气质联用仪在动物源性食品中药残检测技术的应用及进展*

2023-03-15周建峰杨聪聪

化学工程师 2023年7期

周建峰，杨聪聪，时君

（1.温州市质量技术检测科学研究院，浙江温州 325000；2.温州市食品药品检验科学研究院，浙江温州 325000）

气相色谱串联质谱仪，其原理是在气相色谱单杆质谱仪器的基础上进行了一定地升级，在复杂化的初级质谱物质中提取一个或多个特征性母离子进行再次裂解，对生成的子离子特征碎片进行检测，获得次级质谱数据，从而实现多级质谱物质的解析[1，2]。这种性能的提升有效地减少了其他物质的干扰，减少了基底噪音值，使得设备具有良好的抗干扰特性，在一定程度上提升优化检测的灵敏度和选择性成为低含量测定的优选方式。现今的色谱实验过程简单总结为：萃取、净化、浓缩、上样测试，所以气相色谱串联质谱仪的出现更有利于分析基质复杂、干扰因素多、待测化合物含量极低的样品[3]。

气相色谱串联质谱仪因其高通量筛查定量定性的技术特点以及实验室的应用推广，使得它在植物源性食品中进行农药残留分析得到了相当普遍的应用，随之发表的研究文献也越来越多[4-10]。国家检测行业也在食品农药残留检测中，发布了GB 23200.113-2018《食品安全国家标准植物源性食品中208 种农药及其代谢物残留量的测定气相色谱-质谱联用法》，这也是目前为数不多的依靠三重四极杆气相色谱串联质谱仪进行分析的高通量食品检测标准。

与高通量的农药残留快速筛查检测相比，动物源性食品中药物残留检测技术在气相色谱串联质谱仪上的应用，虽然确有一定篇幅的文献资料，但是基于动物组织的复杂性，却少有快速有效的高通量检测方法。本文对近几年来关于利用气相色谱串联质谱仪（GC-MS/MS）对动物源性食品中不同类别药物残留水平进行检测的研究做了相当地未来展望和综述整理。

1 GC-MS/MS 技术在动物源性食品中不同类别药物残留检测中的应用

1.1 巴比妥类药物

陈建虎[11]建立了GC-MS/MS 测定血液中巴比妥类安眠药物的分析方法。通过固相萃取提取并富集血液样品中常见巴比妥类安眠药物, 采用离子阱二级质谱定性并定量检测其含量，并优化萃取溶液pH 值与气相色谱/二级质谱联用分析条件，对巴比妥类安眠药物进行定量分析。巴比妥类安眠药物检出限为0.04～0.10μg·mL-1，回收率为80.3%～92.6%。该方法高效、简单，灵敏度高，可用于血液中巴比妥类安眠药物同时定性定量检测。赵海香[12]等使用气相色谱-离子阱串联质谱（GC-MS/MS）同时测定猪肉样品中4 种巴比妥类药物（苯巴比妥、巴比妥、异戊巴比妥和司可巴比妥钠）的残留量。样品中的残留待测物质用乙腈试剂超声萃取，浓缩脱溶后使用5mL 0.1mol·L-1K2HPO4（pH 值为7.4）定容，采用SPE C18净化柱，乙酸乙酯-正己烷（3∶7）洗脱，经碘甲烷微波辅助进行衍生化反应，产物经毛细管柱分离，在MRM 模式下分析测定，使用外标法定量。此方法在5～100μg·L-1范围内线性良好，相关系数r 大于0.99，4 种巴比妥药物的检出限（LOD，S/N≥3）在猪肝中不高于0.65μg·kg-1，猪肾中不高于1.00μg·kg-1。定量下限（LOQ，S/N≥10）在猪肝中不高于2.20μg·kg-1，猪肾中不高于3.35μg·kg-1。文中4 种药物的加标回收水平为67%～91%，方法的相对标准偏差（RSD）均不高于10%。该方法能够有效测定动物组织中的巴比妥类药物残留。

