高分辨率质谱分析技术在食品检测中的应用

摘 要：高分辨率质谱（High Resolution Mass Spectrometry，HRMS）技术因其卓越的分辨率、灵敏度和精准度，在食品检测领域得到了广泛应用。本文分析了HRMS技术在食品检测领域的应用。结果表明，HRMS技术能对复杂基质中微量化合物进行精确的定性与定量分析，有效检测食品内部的农药残留、有害物质及违规添加成分。同时，HRMS技术在食品真实性鉴定和掺假行为方面表现出较高的可靠性，具备同时检测多个目标的能力，为食品安全的监管提供了坚实的科学支撑。通过结合先进的数据库与算法技术，HRMS技术在确保食品安全和促进行业标准化进程中起到了核心作用。

关键词：高分辨率质谱；食品检测；食品安全；污染物筛查；真实性鉴定

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

饮食安全问题已引起全球的高度重视。食品中的农药残留、重金属污染物、违规添加成分以及造假现象不仅对消费者的身体健康构成危害，还给行业信誉和经济增长带来负面影响。传统检测方法在复杂基质分析中存在灵敏度不足和分辨率有限等问题，而高分辨率质谱（High Resolution Mass Spectrometry，HRMS）技术凭借其高灵敏度和高分辨率的优势成功克服了这一难题。HRMS技术不仅能够精确检测出食品中的微量目标物，还能快速完成多目标同时分析，这为食品安全的监管工作提供了坚实的技术支持，使其在各个领域的应用更加广泛。

1 高分辨率质谱的定义与特点

HRMS是高精度测量离子质荷比的分析技术。其核心特性在于强大的分辨能力，可以区分复杂样品中极为接近的分子质量信号，并达到亚ppm级别的质量测定精度。这种精度使其能够区分同分异构体、结构类似物以及同位素之间的微小质量差异，进而对目标化合物进行高灵敏度定性和定量分析。HRMS技术通常具有超过20 000的高分辨率，能够在复杂基质中同时检测出数百种目标化合物，并且在微量物质的检测上展现出明显优势。与低分辨率质谱技术相比，HRMS技术有效降低了背景干扰并提高了信号质量的可靠性，特别是在处理复杂样本时尤为突出[1]。凭借先进的数据处理技术，HRMS技术能够对食品中的多种农药残留、污染物和添加剂进行快速筛查与精准测定。因此，HRMS技术在食品安全检测的多个领域得到广泛应用，包括鉴别食品掺假、筛查非法添加物以及对食品真实性的分析研究。

2 食品安全检测中面临的问题

2.1 灵敏度与特异性不足

在食品安全检测领域中，灵敏度和特异性是评估检测方法有效性的重要指标。然而，在实际操作中，常规的检测手段经常面临灵敏度不足的挑战，特别是在复杂食品基质中检测痕量污染物时，难以获得准确而可靠的结果。这主要归因于食品样品的复杂性导致目标物质的信号容易被基质效应掩盖，进而削弱了检测的灵敏度。此外，检测技术特异性不足也是食品检测中普遍存在的问题，这些方法通常对于化学结构相似的化合物缺乏足够的分辨能力，容易导致错误的检测结论或遗漏检测的情况。这种不足使得对食品中多目标污染物的同时检测变得更加复杂，尤其是在多种物质共存或污染物相互作用时。灵敏度与特异性不足直接限制了检测技术在高标准食品安全监管中的广泛应用，也影响了对食品安全问题的及时响应与有效控制。

2.2 多目标检测的局限性

近年来，食品安全检测中的多目标检测需求日益增长，然而目前的检测技术尚不能完全满足对于识别和定量多种目标化合物的需求。传统检测方法通常只针对单一化合物而设计，并不适用于复杂食品基质中多种污染物或掺假成分的全面筛查。在进行多目标检测时，食品中化学成分的复杂性会导致分析干扰，进而影响对目标物质的辨别和定量。由于不同化合物在浓度、化学性质和响应模式上存在差异，因此对检测设备的动态范围和方法灵敏度提出了更高的要求。在具体操作过程中，多目标检测的效率和精确度经常受到样本前处理方法、检测仪器性能以及数据分析算法的限制，特别是在处理未知化合物或新兴污染物时，现有技术手段通常无法做到全面覆盖。

