郭基恒，洪 义，蒋 涛，周 鹏，朱 辉，陈剑松，黄 保，黄正旭，周 振

(1.暨南大学质谱仪器与大气环境研究所，广东 广州 510632；2.广州禾信仪器股份有限公司，广东 广州 510530；3.昆山禾信质谱技术有限公司，江苏 昆山 215300)

瘦肉精是一类具有促进动物生长，显著提高瘦肉率的药物，其能增加蛋白质生成，促进脂肪降解，曾在畜牧业生产中被当作生长促进剂而得到广泛应用[1]。但添加和饲喂过多的瘦肉精会造成动物组织器官药物残留，人们在食用该动物组织器官后可能出现肌肉震颤、头疼、呕吐等不良反应，特别对高血压、心脏病、甲亢等患者的危害极大，严重者可致死亡[2]。为了遏制瘦肉精滥用，我国于2002年出台了《禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物目录》[3]法规，将盐酸克伦特罗、沙丁胺醇、莱克多巴胺等瘦肉精列为禁用药物。然而，在经济利益的驱使下，不法商贩为了减少饲料使用而降低成本，在饲料中添加瘦肉精使禽畜尽早成熟。为了有效监管市场，减少此类事件的发生，发展食品安全快速检测技术是非常必要的。

目前，瘦肉精残留的检测方法主要有液相色谱法(LC)[4]、液相色谱-质谱法(HPLC-MS)[5]，气相色谱-质谱法(GC-MS)[6]和酶联免疫法(ELISA)[7]。其中，HPLC-MS和GC-MS法虽然具有较高的灵敏度，但操作过程繁琐，检测效率较低，难以满足大批量样品的检测要求[8]；酶联免疫法具有特异性强、灵敏、简便等优点[9]，适用于现场快速筛查，但容易受到基质的影响出现假阳性，且不能同时检测多类药物。近年来，新型常压电离技术的发展在一定程度上弥补了上述传统方法的缺陷。2004年，Cooks教授等[10]提出了常压电离质谱技术(AIMS)，因其分析速度快、无需复杂的样品前处理、可实时直接分析等特点，得到了广泛应用。近几十年来，国内外科研工作者提出了30多种常压电离源[11]，如介质阻挡放电电离(DBDI)[12]、实时直接分析技术(DART)[13]、低温等离子体(LTP)[14]和微波等离子体炬(MPT)[15]等，这些电离源已被应用于食品安全筛查中。例如，叶倩等[16]利用介质阻挡放电技术快速筛查饲料和鸡肉中磺胺类物质；Khaled等[17]利用实时直接分析技术对牛组织中多类兽药进行快速分析。目前，国内利用等离子体质谱技术研究磺胺类兽药的报道较多[18-19]，而对瘦肉精的研究却少有报道。

基于本课题组的前期研究[20]，该实验拟进一步对热解吸低温等离子体(TD-LTP)离子源的氦气流速和解吸温度进行优化。在高温热解吸条件下，实现对瘦肉精的快速电离，从而建立一种快速筛查饲料中瘦肉精的有效方法。

1 实验部分

1.1 仪器与装置

热解吸低温等离子体质谱仪(TD-LTP-MS)：广州禾信仪器股份有限公司产品；TD6B低速离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司产品；PB-100均质器：德国PRIMA公司产品。

1.2 材料与试剂

西马特罗(cimaterol)、特布他林(terbutaline)、西布特罗(cimbuterol)、克伦特罗(clenbuterol)、马布特罗(mabuterol)、马贲特罗(mapenterol)标准品：纯度≥98%，国家标准物质中心产品；乙腈、甲酸：均为色谱纯，美国Aladdin公司产品；N-丙基乙二胺(PSA)粉末、C18粉末：天津博纳艾杰尔公司产品；饲料：双胞胎饲料有限公司产品。

2 实验部分

2.1 标准溶液配制

分别准确称取10 mg西马特罗、特布他林、西布特罗、克伦特罗、马布特罗、马贲特罗，配制成1 000 mg/L标准储备液，逐级稀释，得到2.5～500 μg/L标准溶液，于4 ℃冰箱中保存。

