超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱在畜禽产品兽药残留中应用研究进展

杨修镇 陈 玲 刘少宁 尹伶灵 牛华星 张呈军

（山东省兽药质量检验所；山东省畜产品质量安全监测与风险评估重点实验室 山东 济南 250022）

超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱是一种适用于非定向化合物和未知化合物筛选，能够同时定性、定量的高分辨率质谱，本文简要介绍了仪器的基本原理和工作流程，并对该技术在畜禽产品兽药残留中的应用进行综述，同时对该技术的发展前景作了展望。

超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱可以看作是将超高效液相－三重四级杆串联质谱的第三重四级杆换为飞行时间质谱，相对于三重四级杆串联质谱它的优势在于可在宽质量范围内实现高分辨率，得到物质准确分子量，通过精确质量数和同位素峰形进行数据库检索比对可快速地对目标化合物和未知化合物实现精确定性与定量。超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱采用四级杆作为质量过滤器，以飞行时间质谱作为质量分析器，在快速筛查检测方面越来越受到重视。

1 仪器基本原理

1.1 超高效液相基本原理 超高效液相色谱的原理与高效液相色谱的基本相同，改进[1]的地方主要有：（1）采用小颗粒、高性能微粒的固定相，普通高效液相色谱柱最常见的十八烷基硅胶键合柱粒径为5 µm，超高效液相色谱柱的则是1.7µm。（2）使用超高压输液泵，由于色谱柱粒径小使用时柱压会大大增加故输液泵相应的变成超高压输液泵。（3）使用低扩散自动进样器，配备进样针内进样探头和压力辅助进样技术。与高效液相色谱相比超高效液相色谱分析速度快，灵敏度和分离度大大优化，同时减少了流动相用量分析成本大大减少。

1.2 四级杆基本原理 四级杆由四根平行的棒状电极组成[2]，一个直流电压和一个射频电压作用在棒状电极上，两对电极之间的电位相反，离子束在棒状电极平行的轴上聚焦。对于给定的直流和射频电压，特定质荷比的离子在轴向稳定运动通过四级杆，其它质荷比的离子则与电极碰撞湮灭，四级杆作为质量过滤器具有较高的灵敏度。

1.3 飞行时间质谱基本原理 飞行时间质谱是利用动能相同而质荷比不同的离子在恒定电场中运动经过恒定距离所需时间不同而对物质成份或结构进行分析的一种质谱方法[3]。各种离子的飞行时间与质荷比的平方根成正比，据此可以把不同的离子按质荷比大小进行分离。离子以离子包的形式引入质谱仪，这样可以统一飞行的起点，依次测量飞行时间，离子包通过一个脉冲或者一个栅系统连续产生，因此具有较大的质量分析范围和较高的质量分辨率，其高精度的分子量分析能力可鉴定未知物质分子式，尤其是与四级杆串联使用后其性能获得进一步的提升，是目前非定向筛查和多残留分析中广泛应用的新技术。

1.4 超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱工作流程经超高效液相色谱法分离流出的组分经由电喷雾离子源气化形成离子，经过三重四级杆离子光学系统的调节形成可控离子束进入飞行时间质量分析器，离子束被垂直引入加速区加速，进入漂移区，经过二级反射镜后再返回，然后经过信号转换输出色谱－质谱二维图[4]。进行二级质谱分析时，第一重四级杆选择母离子，加速至一定能量后进入只有射频的四级碰撞室与惰性气体碰撞而碎裂生成子离子，这些子离子再经加速和聚焦进入飞行时间质量分析器按照质荷比大小进行分离。

2 仪器在畜禽产品兽药残留检测中的应用

近年来，多物质残留检测和实现非定向物质筛查的需求使得超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱在畜禽产品兽药残留检测上越来越受到重视，其可将分子质量精确至小数点后4位数字并对化合物的结构和裂解规律加以确证。目前猪肉、牛奶、牛肉、鸡肉、鸡蛋等产品的超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱检验方法被逐步开发了出来。

2.1 猪肉中兽药残留检测的应用 李晓雯[5]等采用固相萃取技术处理样品，通过超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱对猪肉中22种磺胺类药物进行分离和检测，检测限为0.1～5µg/kg回收率在81.1%～118.0%之间；流畅[6]等采用该仪器对猪肉中的15种糖皮质激素进行了检测，检测限为0.1～1µg/kg回收率在47.1%～110.3%之间；谢寒冰[7]等通过超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱对猪肉中16种磺胺和4种ß-受体激动剂进行了测定；朱万燕[8]等对猪肉中包括磺胺类、喹诺酮类、四环素类、硝基咪唑类、大环内酯类、ß-内酰胺类在内的33种兽药残留的超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱方法进行了报道，吴宁鹏[9]等对猪肉中54种兽药完成了检测。

2.2 牛肉和牛奶中兽药残留检测的应用 孟蕾[10]等经乙腈提取氨基柱净化应用超高效液相串联四级杆飞行时间质谱建立了牛肉中6种镇静剂的新方法，6种镇静剂分子量偏差绝对值均小于7×10－6。贡松松[11]等采用超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱技术建立了生鲜牛乳中14种磺胺类药物的快速筛查方法并建立了该14种药物的二级质谱碎片离子数据库。高馥蝶[12]等利用超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱技术建立了牛奶中29种兽药残留的快速检测方法，虞成华[13]等建立了牛奶中包括性激素在内的28种禁用兽药超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱方法。彭丽[14]等以乙腈提取HLB固相萃取柱净化超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱检测牛奶中55种磺胺类、喹诺酮类兽药，55种药物分子量偏差绝对值均小于9.9×10－6，检出限为2～10 µg/kg。

2.3 鸡肉和鸡蛋兽药残留检测中的应用 2012年底爆发的“速生鸡”问题将农业部560号公告中已明令禁止用于畜禽养殖业的抗病毒药金刚烷胺推向了风口浪尖，我国目前没有抗病毒药物替代产品，违规使用金刚烷胺的现象仍偶有发生，针对这一问题皱宇[15]等建立超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱法测定鸡肉组织中的金刚烷胺。2017年7月比利时有关部门发现荷兰鸡蛋含有氟虫腈，同年8月欧洲16国、韩国等国家及我国香港、台湾地区相继在鸡蛋中检出氟虫腈，“毒鸡蛋”事件成为世界范围内的重大食品安全事件，为我国禽蛋的安全敲响了警钟，学者郭德华[16]等迅速建立了超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱法快速筛查禽蛋中氟虫腈及其代谢物的方法。

3 前景展望

我国畜禽产品质量安全问题日益严重，兽药滥用等问题频发，但由于畜禽产品种类多基质复杂且多药残留，定向筛查已经不能满足形式的要求。目前我国残留检测标准主要是对产品中目标物的定向筛查，例如筛查氯霉素时只能得出产品里检出或未检出氯霉素的结论，无法得出产品中是否含有兽药残留和有何种兽药残留的结论，筛查效率较低，难以全面筛查。目前行业先行者已用超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱仪进行畜禽产品兽药残留的检测，与串联质谱相比具有参数设定简单，适用于非定向化合物和未知化合物的筛选。构建超高效液相－四级杆飞行时间串联质谱兽药快速筛查质谱数据库是畜禽产品兽药残留检测的重要前景，这不仅大大提高了分析技术的水平，还可以让兽药残留无处隐身为我国食品安全做出重要贡献。