收稿日期：2023-12-16

基金項目：國家市場監(jiān)督管理總局科技計劃項目（2022MK126）

作者簡介：高鵬（1986—），男，甘肅景泰人，食品工程師，研究方向為食品檢驗及食品快檢。

摘 要：深入研究了原位質(zhì)譜快檢技術(shù)在自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中食品農(nóng)獸藥殘留檢測中的應(yīng)用。原位質(zhì)譜技術(shù)具有無損檢測精度高的特點，在災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中應(yīng)用潛力較大。實驗驗證了原位質(zhì)譜在食品農(nóng)獸藥殘留檢測中的準(zhǔn)確性和可靠性，并探討了其在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢及面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：原位質(zhì)譜；快檢技術(shù)；自然災(zāi)害；應(yīng)急響應(yīng)；食品農(nóng)獸藥殘留檢測

中圖分類號：O657.63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–00-03

自然災(zāi)害如地震、洪水、颶風(fēng)等不可預(yù)測的天災(zāi)，經(jīng)常給人類社會帶來深重的災(zāi)難。其中，一個常被忽視但至關(guān)重要的影響就是食品供應(yīng)鏈的中斷。當(dāng)災(zāi)害襲來，交通受阻，原本穩(wěn)定的食品生產(chǎn)、運輸和銷售鏈條被瞬間打破，災(zāi)區(qū)的食品供應(yīng)立刻變得緊張起來。在這種緊急情況下，人們對食品的渴求使得任何可獲得的食物都將變得珍貴。然而，正因為這種緊迫性，食品安全問題也隨之浮出水面。尤其是農(nóng)獸藥殘留問題。災(zāi)區(qū)的食品來源可能變得多樣化，有捐贈的、有從廢墟中搶救出來的，還有災(zāi)區(qū)民眾自行采集的，這些食品是否含有過量的農(nóng)獸藥殘留，成為災(zāi)區(qū)民眾和救援人員關(guān)注的焦點。因此，一個能夠快速、準(zhǔn)確地檢測食品中農(nóng)獸藥殘留的技術(shù)顯得至關(guān)重要。原位質(zhì)譜快檢技術(shù)，正是以其高精度、高效率、實時無損檢測的獨特優(yōu)勢而成為自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中的一種食品安全保障。它能夠迅速地為救援人員和災(zāi)區(qū)民眾提供食品安全的準(zhǔn)確信息，確保每口食物都是安全的，為災(zāi)區(qū)的穩(wěn)定與恢復(fù)提供了有力的技術(shù)支撐。

1 原位質(zhì)譜技術(shù)原理及特點

原位質(zhì)譜技術(shù)是利用質(zhì)譜原理開發(fā)出的一種無損檢測手段，其工作原理是將待檢測的樣品直接放置在質(zhì)譜儀中，利用特定的離子化技術(shù)，使樣品中的分子轉(zhuǎn)化為離子狀態(tài)，從而在質(zhì)譜儀內(nèi)部精確地分離和檢測離子的質(zhì)荷比，再根據(jù)離子的質(zhì)荷比進(jìn)行精準(zhǔn)的鑒別和分析。由于整個檢測過程無須對樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理，且在整個檢測過程中樣品幾乎沒有任何損失，故該技術(shù)被稱為無損檢測。原位質(zhì)譜技術(shù)在質(zhì)譜分析中的優(yōu)勢在于可以對分子進(jìn)行直接的質(zhì)譜解析而不受樣品制備工藝的影響。原位質(zhì)譜技術(shù)具有極高的精確性和靈敏度，對樣品中微量或痕量的化合物進(jìn)行檢測是輕而易舉的事情，而且能夠在極短的時間內(nèi)完成檢測任務(wù)，從而使工作效率得到較大的提升。