2.3 数据处理复杂性与技术标准缺失

在食品安全检测领域，数据处理复杂性和技术标准缺失是影响结果一致性与可靠性的关键问题。HRMS技术会产生大量复杂数据，包括目标化合物的定性、定量分析及未知物鉴定结果。然而，目前在数据处理的规范化方面仍有待提高，不同实验室之间得出的分析结果通常存在较大偏差，这直接影响了结果的可比性与普适性[2]。此外，当前国际和国家层面对于食品检测领域的HRMS技术标准尚不完善。以《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》（GB 2763—2021）为例，该标准仅对目标化合物的限量和检测方法提出了一般性要求，但在质谱检测的具体参数设置、数据分析流程以及质量监控方面并未提供具体指导。此类技术标准的缺失不仅影响了质谱技术在食品检测领域的推广与应用，也削弱了食品安全检测数据的权威性和可信度。

3 高分辨率质谱分析技术在食品检测中的应用

3.1 农药残留的高灵敏度检测

由于叶类蔬菜具有较大的表面积和直接暴露于环境的特性，往往是农药使用的重点对象，导致其表面残留农药成分复杂且浓度低。HRMS技术在检测叶类蔬菜的农药残留中展现出明显优势，特别是在高效识别和精准定量复杂基质中的痕量目标物方面。叶类蔬菜样品通常富含大量的叶绿素、类胡萝卜素等天然干扰物，这些天然干扰物的质荷比可能与目标农药分子相近，给传统检测方法带来了挑战。而HRMS技术利用其卓越的分辨率，能够辨别出质量极为相近的分子。例如，对于含有氯元素的有机磷农药，如敌百虫，HRMS技术能够准确捕捉其母离子以及核心碎片离子，从而避免干扰物的信号覆盖。在定量检测中，HRMS结合液相色谱技术能够高效地分辨出叶类蔬菜基质中的复杂成分，并对农药的母离子及特征碎片离子进行精确的定量分析[3]。例如，在检测菠菜样本中残留的毒死蜱时，HRMS技术能够准确识别出低至0.1 ng·g-1的农药含量。HRMS技术不仅达到了国际食品安全的痕量检测标准，还在降低假阳性和假阴性率方面具有明显优势。此外，HRMS技术还能通过非目标筛查模式，发现叶菜表面可能存在的未知农药代谢产物或降解产物。通过分析特定的母离子及其碎裂模式，能够推断出目标物的结构特性及化学式，为全面掌握叶类蔬菜中农药的动态残留情况提供了可靠依据。HRMS技术凭借其高准确性和高灵敏度已成为叶类蔬菜农药残留检测领域的核心手段，为保障食品安全提供了强有力的技术支撑。

3.2 食品掺假与真实性鉴定

食品掺假和真实性鉴定是食品安全领域的重要研究方向，直接影响到食品的品质和消费者的健康权益。先进的HRMS技术凭借其高灵敏度、高分辨率和出色的分子鉴定能力，在食品掺假检测和真实性分析方面发挥了至关重要的作用。该技术不仅能够准确检测掺假成分，还能从分子层面对食品的原产地、品种以及生产加工过程进行科学的鉴定。在食品掺假检测中，HRMS技术能提供精确质量数和分子结构信息，从而高效地辨别出食品中的微量掺假物质。通过建立化学指纹图谱，能够迅速区分正宗和掺假食品。在真实性鉴定方面，利用HRMS技术结合特征化合物分析，有助于对食品的地理标志、品种认证以及生产加工流程进行追踪。通过检测食品中特有的微量化合物，如特定植物来源的代谢物或区域性标志化学物质，可以鉴定食品的原产地[4]。HRMS技术以其非目标筛查能力特性，极大地提高了食品真实性鉴定的深度与广度。

