圆珠笔笔尖作为提取与离子化的集成工具：食用油中多种真菌毒素快速筛选与定量的双工作流程

《Food Chemistry》：Ballpoint tip as an integrated tool for extraction and ionization: a dual-workflow for rapid screening and quantification of multiple mycotoxins in edible oils

　　

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  整合真菌毒素筛查与定量分析的双工作流。
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  BT-LPME提取仅需12 μL溶剂，随后进行30 s BP-ESI采集。
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  对254种真菌毒素进行快速筛查，并对55种典型真菌毒素进行定量分析。
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  对24批食用油进行分析，揭示了潜在的健康风险。

引言

真菌毒素是真菌产生的有毒次级代谢产物，广泛污染各类农产品和加工食品，对消费者健康构成严重威胁。作为日常饮食的重要组成部分，食用油来源于油料作物（如玉米、花生和油菜籽），这些作物在种植、储存和加工过程中极易遭受真菌侵染。这导致真菌毒素残留在食用油中，形成潜在的安全隐患（Abdolmaleki等，2021；Silva等，2018）。研究表明，食用油中多种真菌毒素的共存现象十分普遍，并可能产生协同或加成的毒性效应，进一步加剧了对公共健康的威胁（Moya-Cavas等，2023；J. Zhou等，2023；F. Zhou等，2025）。因此，建立适用于复杂脂质基质中真菌毒素检测的高效、准确且实用的方法，对于保障食用油安全和维护公共健康至关重要。

传统的样品前处理方法，如固相提取（SPE）和"快速、易操作、廉价、高效、耐用且安全"（QuEChERS）方法，在处理富含脂质的样品时表现出显著的局限性。SPE是一种耗时的操作流程，通常每批次需要消耗数毫升至数十毫升溶剂。此外，它需要根据不同极性真菌毒素的选择而挑选特定的提取固相柱，导致广谱适用性较差（Duarte等，2020；Qiao等，2018）。相反，将QuEChERS方法应用于脂质样品时，需要添加大量吸附剂（如PSA、C18）。这不仅增加了操作成本，更关键的是，存在特定目标真菌毒素被吸附剂不可逆吸附的风险。因此，这会导致回收率显著降低甚至目标分析物完全损失，从而影响定量准确性（Berardis等，2018；Dong等，2019；Reichert等，2018；Wu等，2023）。更重要的是，由这些传统前处理流程产生的提取物在样品进样前还需要后续步骤，包括转移、氮吹蒸发和复溶。这些额外程序不仅延长了整体分析周期（通常需要数小时），还引入了分析物损失和人为误差的额外风险。

目前，液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）凭借其高灵敏度和特异性，已成为真菌毒素多残留分析的金标准（Iqbal，2021；Leite等，2020）。然而，该技术的分析通量受到样品前处理步骤和色谱分离过程的限制，难以满足食品安全风险监测中对大规模样品快速筛查的需求。为了提高分析通量和效率，环境质谱（AMS）技术，如DART-MS（Tsagkaris等，2022）和REIMS（Xue等，2025），已成为高通量食品安全筛查的一个重要方向，因为它们无需色谱分离，即可在常压下于数秒内完成离子化和检测。然而，采用这些方法的研究主要集中在谷物和玉米等固体基质或水基体系；它们在食用油等高度复杂的富脂质基质中的应用仍面临严峻挑战。食用油中丰富的脂质成分，包括甘油三酯、甘油二酯和磷脂，会在质谱仪离子源中与目标真菌毒素竞争离子化。同时，这些基质成分还会污染离子传输光学部件，导致信号衰减和检测灵敏度下降，这使得传统的直接分析或简单的稀释-进样策略完全无效（Abdolmaleki等，2021；Zhou等，2023）。因此，将环境质谱应用于食用油基质检测需要有效的样品前处理步骤。

