《Food Chemistry》:Retrospective screening of food contaminants in Total diet study (TDS) samples over more than a decade: Complementarity between LRMS and HRMS systems in food safety
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液相色谱-高分辨质谱(LC-HRMS)能够对保存逾十年的总膳食研究(Total Diet Study,TDS)样本进行回顾性分析。研究人员确认了18种置信度等级1的化合物,可疑筛查(suspect screening)额外提供了21个置信度等级2a的注释;超过
液相色谱-高分辨质谱(LC-HRMS)能够对保存逾十年的总膳食研究(Total Diet Study,TDS)样本进行回顾性分析。研究人员确认了18种置信度等级1的化合物,可疑筛查(suspect screening)额外提供了21个置信度等级2a的注释;超过100个仅匹配一级质谱(MS1)的特征被标出以进一步确认。该方法支持早期预警式食品监测。研究利用法国TDS2与婴儿TDS(iTDS)中婴儿食品、糖类产品与海产品样本,比较历史化合物特异性方法与现行广谱LC-HRMS工作流。历史靶向低分辨串联质谱(LRMS,如LC-MS/MS,QQQ,MRM模式)对预定物质灵敏但发现能力有限;HRMS(Q-ToF、Orbitrap)凭借全扫描与高质量精度支持靶向、可疑与非靶向筛查及数据回溯。结果显示,26种历史检出物本次未检出,2种两端均检出,18种获等级1确认,103个MS1特征无MS/MS确认,21种获等级2a注释。非检出不能解释为物质不存在,而源于提取流程、长期冷冻储存稳定性与分析平台差异。研究人员认为LC-HRMS可作为国家监测计划的互补早期预警工具,保留全扫描化学指纹以供新污染物出现后再查询。
研究背景方面,现代食品链暴露于农药、兽药、环境持久性有机污染物、包装迁移物、加工生成物及天然毒素等海量异质化学品中,全球每年新增近2000种化学品,传统总膳食研究(Total Diet Study,TDS)依赖低分辨串联质谱(Low-Resolution Mass Spectrometry,LRMS)如三重四极杆(QQQ)多反应监测(Multiple Reaction Monitoring,MRM)模式,虽对预设靶标灵敏,却难以发现范围外新兴污染物。高分辨质谱(High-Resolution Mass Spectrometry,HRMS)如四极杆飞行时间(Q-ToF)与Orbitrap可提供全扫描(full-scan)、高质量精度与碎片信息,支持回顾性数据分析(retrospective data analysis)与食品化学暴露组(food chemical exposome)刻画。法国ANSES曾开展TDS1、TDS2与婴儿TDS(iTDS),样本在?20 °C冷冻超十年,为评估LRMS与HRMS互补性提供独特材料。该研究发表于《Food Chemistry》,其意义在于证明存档样本再分析可拓展化学监测空间、服务早期预警与未来靶向定量优先级排序。
关键技术方法上,研究人员使用法国TDS2(2007/2009)糖类产品n=9、海产品n=9,以及iTDS(2011/2012)婴儿食品n=30的复合样本;提取采用QuEChERS或QuEChUP顺序法;仪器为UHPLC耦合AB Sciex TripleTOF 5600?,正/负电喷雾电离(ESI+/ESI?),全扫描ToF-MS加信息依赖采集(Information-Dependent Acquisition,IDA)Top10 MS/MS;靶向分析用PeakView?与内库标准(保留时间tR、MS1、MS2),质量误差±5 ppm、ΔtR±0.1 min、信噪比(S/N)>3、MS/MS相似度>70%判等级1;可疑筛查将.wiff转.mzML后用MS-DIAL 4.9.2比对MoNA库,等级2a需前体±5 ppm、谱相似>70%、空白比样品/空白>5;质控含提取空白、每5针自动校准与序列随机化。
研究结果部分,首先为“化学物质曾在既往TDS检出但本次回顾性LC-HRMS未检出”:研究人员对比Table 1中26种物质(塑化剂、植物雌激素、动物性类固醇、丙烯酰胺、溴代阻燃剂、真菌毒素、PFAS),指出历史检出来自化合物特异性提取(免疫亲和、PLE、ASE、专属PFAS双柱净化等),而本次广谱QuEChERS不利于共轭植物雌激素水解、PFAS回收与极性物富集,故非检出不等于不存在。
“提取流程差异”小节说明:通用多残留提取以广度换灵敏度,无法替代类专属水解、净化与富集,因此部分历史物质未被检出。
“长期冷冻储存后基质与化学稳定性”小节说明:即便?20 °C,蛋白变性、脂质氧化、碳水水解可改变污染物可萃取性;PFAS等持久物非因降解而漏检,海产中变性蛋白或氧化脂网可包裹或不可逆结合污染物;植物雌激素、patulin、丙烯酰胺文献提示可降,但无本矩阵超长存储对照,故储存仅为混杂因素而非确证原因。
“分析局限性”小节说明:QQQ-MRM与Q-ToF/Orbitrap灵敏度因分析物、基质、前处理而异,HRMS优势在广度、结构与回溯,非检出不能归咎单一仪器灵敏度。
“历史化合物特异性工作流与本次LC-HRMS均检出”小节:piperonyl butoxide与pirimiphos-methyl在同一样本两端检出,证明超十年冷冻后仍可检测,但无匹配定量故不能判浓度变化。
“本次工作流与回顾性LC-HRMS检出的化学物质”中,“无MS/MS确认的MS1特征”小节:103个特征满足MS1标准,69个匹配内库非历史范围物(如diphenyl phosphate、tris(2-chloroethyl) phosphate、azoxystrobin、imidocarb dipropionate),因TopN未碎裂仅作潜在检测。“等级1确认物”小节:18种获确认,含11农药(thiabendazole、cyprodinil、pyrimethanil、flutriafol、diazinon、imazalil、fludioxonil、azoxystrobin、quinoline、thionazine、piperonyl butoxide、pirimiphos-methyl)、4塑化/阻燃(TDCPP、2-ethylhexyl diphenyl phosphate、tris(2-chloroethyl) phosphate、diphenyl phosphate)、2药残(flubendazole、thiabendazole)、1工业添加剂(N,N-dimethylformamide);TDCPP在婴儿食品FoA约10%值得关注。“等级2a可疑筛查注释”小节:21种无标样注释,如seafood中nandrolone、norethindrone、acamprosate、retinoic acid、enniatin B1,sugary中enniatin B、nordihydroguaiaretic acid、benzyl-butyl phthalate、triphenyl phosphate,跨类tetradecylsulfate,以及parabens、benzoic acid等工业物;均需标准品确认方可升为等级1。
讨论部分总结:历史与现行工作流在样本制备、分析范围、采集模式、鉴定标准与储存状态上同时不同,故不能把非检出/新检出当作平台优劣证明;HRMS价值在补全化学空间、留痕全扫描指纹、支撑新污染物回溯与监测优先级。结论部分译为:本研究对法国iTDS(2011/2012)与TDS2(2007/2009)婴儿食品、糖类与海产品样本作回顾性LC-HRMS分析;26种既往物质未检出,仅2种两端检出,18种等级1确认,103个MS1特征无碎片确认,21种等级2a注释。差异来自前处理、范围、灵敏度、鉴定准则与冷冻储存变化而非单因素。研究支持将HRMS作为国家监测计划互补早期预警策略,生成可再查询全扫描数据集,并与靶向定量方法联合以提升食品监测适应性与覆盖面。