TOF-MS使检测更高效

在超市的货架上，消费者一年四季都能买到来自世界各国形形色色的食品。全球化的时代已经没有季节和地域的界限了，一方面消费者能得到丰富的食品供应，另一方面食品企业也在全球贸易中获得收益。非欧盟国的“异国风味”的产品进入市场时，需经过欧盟对食品安全与质量方面的严格规定，以保证食品的绝对安全。

图1. Citius LC-HRT系统用于快速检测食品中的有害物质。

食品事件丑闻频发

食品检查员不仅在进口货物中查验到腐烂变质的、受污染的有害健康的产品，而且还在欧盟内部的市场上也经常遭遇到这类情况。近年来不断出现食品和饲料丑闻的事件：土耳其夹肉大饼中查出腐败的烤肉，生菜里发现出血大肠杆菌病原体，脂肪和生态肉中检查出二恶英等。通过访问 “欧洲食品和饲料快速报警系统（RASFF）” 分设于德国消费者保护和食品安全联邦办公室（BVL）的门户网站，可清楚地了解到具体情况，这里每天都会见到食品安全事件报道：来自印度的辣椒粉中含有沙门氏菌，源于伊朗的开心果中查出黄曲霉毒素，来自意大利的贝类含有DSP毒素，来自塞尔维亚的水果拼盘则含有诺沃克病毒，来自加纳的蘑菇含有赭曲霉毒素A，来自西班牙的辣椒含有乐果（杀虫剂）……

图2. 绿茶样品中加入1pg/ml农药后萃取物的离子谱图。

有害物质的快速扫描

某些情况下，人们也许能够通过五官感受发现受污染的食品，例如霉菌，然而仅凭五官是远远不够的，引入精确、高效仪器分析方法非常必要，以便迅速提供具法律效力的测量结果。制约食品检验官工作效率的瓶颈在于检测时间，特别是面对易于腐败变质的新鲜动植物制品，必须快速地查明可能的污染情况。那么如何能够在短暂的时间内实现快速检测呢？为了在最短的时间内获取有关污染的重要证据，需要对样品进行不同程度的扫描，联用GC或LC的飞行时间质谱（TOF-MS）技术得到了广泛应用。相对于传统质谱分析，TOF-MS系统具有很多优势：方法较易建立,在采集同样数据量的情况下只需更少的分析时间,以及在摄取全扫描谱图时还能提供实际质量信息等。

长期以来，食品中残留物的高分辨率质谱分析方法，一直是磁性区域和FT-ICR（傅立叶变换离子回旋共振）质谱的范畴。而在今天，由于技术的革新，高分辨率的飞行时间质谱系统（HR-TOF）被采用，检测到的质量的分辨率有了提升。不仅如此，如果涉及到需要在同一次分析流程中摄取定向的以及非定向信息时，这种HR-TOF-MS系统更具有优势。

图3. 质量数相同但化学元素不同的噻唑隆/呋喃丹的分离。

为了考察HR-TOF-MS系统在食品安全检测方面的实际应用性能，遂于一系列物料中，例如绿茶、蛋品的抽提物以及饲料，加入210种浓度范围介于0.3~300ng/ml的不同活性物质，如杀虫剂、动物药剂和黄曲霉毒素。样品制备系采用固相萃取法（SPE）,借助于Gerstel公司的多用式进样器（MPS）自动进行，分析溶质的分离采用安捷伦1290 Infinity UHPLC超高效液相色谱进行，检测采用Leco公司新研发的高分辨率Citius LC-HRT飞行时间质谱系统。质谱的效率系借助于折叠式飞行路径技术（FFP）实现提升，这种全扫描谱图在数据采集速率为200条谱线每秒时，具有的质量分辨率为100000，质量准确度达到1ppm，所加入的210种分析溶质中有181条在正电喷雾模式中测出。

图4. Chroma-TOF-HRT软件进行选择性的元素检测。

检测过程更高效

为了说明所用分析仪器能提供的应用可能性，遂制定了两种LC/MS分析方法。第一种方法按照“高分辨率模式”（R=50000脉冲的半高宽度FWHM）和数据采集速率为2.5条谱线/s进行工作。采用适中的梯度洗脱，旨在让其最后的组分于10min左右洗脱。第二种方法则选用超级高分辨率模式（R=100000FWHM），数据采集速率的变动范围为5~150条谱线/s，这种精密的分析方法能够作为复杂基体中化合物的微量分析的有效手段，试验中70%以上所加入的分析溶质能够在小于3ng/ml的低检测限（LOD）下检出，许多甚至还位于更低的水平。这种高分辨率的TOF-MS更灵敏，选择性更突出，而且可在3min的极短时间内完成测量。实验表明，对于复杂的微量组分，在10min和3min时仅显示出微小的改变。通过实施准确的质量分析和相对的同位素丰度测定，可以将紧密相邻的个体分析溶质加以鉴定和分离。所加入的分析溶质中包括有15对组分，其浓度差别小于10ppm。其中一对化合物为噻唑隆/呋喃丹，在所用的UHPLC条件下形成共淋洗物，然而借助于所用支持软件高度的质量精确性和反卷积功能，萃取物中的每种化合物在其浓度小于3ng/ml时仍能检出，还有一些化合物亦得到类似的结果，说明了MS方法的高效性。

作为一种专门的测试，采用了3种黄曲霉毒素（3ppm窗口）通过高效离子萃取予以监控。黄曲霉毒素G1、B1和B2在加入浓度小于10ng/ml时得到验证，在饲料萃取物中黄曲霉毒素B2的新生浓度检测值为5ng/ml左右。

高分辨率TOF-MS

TOF质谱仪使用户在同样高的数据采集率的情况下仅需更少的分析时间，在进行全谱摄谱时能够提供准确的质量信息，以及易于建立分析方法。高分辨率TOF-MS系统现已应用于食品分析，特别是在与定向和非定向的分析课题中，这种HR-TOF-MS系统大有用武之地。