2 實驗部分

2.1 材料與方法

模擬選取了受災(zāi)地區(qū)常見的食品樣品，包括蔬菜、水果、肉類等。采用原位質(zhì)譜技術(shù)檢測樣品中的農(nóng)獸藥殘留，并與傳統(tǒng)檢測方法進(jìn)行對比。

2.1.1 實驗材料

受災(zāi)地區(qū)常見食品樣品：菠菜（蔬菜代表）、蘋果（水果代表）、雞肉（肉類代表）。

2.1.2 實驗方法

從受災(zāi)地區(qū)收集新鮮、未經(jīng)處理的菠菜、蘋果和雞肉樣品。將樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)那逑春颓懈睿詡浜罄m(xù)檢測。將處理好的樣品放置在質(zhì)譜儀的樣品臺上，調(diào)整質(zhì)譜儀參數(shù)，確保能夠準(zhǔn)確檢測樣品中的農(nóng)獸藥殘留。經(jīng)過質(zhì)譜掃描，并記錄質(zhì)譜數(shù)據(jù)（表1）。

2.2 結(jié)果與分析

實驗結(jié)果表明，在檢測食品農(nóng)畜藥物殘留時，原位質(zhì)譜技術(shù)的精確度和可靠性都很高。原位質(zhì)譜技術(shù)檢測速度更快，靈敏度也比傳統(tǒng)方法更高。此外，該技術(shù)還能對多種農(nóng)畜藥物殘留進(jìn)行同步檢測，檢測效率大大提高。

3 討論

3.1 原位質(zhì)譜技術(shù)在自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中的優(yōu)勢

3.1.1 快速檢測

質(zhì)譜技術(shù)的核心優(yōu)勢體現(xiàn)在無須樣本煩瑣的前期加工或處理，去除了萃取、濃縮或衍生化等環(huán)節(jié)，極大縮減了檢測前的準(zhǔn)備工作時長。樣品經(jīng)過簡單的處理后，可直接上機(jī)分析，省去了煩瑣的前期準(zhǔn)備步驟[1]。該技術(shù)綜合運用了多種尖端離子化技術(shù)，如激光解吸電離（LDI）、二次離子質(zhì)譜（SIMS）和解吸電噴霧電離（DESI）等。這些技術(shù)的結(jié)合使得試驗分子迅速有效地轉(zhuǎn)化為離子，從而為質(zhì)譜檢測提供了穩(wěn)定且高效的離子發(fā)射環(huán)境。原位質(zhì)譜儀掃描速度迅捷、分辨率極高。它能在極短的時間內(nèi)完成對整個質(zhì)量范圍的掃描，并迅速且精準(zhǔn)地識別出樣品中的各種化合物，它出色的高速掃描能力，為快速獲取檢測結(jié)果提供了有力保障?，F(xiàn)代原位質(zhì)譜儀通常都裝備了高度自動化的樣品進(jìn)樣系統(tǒng)和先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析軟件，這大幅降低了人工操作的復(fù)雜度，還顯著提高了檢測效率，同時借助智能化的數(shù)據(jù)分析軟件，大量的質(zhì)譜數(shù)據(jù)得以迅速處理，樣品中的化合物也能被精確地識別，從而進(jìn)一步縮短了檢測時間。一些先進(jìn)的原位質(zhì)譜儀還配備了即時的反饋和報警系統(tǒng)[2]。一旦檢測到農(nóng)獸藥殘留或其他有害物質(zhì)超標(biāo)，系統(tǒng)會立刻啟動報警機(jī)制，確保相關(guān)人員能夠及時作出響應(yīng)，并采取有效措施。

