生物毒素食品安全检测中液质联用技术的应用探究

摘  要：本研究针对霉菌毒素、海洋毒素以及植物和动物毒素，结合液相色谱的高效分离能力与质谱的高精确以优化样品前处理和分析流程。并在此基础上探讨了液质联用技术结合数据分析算法提升检测通量的可行性，以及基于多维色谱的毒素全谱解析能力。

关键词：液质联用技术；生物毒素；食品安全；高灵敏度检测；

生物毒素广泛存在于食品生产、加工及存储过程中，常因微生物代谢、环境污染或原料带入对食品安全构成威胁。传统检测方法在灵敏度、特异性和复杂基质适应性方面存在局限，难以满足现代食品安全标准对多种毒素快速、准确检测的需求。液质联用技术作为集高效分离和高精度定性定量于一体的先进分析工具，借助液相色谱实现多组分复杂基质中毒素的有效分离，并借助质谱的高灵敏度和高分辨率完成毒素的分子识别与定量。近年来该技术在霉菌毒素、海洋毒素及其他来源毒素的检测中，逐步开发出高通量和低检测限的新方法并明显提高了检测效率与精度。

2液质联用技术在生物毒素检测中的原理与方法2.1 液质联用技术的基本原理与构成

液相色谱利用样品在固定相与流动相之间的分配行为差异实现组分分离，其分离效率与选择性受到固定相材料、流动相组成及流速控制的影响[1]。分离后进入质谱的组分经电喷雾离子化（ESI）或大气压化学电离（APCI）产生气相离子，其中ESI适用于极性较强的化合物，APCI则适合低极性分子。质谱以质量电荷比（m/z）为依据并借助质量分析器（如四极杆或飞行时间分析器）对离子进行分离和检测，结合多反应监测模式（MRM）进一步提高了灵敏度和选择性。液质联用技术的工作原理基于信号响应与浓度的线性关系，描述为：

其中为信号强度，为待测物浓度，为响应系数，数据处理软件可以依据该关系实现定性和定量分析。该联用方式借助流动相与质谱系统的高效耦合来减少了样品损失并提升了分析效率。

2.2 液质联用技术在不同生物毒素检测中的适用性

液质联用技术在复杂基质中的表现优越，得益于其分离能力和检测精度的双重保障。[2]霉菌毒素检测中技术有效应对了粮食和饲料基质中共存物质的干扰，提升了痕量目标物的回收率。海洋毒素检测时不同电离模式适配了贝类毒素的多样化化学结构以至于改善了检测稳定性。对于植物毒素和动物毒素其快速定量能力适合多组分毒素的同步监测。该技术在设备成本、分析时间及高复杂样品处理方面仍面临挑战，未来需要进一步开发基于新型分离介质和高效离子化方式的解决方案以扩大其应用范围并提升检测通量和普适性。

3液质联用技术在食品安全中的具体应用3.1 霉菌毒素检测中的应用

液质联用技术在黄曲霉毒素和伏马毒素的检测中表现出优异性能，黄曲霉毒素检测中使用基质固相萃取（QuEChERS）方法进行样品前处理，有效降低了复杂基质的干扰，灵敏度提升至pg/mL量级，检测限（LOD）低于0.1 μg/kg[3]。伏马毒素检测中运用多反应监测模式（MRM）实现高精度定量，线性范围可达0.01-100 μg/kg，相关系数（R²）达到0.999。液质联用技术可以在同一次分析中实现多种霉菌毒素的同步检测以至于提高了检测效率。黄曲霉毒素和伏马毒素检测性能比较数据表如表1所示：

黄曲霉毒素检测表现出更低的检测限，而伏马毒素具有更宽的线性范围和稳定的回收率，液质联用技术的多组分检测能力在此类毒素分析中发挥了只要作用。3.2 海洋毒素检测中的应用

贝类毒素的检测中液质联用技术借助优化电喷雾离子化（ESI）条件与梯度洗脱程序，成功实现了对PSP毒素（麻痹性贝类毒素）、ASP毒素（失忆性贝类毒素）及DSP毒素（腹泻性贝类毒素）的高效检测[4]。基于法规标准的检测方法要求液质联用技术的检测限满足欧盟法规规定的0.05 μg/g标准。梯度洗脱条件下分离时间缩短至10分钟来明显提升了检测效率。贝类毒素检测参数优化与性能对比数据表如表2所示：

分析表明液质联用技术能够在短时间内完成多种毒素的高灵敏度检测，优化的参数满足法规标准要求以保证了数据可靠性和实用性。3.3 植物毒素与动物毒素检测中的应用

马钱子碱作为一种典型的植物源性毒素，其检测面临样品基质复杂、多组分干扰严重的问题。使用液质联用技术结合极性基质固相萃取（P-SPE）方法，有效去除干扰成分并保留目标物质的活性。液相色谱的梯度洗脱模式优化了马钱子碱的分离效率，而电喷雾离子化（ESI）模式的应用进一步提升了检测的灵敏度和特异性。针对马钱子碱的响应信号，其离子化效率可以描述为：

其中I为检测信号，C为毒素浓度，a为离子化效率常数，K为离子化平衡常数，H为溶液中氢离子浓度。借助优化流动相pH值和离子化参数，有效提升了痕量马钱子碱的响应信号强度，检测限可达0.02 μg/kg。

河豚毒素作为一种动物源性毒素，其检测面临多组分毒素异构体的分辨难题。液质联用技术运用飞行时间质谱（TOF-MS）结合多反应监测模式（MRM），利用毒素的特异性碎片离子峰（如m/z 319和m/z 301）实现快速定性和定量分析。高效的梯度洗脱模式和动态范围优化明显提高了河豚毒素的灵敏度和分辨率。基于其质谱响应河豚毒素的检测信号可描述为：

其中I为响应信号，K为仪器常数为电离能量，E为气体常数，R为绝对温度。此公式揭示了在优化电离能量和温度条件下提升灵敏度的策略。

4结论

基于液相色谱的高效分离能力和质谱的高灵敏度，液质联用技术实现了对复杂基质中目标毒素的精确定性与定量分析。霉菌毒素检测中优化的梯度洗脱和多反应监测模式提高了灵敏度和准确性，检测限达到pg级别并满足严格的食品安全标准。海洋毒素检测依托电喷雾离子化和特异性碎片模式以实现了多毒素快速检测，显著缩短了分析时间并提升了抗干扰能力。植物毒素和动物毒素检测展现了液质联用技术在复杂样品背景中的优越性，借助优化离子化条件和多维分离策略，明显提高了检测精度与数据可靠性。液质联用技术凭借其高分辨率、高通量及方法开发灵活性，已经成为食品毒素检测的核心手段并为食品安全监管提供了关键技术支撑。

参考文献

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[2]尤诗晴，徐畅，刘莹，等. 基于液质联用技术和网络药理学方法探讨神牡安神胶囊改善失眠的潜在药效成分和作用机制 [J]. 中南药学， 2024， 22 （09）： 2355-2362.

[3]阴子悦，贾鑫. 基于液质联用技术的大豆主要致敏原蛋白检测及特异性肽段筛选方法研究 [J/OL]. 中国粮油学报， 1-14[2024-11-25].

[4]李鹏鹏. 液质联用技术在生物毒素食品安全检测分析中的应用 [J]. 工业微生物， 2024， 54 （03）： 4-6.