3.3 食品中污染物的全面筛查

HRMS技术是全面筛查食品中污染物的关键手段。该技术在加工肉制品的污染物检测中应用广泛，尤其在辨识复杂样本中的已知及未知污染物方面表现出显著效能。在熏制肉类产品检测中，HRMS技术常用于筛查多环芳烃等典型污染物。这类化合物可能会在高温熏制过程中产生，种类繁多且浓度通常较低。传统检测方法往往难以准确分辨所有目标污染物，而HRMS技术则通过其高分辨率扫描模式，可同时捕捉多种多环芳烃的特征信号。结合液相色谱的分离能力，HRMS能够一次性识别并量化多种污染物，从而为熏制食品的安全性评价提供数据支持。此外，HRMS还被应用于加工肉类中未知污染物的检测与表征。在肉类加工环节，蛋白质和脂肪可能发生复杂的化学反应，进而产生新的化学成分。在传统检测中，这些未知化合物常常被忽略，但HRMS技术通过全扫描模式，能够记录样本内全部离子的信息，并利用数据解析方法推导出未知化合物的基本性质[5]。同时通过与现有污染物数据库的匹配，迅速筛选出具有潜在危害的成分。

3.4 食品加工助剂及添加剂的监测

高分辨率质谱技术在食品加工助剂和添加剂监测中具有明显优势，尤其在复杂基质样品中能够达到较高的灵敏度和准确性。作为食品工业的重要组成部分，加工助剂和添加剂的种类繁多，用途广泛，如增稠剂、抗氧化剂和乳化剂的应用。在检测这些残留和降解产物时，HRMS技术提供了强大的技术支撑。在乳品制造领域，稳定剂和乳化剂的使用尤为常见，这些添加剂在加工过程中可能会产生次生化合物。例如，某些乳化剂在经历高温灭菌或长时间储存后，可能会发生化学反应，形成具有潜在毒性的副产物。HRMS技术结合液相色谱可以有效分离干扰成分，并精准捕捉这些目标物的信号。在面包等烘焙食品中，膨松剂是一种常见的食品添加剂。HRMS技术能够有效检测膨松剂的残留，并监测其在烘焙过程中的分解产物。例如，通过分析面包加工后样品中添加剂的动态变化，可以优化添加剂的用量及工艺条件，从而保障食品的安全性和质量。HRMS技术在非目标筛查中的表现尤为突出，能够发现食品中潜在的未知化合物，为食品添加剂的安全性评估提供了更全面的科学数据。

4 结语

HRMS技术以其卓越的灵敏度、高分辨率和强大的多目标筛查能力，已成为食品检测领域不可或缺的重要工具。在农药残留检测、食品污染物全面筛查、掺假鉴定以及加工助剂和添加剂的监测等方面，该技术均展现出其独特优势，为解决复杂食品基质中的检测难题提供了可靠支持。HRMS技术在非目标物质的筛查与未知物鉴定中的突出表现，进一步拓展了食品安全检测的深度与广度。随着技术的发展和标准化的推进，HRMS技术将在食品检测领域发挥更大的作用，为保障食品安全和消费者健康奠定了重要的技术基础。

参考文献

[1]李晓芹，方志娟，张玲，等.基于高分辨质谱的分析技术在食品检测中的应用[J].食品工业，2023，44（11）：154-159.

[2]张申平，周静，杜茹芸，等.高分辨质谱在食品农药残留检测中的研究进展[J].分析测试学报，2023，42（4）：

502-509.

[3]王一茹.高分辨质谱在食品农药残留检测中的应用与展望[J].中国食品，2023（20）：92-94.

[4]梁先长，石美莲，秦捷.高分辨质谱技术在食品检测中的应用分析[J].现代食品，2023，29（12）：45-48.

[5]黄斯琪，黄茜，叶文，等.高分辨质谱在农药残留检测中的应用[J].现代农业科技，2023（22）：165-170.

作者简介：王星焜（1995—），男，甘肃秦安人，本科，工程师。研究方向：食品药品检验检测。