3.1.2 無損性

原位質(zhì)譜技術(shù)對可能改變樣品原狀的樣品，在進(jìn)行檢測時，不需要進(jìn)行裁剪、研磨或其他任何處理。這一點與許多可能需要破碎、溶解或抽取樣本來進(jìn)行分析的其他分析技術(shù)有所不同。通過原位質(zhì)譜可以直接檢測樣品，以保持其原始的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，從而避免可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)改變或因處理而損失樣品的成分。樣品的原始狀態(tài)因檢測過程的非破壞性而被完整地保留下來。這一點對后續(xù)可能需要進(jìn)一步的分析或驗證是必不可少的。例如，在一些科研試驗中，研究人員希望在使用其他技術(shù)進(jìn)行更深入研究前，先對樣品進(jìn)行原位質(zhì)譜初步分析。使后續(xù)的分析結(jié)果因樣本沒有被破壞而更準(zhǔn)確、更有效。保留樣本的原始狀態(tài)，不僅對保持樣本的完整性和真實性有一定的幫助，還提供了更多的可能性進(jìn)行后續(xù)分析。若需要更多的信息進(jìn)行初步分析后，或者對初步分析結(jié)果存在懷疑，研究人員無須擔(dān)心由于之前的測試而導(dǎo)致樣品被破壞或改變，可以隨時再次對同一樣品進(jìn)行檢測。原位質(zhì)譜技術(shù)由于避免了破壞性的處理而導(dǎo)致的誤差，減少了處理后的不確定性。同時，不同的研究人員或?qū)嶒炇铱梢栽诓煌瑫r間重復(fù)檢測同一樣品，提高實驗的可重復(fù)性。

3.1.3 高精度和高靈敏度

質(zhì)譜技術(shù)憑借高檢測效率，可以準(zhǔn)確識別出樣品中的農(nóng)藥與獸藥殘留。質(zhì)譜儀卓越的質(zhì)量分辨率及卓越的離子生成技術(shù)，讓檢測的靈敏度更高，即便是應(yīng)用于含有多種成分的食品載體，該技術(shù)仍能輕易識別微量的遺留物質(zhì)，這個功能對保障食品安全至關(guān)重要。準(zhǔn)確測量離子質(zhì)量與電荷的比例，現(xiàn)場質(zhì)譜技術(shù)可以準(zhǔn)確區(qū)分不同化合物，實現(xiàn)其精確的量化檢測。因此，即使是極微量的農(nóng)藥和獸藥殘留也能被檢出，這種技術(shù)可以精確保留并量化有害物質(zhì)，消除了超標(biāo)殘留物對人類健康的隱性傷害[3]。農(nóng)業(yè)與畜牧業(yè)藥物殘留監(jiān)控是衡量重點，食品安全對人民健康構(gòu)成堅實保護(hù)?，F(xiàn)場質(zhì)譜技術(shù)建立了食品保障穩(wěn)固的技術(shù)防線，對農(nóng)畜產(chǎn)品中微量藥物殘留進(jìn)行準(zhǔn)確檢測。該技術(shù)助力監(jiān)管部門快速而嚴(yán)格地鑒別并處理劣質(zhì)食品，同時堅定不移地保障消費者的權(quán)益。不僅這樣，現(xiàn)場質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，覆蓋食品樣本檢測多個領(lǐng)域，包含蔬菜、水果和肉類等，對食品生產(chǎn)過程進(jìn)行質(zhì)量控制，在成品取樣環(huán)節(jié)也發(fā)揮了重要作用，因其廣泛應(yīng)用場景而轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵的檢測設(shè)備，在食品安全領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它的重要性不言而喻。與依賴液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用的常規(guī)檢測相比，現(xiàn)場質(zhì)譜分析技術(shù)簡化了前處理步驟，實現(xiàn)了快速測定，大幅降低了樣品處理過程中的誤差和被污染的概率。

3.2 面臨的挑戰(zhàn)

3.2.1 設(shè)備成本高

原位質(zhì)譜快檢技術(shù)的研發(fā)制造成本相對要高很多，因為它所需要的關(guān)鍵部件有高精度的分子真空泵質(zhì)量分析器及復(fù)雜的電路設(shè)計等，而這類部件的制造和研發(fā)要投入大量的經(jīng)費和技術(shù)[4]。此外，由于原位質(zhì)譜快檢技術(shù)設(shè)備的穩(wěn)定性和精確性必須得到充分保證。因此，進(jìn)行長時間的研發(fā)和試驗也是一筆較大的成本支出。由于原位質(zhì)譜快檢技術(shù)的生產(chǎn)工藝要求較高的精密加工和裝配工藝，造成生產(chǎn)效率相對較低，從而進(jìn)一步提高了設(shè)備的生產(chǎn)成本。