我们课题组此前提出了两种基于圆珠笔尖的技术：用于样品前处理的圆珠笔尖保护型液相微提取（BT-LPME）以及圆珠笔尖电喷雾离子化（BP-ESI）。BT-LPME利用空心圆珠笔尖的尖端腔体容纳微量提取溶剂（约12 μL）。在外部磁场驱动下，尖端的高速旋转加速了传质过程，从而实现目标分析物的高效富集。同时，其独特的弹头状结构提供了物理屏障，与单滴微提取（SDME）相比，显著提高了提取过程中的溶剂稳定性。BT-LPME卓越的富集能力在水环境中各类污染物的检测中已得到充分验证（Ji等，2018）。相比之下，BP-ESI直接将负载样品的圆珠笔尖作为电喷雾离子源。通过在尖端与质谱仪进样口之间施加高压电场，金属球形表面可产生稳定的Taylor锥，实现无需样品前处理的直接样品离子化。该技术已成功应用于氨基酸、糖类、生物碱和微生物代谢物等不同样品类型的直接离子化分析（Fu等，2023；Ji等，2016）。然而，迄今为止，尚无任何研究报告将这两种方法结合使用。

本研究首次将BT-LPME的提取功能与BP-ESI的离子化功能整合到单个圆珠笔尖中，建立了一个兼具快速筛查与精确定量的双工作流分析系统。这种微型化操作仅消耗约12 μL溶剂，且圆珠笔尖结构有效地防止了高速旋转下的乳化现象。提取与离子化的集成不仅避免了样品转移损失，还克服了使用环境质谱直接分析食用油时遇到的基质干扰挑战。具体而言，在BT-LPME提取之后，采用BP-ESI耦合高分辨质谱（HRMS）采集30 s数据，用于对254种真菌毒素进行快速筛查。对于疑似阳性样品，直接将圆珠笔尖内的残留提取物转移至LC-MS/MS系统，无需额外样品前处理即可对55种关键真菌毒素进行精确定量。这一策略大幅提高了整体分析效率，为食用油真菌毒素风险监测提供了一种快速、经济且环保的解决方案。

章节摘要

化学品、试剂和材料

在用于精确定量的55种真菌毒素标准品中，阿哌沙班、环吡氮酸、伏草酸、棒曲霉素A和维吉尼亚霉素M₁购自BePure（中国北京）。其余50种真菌毒素标准品购自Alta Scientific（中国天津）。先将固体标准品溶解于乙腈中制备1 mg/mL的储备液。准确移取适量各标准品溶液，配制浓度为

提取溶剂的选择

真菌毒素主要使用不同比例的乙腈-水混合液进行提取（Wu等，2023；Zhang等，2025）。首先，评估了提取溶剂中乙腈与水的比例（30%、50%和70%，v/v）。结果（图2）表明，30%乙腈对中极性真菌毒素（如黄曲霉毒素和棒曲霉素）的回收率较低，而70%乙腈极性不足，无法有效提取多羟基三烯类毒素（如

结论

本研究以BT-LPME作为通用样品前处理平台，成功建立了一种用于食用油中多种真菌毒素分析的一体化双工作流策略。该策略兼具快速筛查和精确定量能力。首先，基于BT-LPME与BP-ESI-HRMS联用开发了快速筛查方法，适用于大规模样品的快速初筛。其次，开发了一种灵敏可靠的

CRediT作者贡献声明

Xia Huang：撰写——初稿、验证、调查、数据整理。Wenlin Wu：撰写——审阅与编辑、资源、概念构思。Yu Wang：软件、获取资金。Lu Chen：撰写——审阅与编辑、调查。Fan Wu：可视化。Chaoting Shi：获取资金。Bing Xia：资源、项目管理。Yan Zhou：资源、项目管理。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的可能影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究获得了国家市场监督管理总局化学计量与营养健康重点实验室（项目编号E5Y301）和成都生物制品研究所青年探索者计划（项目编号E4S319）的资助。

Xia Huang|Wenlin Wu|Yu Wang|Lu Chen|Fan Wu|Chaoting Shi|Bing Xia|Yan Zhou