1.2 五氯酚类药物

曾涛[13]等建立了一种固相萃取-气相色谱-串联质谱测定动物组织中五氯酚残留的方法，并对市售的动物组织中五氯酚残留量进行调查。样品经匀浆提取、离心、氮吹复溶、SLC 固相萃取柱净化、净化液氮吹后加乙酸酐吡啶衍生，正己烷提取，上机测定，内标法定量。采用多反应监测模式（MRM）测定，并优化了质谱条件。比较了50% H2SO4和5%三氯乙酸的酸化提取效果，选择5%三氯乙酸作为萃取溶液。方法的检测限为0.05μg·kg-1，线性相关系数r为0.9996，加标回收率在97.6%～102.0%之间，相对标准偏差RSD 小于5%。使用该法测定了市售60 份动物组织样品，阳性检出率达到8.3%。该方法减少了由于提取、乳化和衍生等系列前处理改变而产生的影响变化，优化了方法的可行性、稳定性和准确性。李海畅[14]等建立了动物源性食品中五氯酚及其钠盐的BSTFA 衍生-气相色谱质谱联用仪（GC-MS/MS）检测方法。方法中加入内标的样品经1%（体积比）乙酸-乙腈提取浓缩，加入BSTFA 衍生化试剂，进行硅烷化衍生反应，经HP-5MS 毛细管色谱柱分离，使用GC-MS/MS 检测。结果显示，五氯酚在浓度范围0.5～5.0μg·L-1内线性良好，相关系数r 为0.997，不同浓度水平的加标回收率为79.5%～105.3%，方法精密度为4.9%～12.8%，不同基质中检测五氯酚方法的定量限为1.0μg·kg-1，检出限为0.3～0.5μg·kg-1。本方法具有良好的准确度、精密度、灵敏度，适合于检测动物源性食品中的五氯酚及其钠盐。

1.3 β-受体激动剂类药物

蒋万枫[15]等建立了气相色谱-串联质谱同时测定动物组织中6 种β-受体激动剂（沙丁胺醇、克伦特罗、莱克多巴胺、特布他林、溴布特罗、马布特罗）残留量的检测方法。该方法中，克伦特罗的线性范围为0.005～2.500μg·mL-1，溴布特罗的线性范围为0.002～3.000μg·mL-1，马布特罗、特布他林、莱克多巴胺的线性范围均为0.005～3.000μg·mL-1，沙丁胺醇的线性范围为0.010～2.000μg·mL-1。定量限为0.24～0.30μg·kg-1，检出限为0.08～0.10μg·kg-1，相关系数r为0.995～0.999，6 种β-受体激动剂的回收水平在79.7%～100.3%之间，精密度为1.1%～3.4%。

曹忠波[16]建立了气相色谱-串联质谱法检测熟肉制品中多种β-受体激动剂残留量的方法。样品经芳基硫酸酯酶/β-葡萄糖醛苷酶/酶解，酶解得到的样液用MCX SPE 固相萃取柱净化后，用5%氨化乙酸乙酯洗脱，经过双三甲基硅基三氟乙酰胺+1%（φ）三甲基氯硅烷衍生，用GC-MS/MS 测定，使用同位素内标法进行定量分析。分析结果，β-受体激动剂等残留物质在0.05～1mg·L-1浓度范围内线性关系良好，相关系数r 大于0.999，回收率为80.3%～109.5%，精密度（RSD）在10%以内。该方法精密度好、灵敏度高，可简便、准确地测定熟肉中多种β-受体激动剂的残留量。

郭蓉[17]通过未检出β-受体激动剂的熟肉作为空白样品，采用酶解法将动物组织彻底分解，以固相萃取小柱进行萃取净化，净化液经衍生剂后经毛细管色谱柱程序升温分离，利用GC-MS/MS 多反应监测模式（MRM 模式）对目标物进行采集，以氘代同位素化合物为内标进行内标法定量。采用质控样品和加标提高回收率来评价方法的精密度和准确度，以回收率的相对标准偏差来评价方法的精密度。分析方法检测的12 种β-受体激动剂在0.20～50μg·kg-1范围内线性关系良好，相关系数r 为0.9925～0.9995，检出限为0.2～0.4μg·kg-1。空白样品在1.00、10.0、50.0μg·kg-1水平的回收率为65.5%～10.7%；RSD 为1.16%～8.93%。此方法假阳性率低、准确、可靠。

1.4 青霉素类药物

刘楚君[18]建立了禽组织、蛋类及猪肉中青霉素G 残留物质的气相色谱-串联质谱测试方法。该测试方法萃取效率高，待测样品受基质影响小、重复性好，节省试剂，处理简便。优化了禽组织、蛋类以及猪肉中青霉素G 残留的气相色谱-串联质谱测试方法。利用仪器的EI 模式，进行全扫描（Full Scan）定性，Auto SRM 结合外标法进行定量分析。该实验选择安全稳定的TMSD 为衍生试剂；采用ASE 提取方法，优化样品前处理过程，提高提取效率；建立了禽组织、禽蛋及猪肉中青霉素G 残留的GC-MS/MS 方法，定性、定量准确,灵敏度高。方法学验证参数均满足中国农业农村部和欧盟兽药残留检测要求。