3.2.2 操作人員技能要求高

質(zhì)譜快速檢測技術(shù)所用設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜精細(xì)，包括高精度質(zhì)量評價、細(xì)致樣品前處理和大量數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵部分[5]。操作者需要熟知設(shè)備各精密部分的職能，必須精確調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)，以確保實驗每次執(zhí)行的高精確度與可重復(fù)性。在進(jìn)行原位質(zhì)譜檢測前，樣品需接受一系列精心設(shè)計的處理工序，涉及提取、純化及濃縮等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。面對煩瑣的操作步驟，技術(shù)人員需精通化學(xué)實驗技巧，能夠依據(jù)樣本屬性和實驗?zāi)繕?biāo)做出恰當(dāng)?shù)臉颖咎幚?。此外，原位質(zhì)譜快檢技術(shù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是比較大的。這就要求操作者既要有扎實的資料處理基礎(chǔ)，又要有敏銳的資料分析能力，這樣才能準(zhǔn)確解讀質(zhì)譜圖，才能從中提煉出有價值的信息，合理地解釋和推斷實驗結(jié)果。操作員除具備以上專業(yè)技能外，還肩負(fù)著日常維護(hù)儀表、排除故障的重任。這不僅要求其深入了解儀器的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，還要求他們在儀器出現(xiàn)故障時能夠快速診斷和修復(fù)問題，掌握一定的維修技巧。原位質(zhì)譜快檢技術(shù)在高壓、高溫環(huán)境和可能產(chǎn)生的有害氣體等使用過程中，存在一定的安全隱患。因此，操作者一定要有高度的安全防范意識，操作程序一定要嚴(yán)謹(jǐn)，才能保證整個試驗過程安全、可靠。

3.3 應(yīng)對措施

3.3.1 加強(qiáng)政府投入，降低設(shè)備成本

對企業(yè)或個人購置設(shè)備的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，政府可采取財政補(bǔ)貼等方式直接減輕。例如，政府可提供一定比例的購機(jī)補(bǔ)貼，或?qū)彊C(jī)貸款實行貼息政策，以降低用戶的購機(jī)成本，解決原位質(zhì)譜快檢技術(shù)裝備的問題。通過減免購置或使用設(shè)備的有關(guān)稅費，使設(shè)備整體費用得到有效降低。政府可以對購買增值稅減免、所得稅抵扣等高新技術(shù)檢測設(shè)備的單位或個人給予稅收優(yōu)惠，鼓勵更多的用戶購買此類設(shè)備。對科研單位和企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級，政府可加大對原位質(zhì)譜快檢技術(shù)研發(fā)的投入力度。設(shè)備的生產(chǎn)成本有望通過技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)而降低，市場價格也將隨之降低。

