公司新闻

当前位置:首页 > 新闻动态 > 公司新闻

基于高分辨质谱的非靶向代谢组学在食品造假鉴定中的研究进展

  随着人们生活水平日益提高,当下食品消费不仅满足人们的营养和能量供给,多样化的食品选择还能有效提升生活幸福感。高附加值食品如有机食品、认可度高的品牌、有产地保护标签的食品意味着能卖出更高的价格。同类食品价格悬殊较大,这也让造假者有机可乘,挂羊头卖狗肉,以次充好,冒充原产地食品的报道屡见不鲜,这些食品造假属于以经济利益为驱动的食品欺诈,是目前影响及破坏食品安全秩序的重要因素之一 。

  目前针对这类食品造假的甄别,已开发了很多方法,如DNA鉴定、蛋白鉴定、元素鉴定、同位素质谱及拉曼光谱等,而这些鉴别方法主要针对已知造假方式的某些靶标化合物进行检测,或者只对原料的物种进行鉴定,难以有效鉴别当今原料的稀释、替代等多种造假方式,如造假者可以就食品中的特征标志物进行合成额外添加以应对单一化合物鉴别从而达到牟取暴力的目的,或者在原料中掺入相似原料以达到造假目的,诸如此类,造假方式的多样化, 为食品造假鉴定带来了巨大的挑战。相比较其他农残兽残等有害物的靶向筛查,食品造假检测需要对未知的造假模式进行监督和预防,近年来,随着高分辨质谱技术的成熟和普及,在食品中也相应开发了非靶向代谢组学的鉴定手段,近几年高分辨质谱的非靶向代谢组学在食品造假鉴定中得到了应用。

  目前以色谱质谱联用技术为代谢组学主要技术手段。受前处理方法和仪器设备的限制,我国现有的食品检测标准基本上都是基于靶向代谢组学技术的应用,针对已知的目标物质进行定量检测的方法,已经在食品中农兽药残留检测、食品中非法添加检测等领域中取得很好的效果。但靶向代谢组学在食品造假鉴定时,由于不法分子会对目标物质进行有针对性的添加,常规的靶向代谢组学检测方法不足以有效抑制食品造假。近年来,随着样品前处理技术的优化以及高分辨质谱结合数据处理模型的优化,基于高分辨质谱的非靶向代谢组学已经开始在食品造假检测中被普遍认可和广泛应用。相比较传统低分辨质谱,高分辨质谱能达到小数点后4位(m/z),分辨率能达10000以上,通过精确分子量结合软件,可以推导出化合物元素组成,高分辨质谱在对于未知化合物定性上有着绝对的优势。

  高分辨质谱主要有飞行时间质谱(TOF-MS)、傅立叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)、 磁质谱(Sector-MS),以及近年出现的静电场轨道阱质谱(Orbitrap-MS)。其中Sector-MS 运行速度慢,FTICR-MS虽然具有高分辨率、高准确度和高灵敏度的特点,但是体积庞大、价格昂贵且操作复杂,目前这两种高分辨质谱在食品检测领域中并不常用。TOF-MS具有极快的扫描速度和较高的灵敏度,分辨率可达到15000以上,质量准确度可达5 ppm级,能够获得样品的全扫描质谱图和精确质量数,可以通过精确质量数对化合物进行定性分析, 目前广泛应用于食品中未知物的筛查。Orbitrap-MS是于2000年开发的新型质谱,采用了静电场轨道阱作为离子的旋转振荡,使离子围绕中心电极的轨道旋转从而捕获离子的装置,是一种结合静电场离子阱和快速傅里叶变换技术的新型质谱,由于其简化了FTICR-MS的运转过程,较大的降低使用成本,迅速得到了商品化的应用。Orbitrap-MS分辨率可达100000,质量准确度能达到2-5 ppm,相比较TOF-MS,Orbitrap-MS对食品复杂基质样品更能节省样品前处理和方法优化的时间,而TOF-MS主要体现在扫描速度的优势上。

  高分辨质谱在食品物种(品种)鉴别中的应用

  食品的品质和相关特征主要取决于其食品原料农产品的遗传背景和环境因素,不同品种有着不同的特征、品质和口味,利用气相色谱、液相色谱,特别是超高效液相色谱和高分辨质谱联用技术能有效地鉴别不同品种的代谢差异。利用 UPLC-qTOF-MS可以有效区分橙子、西柚、柑橘、凤梨等不同水果果汁,还能对不同花源的蜂蜜进行区分;利用LC-TOF-MS发现不同品种之间有8种柚皮素或柚皮素查尔酮衍生物具有含量差异。

  高分辨质谱在食品产地鉴定中的应用

  除了食品原料的遗传背景,原料生长的自然生态环境、种植方式等条件也对最终的食品特征、 品质和口味有着很大的影响。传统的原产地分析方法主要是测定其有机物、无机元素、稳定同位素质谱等,再通过一系列的计量方法建立特征性成分与产地的联系,而以上均需要大量的样本,涉及检测项目 越多其产地鉴定越准, 实际操作鉴定方法繁琐,而利用高分辨质谱,可以简化鉴定流程,并且可以轻松实现小样本的鉴定。利用UPLC-qTOF-MS 和GC-TOF-MS 对Trappist 啤酒真伪进行验证;利用LC-qTOF-MS 对姜黄进行代谢物分析,可以根据姜黄素类化合物的含量高低对不同产地的姜黄进行聚类。

  除了对食品原料品种和产地进行检测, 高分辨质谱还在食品的品质鉴定中发挥了重要作用, 可以在食品的加工工艺质控和有机食品认证等环节进行有效监管和检测,可以有效地监管食品造假行为。利用LC-TOF-MS 发现加工后番茄与鲜番茄之间的营养差别;利用UPLC-QTOF-MS在有机养殖和普通养殖的鸡肉中发现N,N’-二阿魏酸丁二胺和异黄酮的含量差异;对不同产地的大蒜进行高分辨质谱分析,发现蒜氨酸、磷脂酰胆碱(16∶0/18∶2)、精氨酸、脱氢丙氨酸、磷脂酰乙醇胺(16∶0/22∶6)、L-γ-谷氨酰基-S-烯丙基 -L-半胱氨酸和甘磷酸胆碱可作为大蒜的靶标化合物。

  高分辨质谱应用于食品监管领域有着分辨率高,扫描速度快等优势。高分辨质谱可以进行精确质量测定,同时获得精确质量信息和碰撞破裂后的精确碎片离子质量信息,在对食品中可疑未知化合物定性有着无可比拟的优势。而目前高分辨质谱面临的主要问题是,一方面相较于低分辨质谱来说高分辨质谱价格昂贵,不能在各个食品监管实验室普及;另一方面,高分辨质谱其定量灵敏度不及传统三重四级杆质谱。因此,在利用高分辨质谱进行食品掺假物的定性分析,最后还将依赖于传统三重四级杆质谱来进行方法开发,以便于行业内应用推广。

  随着高分辨质谱的广泛应用,基于高分辨质谱的非靶向代谢组学将作为现有食品监管检测方法的一个有效补充方法,以此方法开发相应的检测流程,并且有可能以此建立相应检测标准。同时各国政府对食品安全和标识监管的不断完善,加上各国对食品造假行为的加大打击, 相信未来食品造假事件会有所减少。

上一页:肠道菌群、肠促胰素与糖代谢异常

下一页:科米代谢技术服务

网站首页科研服务平台资源新闻动态活动&资源关于我们

版权所有:郑州芯之翼生物科技有限公司 营业执照 备案号:豫ICP备19018879号-2 技术支持:郑州网站制作

新闻动态
公司新闻
行业动态