干扰物质，再加上目标化合物的相对低含量，使得基于食品的测定方法相对于药物分析、环境样品分析具有独特的要求。为克服食品基质影响，食品中丙烯酰胺的测定方法主要采用MS/MS技术[16～19]。Clarke采用稳定性同位素稀释的GC-MS/MS测定丙烯酰胺[20]，定量限（LOQ）可达5μg/L。近来，食品中丙烯酰胺的测定LC-MS/MS有逐渐取代GC-MS的趋势[21]。3小结本文仅对串联质谱在食品重要有机污染物二恶英、多氯联苯、丙烯酰胺和氯丙醇的检测作了扼要介绍。实际上，串联质谱作为有着潜在应用前景的分析技术，不仅作为农药残留、兽药残留阳性样品的确证分析，同时作为在最大残留限量水平的定量方法，已成为食品卫生检验的主流技术。本文虽然未涉及兽药残留检验的串联质谱技术，但是，值得指出，为了确保兽药残留分析的可靠性，欧盟在兽药残留鉴定分析中提出：具有最大残留限量的残留鉴定分值（identificationpoint，IP）需要3分，而禁用兽药需要4分。采用低分辨单级质谱检测每个离子仅1分，高分辨质谱为2分，而串联质谱的母离子为1分、子离子为1.5分。由此可见，串联质谱(MS/MS或MSn)具有高度选择性和可靠性，在未来将会得到更好地发展和应用。参考文献[1]F.Krokos,C.S.Creaser,C.Wright,J.R.Startin,FreseniusJAnalChem.1997,357:732[2]E.Eljarrat,J.Saulo,Amonjonell,J.Caixach,FreseniusJAnalChem.2001,371:983[3]B.Larsen,M.Cont,L.Montanarella,N.Plitzner,J.Chromatogr.A.1995,708:115[4]A.Jaus,M.Oehme,J.Chromatogr.A.2001,905:59[5]A.Covaci,P.Schepens,JournalofChromatographyA.2001,923:287[6]JackCochran,FrankL.Dorman,etal,OrganohalogenCompounds.2003,60:359[7]ConnyDanielsson,Karin,Wiberg,PeterKorytar,etal.OrganohalogenCompounds.2003,60:395[8]JasnaDmitrovic，SiuC.Chan,J.ChromatographyB.2002,778:147[9]M.Martinez-Cored,E.Pujadas,J.Diaz-Ferrero,FreseniusJAnalChem.1999,364:576[10]EvaGrimvall,ConnyOstman,JournalofChromatographyA.1994,685:338[11]DouglasG.Hayward,KimHooper,DenisAndrzejewski.AnalChem.1999,71:212[12]D.C.Meirerhans，S.Bruehlmann，J.Meili，etal.JournalofChromatography.1998,802:325[13]Chung,W.C.,HuiK.,ChengS.Z.,JournalofChromatography.2002,952:185[14]ColinG.，Hamlet.FoodAdditivesandContaminants,1998,4:451[15]HAMLET,C.G.,andSUTTON,P.G.RapidCommunicationsinMassSpectrometry,1997,11,1417[16]WenzlT.;delaCalleM.B.;AnklamE..FoodAdditivesandContaminants,2003,20(10),885-902[17]BolognaLS.,AndrawesFF.,BarvenikFW.,JournalofChromatographicScience.1999,37(7),240[18]EPA,Method8032A,AcrylamidebyGasChromatography,December1996[19]OnoH.,ChudaM.,Ohmishi-KameyamaH.,etal.FoodAdditivesandContaminants.2003,20,215[20]ClarkeD.,KellyJ.,andWilsonL.InternationalJournaloftheAssociationofOfficialAnalyticalChemists.2002,85(6),1370[21]KoichiInoue,YoshihiroYoshimura,HiroyukiNakazawa.JournalofLiquidChromatography&RelatedTechnologies.2003.26(12),1877