3.3.2 開展技術(shù)培訓(xùn)，提高操作人員技能水平

明確培訓(xùn)目標(biāo)是技術(shù)培訓(xùn)的首要任務(wù)，即提高操作員的理論知識和實際操作能力，開展原位質(zhì)譜快檢技術(shù)的培訓(xùn)。這包括但不限于設(shè)備的基本操作、樣品處理、資料解讀，以及日常的維護(hù)保養(yǎng)和故障排除等方面的工作。訓(xùn)練內(nèi)容既要涉及理論知識，又要涉及實際操作。理論知識部分包括基本原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)、原位質(zhì)譜技術(shù)的工作流程等內(nèi)容；具體操作步驟、樣品處理技巧、資料處理方法等都涉及實際操作部分。通過理論與實踐相結(jié)合的方式，使操作員全面認(rèn)識和掌握原位質(zhì)譜快速檢驗技術(shù)。初、中、高3個層次的培訓(xùn)可根據(jù)操作人員的技能水平和需求進(jìn)行。初級班以新手為主，基本操作、器材基礎(chǔ)知識介紹；中級訓(xùn)練則重點練習(xí)進(jìn)階技巧，如樣本處理、資料分析等；高級進(jìn)階訓(xùn)練則以進(jìn)階應(yīng)用、故障排除、裝備優(yōu)化為主要內(nèi)容。采取講課、案例分析、模擬操作、實地操作等培訓(xùn)方式，增強(qiáng)培訓(xùn)效果。講課能系統(tǒng)地傳授理論知識；案例分析可以使操作者掌握實際運用中可能遇到的問題和解決辦法；模擬操作和現(xiàn)場操作則可以提高操作者對設(shè)備操作的認(rèn)識和熟練程度。

3.3.3 加強(qiáng)與其他快速檢測技術(shù)的結(jié)合，形成優(yōu)勢互補(bǔ)

質(zhì)譜檢測技術(shù)具有高精確度和高敏感性的優(yōu)勢，并已經(jīng)在檢驗分析領(lǐng)域確立了地位。但技術(shù)的應(yīng)用總會面臨一定的邊界條件，現(xiàn)場快速質(zhì)譜檢測同樣難以規(guī)避這些限制。為了超越這些限制并進(jìn)一步提升測試效能，可以將其與其他快速檢測手段巧妙地結(jié)合。

例如，近紅外光譜和熒光光譜等光學(xué)生態(tài)監(jiān)測技術(shù)，以其非破壞性的分析手段廣受歡迎。技術(shù)與在位質(zhì)譜技術(shù)融合，樣本保持原貌，識別樣品化學(xué)組成及光譜特性，綜合解析資料，為用戶供應(yīng)全方位的信息。此外，依賴于其靈敏度高、反應(yīng)快等特點的電化學(xué)檢測技術(shù)在分析檢測中也占有舉足輕重的地位，通過與原位質(zhì)譜的聯(lián)合應(yīng)用，可以實時追蹤反應(yīng)中間體和產(chǎn)物在電化學(xué)反應(yīng)中的變化，進(jìn)而對反應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行深入的研究和分析。

生物分子檢測的重要手段是生物檢測技術(shù)，如PCR、免疫學(xué)檢測等。當(dāng)這些生物檢測技術(shù)與原位質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，無疑為生物醫(yī)學(xué)研究注入了強(qiáng)勁動力，從而實現(xiàn)快速定性和定量分析生物分子。這種技術(shù)的集成不僅可以將多種信息匯集到單次實驗中，減少重復(fù)實驗，提高工作效率，還可以使檢測的精確性大幅提升，利用不同的技術(shù)對不同的分析物進(jìn)行靈敏度和特異性的分析。更重要的是，原本可能只適用于特定樣本或分析物的單一技術(shù)，在這一組合中發(fā)現(xiàn)了更廣泛的應(yīng)用場景，從而使得原位質(zhì)譜快檢技術(shù)能夠為更多種類的樣本和分析物提供服務(wù)，從而實現(xiàn)對特定樣本或分析。

4 結(jié)論

通過實驗驗證了原位質(zhì)譜快檢技術(shù)在自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中食品農(nóng)獸藥殘留檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。該技術(shù)具有快速、無損、高精度和高靈敏度等特點，在災(zāi)區(qū)食品安全保障中具有重要應(yīng)用價值。然而，該技術(shù)仍面臨一些挑戰(zhàn)，需要通過政府投入、技術(shù)培訓(xùn)等措施加以解決?？傊毁|(zhì)譜快檢技術(shù)在自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中食品農(nóng)獸藥殘留檢測的應(yīng)用前景廣闊，值得進(jìn)一步研究和推廣。

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