谢星[19]等建立了鹅肉中青霉素G 残留的柱前衍生-气相色谱-串联质谱检测方法。采用EI 模式，仪器全扫描（Scan）和选择离子监测（Sim）方式进行定性，利用选择反应监测方式结合外标法定量分析。结果表明，鹅肉中青霉素G 在4.50～100.00μg·kg-1加标水平时，相对标准偏差（RSD）为1.5%～2.5%，回收率为80.5%～91.1%，日间RSD 为3.5%～5.1%，日内RSD 为2.7%～4.4%。鹅肉中青霉素G 检测限为1.50μg·kg-1，定量限为4.50μg·kg-1，该方法定性、定量准确，有良好的灵敏度，比较适用于鹅肉中青霉素G 残留的筛查分析。

1.5 哌嗪类药物

王雅娟[20]等建立了鸭组织（肌肉、肝脏、肾脏以及皮肤和脂肪）中哌嗪残留的气相色谱-串联质谱法检测新方法。在用气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）的仪器条件下，样品通过加速溶剂萃取（ASE）和固相萃取（SPE）提取、净化，乙酸酐法衍生化后进行检测。此方法定性、定量准确，灵敏度高，适用于鸭组织中哌嗪残留的确证检测。

崔璐璐[21]利用柱前衍生、加速溶剂萃取以及固相萃取等相关技术，建立了禽和猪肌肉、肝脏、肾脏以及相关组织中哌嗪残留气相色谱-串联质谱检测方法，为残留监控提供技术支持，为动物源性食品中哌嗪残留检测标准的制定提供科学依据。提取方法溶剂用量比较少，样品受基质影响程度小，提取效率高，回收水平较好，且自动、安全、快速，初次建立和优化了禽和猪肌肉、肝脏、肾脏以及相关组织中哌嗪残留的气相色谱-串联质谱快速筛查检测方法。该方法的验证参数能够满足国内机构以及美国FDA 和欧盟的兽药残留检测的要求水平，灵敏度高、定量准确、快速。

1.6 其他兽药抗生素类等药物

左海根[22]等以分子印迹聚合物填充成分子印迹固相萃取柱并应用于猪肉、鸡肉和鳗鱼中17α-雌二醇和17β-雌二醇残留量检测。方法定量限为1μg·kg-1，线性范围为2~100μg·L-1时相关系数r 大于0.999，添加浓度为1～10μg·kg-1时，鳗鱼样品回收率为778%～111%，相对标准偏差为3.8%～14%；猪肉样品回收水平为76%～116%，相对标准偏差为5%～10%；鸡肉样品回收率为70%～112%，相对标准偏差为1.8%～15%，方法学指标满足残留检测的要求。

丁丽军[23]等建立了气相色谱-串联质谱法检测猪肉中大观霉素和林可霉素残留量的方法，使用衍生产物用气相色谱-串联质谱定性和定量检测，采用正电离源模式，进行全扫描（Scan）定性分析，利用选择反应监测（Auto SRM）结合外标法开展定量分析。结果表明，猪肉中大观霉素和林可霉素分别在5.7～600.0 和6.2～200.0μg·kg-1加标水平内，相对标准偏差（RSD）分别为1.59%～2.61%和1.26%～2.71%，回收率分别为80.0%～87.2%和80.1%～85.6%，此方法灵敏度高，定性、定量准确，适用于猪肉中大观霉素和林可霉素残留的确证检测。

韩超[24]等利用同位素稀释气相色谱-串联质谱，建立了动物源食品中克霉唑残留量的测定方法。样品经溶剂萃取后，使用凝胶渗透色谱GPC 进行净化。采用HP-5 MS 色谱柱进行分离，利用多反应监测（MRM）模式，检测同位素内标法定量分析。实验数据显示，克霉唑在1～100μg·L-1浓度范围内有良好的线性关系，相关系数R2达到了0.9995，定量限值（LOQ，S/N≥10）为2.0μg·kg-1。在2.0、5.0、20.0 μg·kg-1添加水平下，相对标准偏差为5.2%～13.5%，回收率在82.6%～116.5%之间。该方法准确性好、灵敏度高，可以满足动物源食品中克霉唑残留量的定性和定量分析。

刘亚楠[25]利用气相色谱-串联质谱确证分析方法，建立了二硝托胺及其代谢产物残留的测定，为残留监控提供新的技术手段，为动物源性食品中二硝托胺及其代谢产物残留检测标准的制定提供科学依据。当待测物中的二硝托胺及其代谢产物添加水平分别为1 倍定量限（LOQ）、0.5 倍MRL（最高残留限量）、1 倍MRL 和2 倍MRL 水平时，样品中二硝托胺及其代谢产物的平均回收率均在81.96%～94.31%之间，相对标准偏差均在1.72%～5.37%之间。该提取方法回收水平高、方便、快速，具体体现在全自动节省溶剂、样品基质影响小、萃取效率高。初次利用气相色谱-串联质谱，建立和优化了鸡组织和鸡蛋中同时检测二硝托胺及其代谢产物残留的定性定量检测方法。

劳哲[26]利用在线凝胶渗透色谱-气相色谱串联质谱（GPC-GC-MS/MS），建立了动物源性食品中氯霉素的测定方法。样品经提取、净化、衍生化和定容后，用大体积进样装置取100μL 进样，过凝胶渗透色谱柱后由切换阀排出残留的脂肪和色素等大分子物质，剩余的组分经色谱柱分离，质谱选择EI 源多反应监测模式（MRM）检测，内标法定量。氯霉素浓度在0.25～10ng·mL-1范围内呈线性关系，相关系数r 为0.9976，检出限为0.05μg·kg-1，在低、中、高3 个添加水平下，回收率在84.0%～96.1%之间，RSD 在2.1%～8.2%之间。该方法检出限低、精密度和准确度高，适用于动物源性食品中氯霉素的测定。

王旭堂[27]采用液-液萃取、固相萃取（SPE）和凝胶色谱提取和净化目标物，建立并优化了禽肉、猪肉及禽蛋中替米考星残留的GC-MS/MS 检测方法。此方法操作简单、提取效率高、回收率高、样品基质影响小、重复性好。方法采用正电离源模式配合全扫描（Full Scan）定性，Auto SRM 优化结合外标法进行定量分析。经方法学参数验证，该方法灵敏度高，能够进行准确的定性和定量测试分析，可以满足兽药残留检测的要求。

2 GC-MS/MS 仪器公司在动物源性食品中药物残留分析的研究和应用

气相色谱串联质谱相较于GC-MS 有更好的灵敏度和更准确的定性能力，随着更多的检测研究应用开发，它在动物源性食品中药物残留的检测会得到更多更好的应用，尤其随着各大仪器公司的技术应用推广，各个检测机构实验室对气相色谱串联质谱的应用也逐步成熟。

安捷伦科技有限公司的袁智泉利用Bond Elut EMR-Lipid 增强型脂质去除产品进行样品前处理，结合配备多模式进样口和7693A 自动液体进样器的Agilent 7000D 三重四极杆气质联用系统，提供了一种测定食品中的低浓度N-亚硝胺类化合物的方法。该公司的Kamila Kalachova 等对一种可用于同时定性、定量分析鱼体肌肉组织中的多溴联苯醚（PBDE）和不同类型的替代溴化阻燃剂（ABFR）的高通量、高灵敏、低成本分析方法进行开发与验证。通过与串联质谱联用的气相色谱法（GC/MS/MS）以多反应监测（MRM）模式在Agilent 7890 气相色谱与Agilent 7000B 三重四极杆GC/MS 系统上分析鱼体组织提取物。另外的Pimpernelli J.等采用固液萃取并在干扰去除步骤中使用吸附剂过滤柱进行净化，评估了3 种不同的基质净化技术，使用Agilent Intuvo 9000 GC 与Agilent 7010B 三重四极杆GC/MS的联用系统（GC/MS/MS）进行分析。通过乙腈（ACN）萃取，然后进行Captiva EMR-Lipid 净化，实现了有效的肉类基质去除，并获得了可接受的农药回收率。

赛默飞世尔有限公司的技术人员研究了食品中环氧乙烷和2-氯乙醇残留的GC-MS/MS 分析，介绍了使用带AEI 源的TSQ 9000 三重四极GC-MS/MS系统对动物饲料中的多氯二苯并二恶英/呋喃进行低水平定量方法，以及使用GC-MS/MS 三重四极技术对鸡蛋中氟虫腈残留的灵敏和选择性分析，使用先进的三重四极GC-MS/MS 系统对婴儿食品中的农药进行超低水平定量分析，应用SPME-GC-MS/MS 快速分析葡萄酒烟雾污染。

沃特世公司的技术人员也已经开始了使用Xevo TQ-GC 和Quanpedia 数据库轻松进行GC-MS/MS 分析，从而加快气相色谱串联质谱在食品药物残留方面的研究。