2.2 样品制备

称取(2.00±0.02) g饲料于50 mL离心管中，加入10 mL 0.1%甲酸-乙腈溶液，振荡提取5 min，以2 500 r/min离心2 min。取上清液，加入250 mg PSA和50 mg C18，涡旋2 min，再以2 500 r/min离心2 min，取上清液，置于4 ℃冰箱中保存。

2.3 实验平台搭建

离子源条件：TD-LTP离子源与质谱口呈30°放置；低温等离子体流出口与质谱口水平距离10 mm；等离子体束高于质谱口中心约3 mm。质谱条件：垂直引入式大气压飞行时间质谱(15 000 FWHM)，正离子模式，离子传输管温度90 ℃；载体为聚四氟乙烯带；加热平台凹槽位于质谱口正下方3 mm处，用于直接加热聚四氟乙烯带上的样品液滴。实验过程中，待低温离子体射流和加热温度稳定后，用移液枪吸取10 μL样品滴于聚四氟乙烯带中心，通过传送装置将样品传送至质谱口正下方。TD-LTP源原理图示于图1。

图1 TD-LTP源原理示意图(a)和实物图(b)Fig.1 Schematic diagram (a) and real device diagram (b) of TD-LTP

3 结果与讨论

3.1 实验条件优化

3.1.1氦气流速对解吸效果的影响 氦气流速是影响TD-LTP源性能的重要因素之一，提高氦气流速可以增加Hem和N2+等活性物质，从而提高电离效果[21]。本实验以100 μg/L西马特罗、特布他林、西布特罗、克伦特罗、马布特罗、马贲特罗6种混合标准溶液为样本，考察氦气流速在0.3～1.9 L/min范围内对样品信号的影响，结果示于图2a。在低流速情况下，随着流速的增加，样品信号强度有显著增强，在0.9～1.2 L/min范围内达到最强；流速继续增加，样品信号强度减弱，这可能是由于气流太大导致TD-LTP源放电不稳定。因此，设定氦气流速为1.0 L/min。

3.1.2加热温度对解吸效果的影响 低温等离子体射流本身温度较低，难以将高沸点液态样品从溶剂中解吸出来，严重影响了TD-LTP源离子化效果，而通过对样品加热可以有效提高样品解吸效果，提高样品浓度。本实验以6种混合标准溶液为样本，考察了热解吸温度在150～250 ℃范围内对样品信号响应强度的影响，结果示于图2b。可见，随着温度的升高，目标离子的响应强度显著增加，在200～220 ℃范围内达到最高值且稳定；而继续升高温度响应强度下降。因此，选定热解吸温度为210 ℃。

3.2 定性分析

根据苯环上取代基不同，将瘦肉精划分为胺取代型、酚羟基取代型和卤取代型，瘦肉精分子结构中存在共性，即均具有苯乙醇胺基本结构。6种瘦肉精的沸点、母离子和子离子信息列于表1。

表1 6种瘦肉精的沸点、母离子和子离子信息Table 1 Boiling points, parent ions and daughter ions of 6 lean meat essence

在正离子模式下，利用TD-LTP-MS对6种瘦肉精的标准溶液进行分析。苯乙醇胺上的—NH—基团易与氢离子结合，形成质子化的准分子离子峰[M+H]+。通过调节大气压接口处电压[22](如Voutplate和Vskimmer)，可使准分子离子碎裂产生碎片离子，示于图3。以特布他林为例，被TD-LTP离子源电离后得到特布他林准分子离子m/z226.141 1 [M+H]+，通过调控Voutplate和Vskimmer，准分子离子脱去1分子水以及与苯乙醇胺—NH—相连的基团，得到碎片离子m/z152.064 2 [M+H—H2O—C4H8]+。其他几种瘦肉精也有类似的电离及碎裂过程，相关裂解规律与文献[23]报道一致。

注：a.氦气流量优化；b.热解吸温度优化图2 TD-LTP源条件优化曲线Fig.2 Condition optimization curves of TD-LTP

注：a.西马特罗；b.特布他林；c.西布特罗；d.克伦特罗；e.马布特罗；f.马贲特罗图3 6种瘦肉精的TD-LTP-MS图Fig.3 TD-LTP-MS mass spectra of 6 lean meat essence

3.3 定量分析

3.3.1标准曲线与检出限 以猪饲料为基质，配制5、10、25、50、100、250、500 μg/kg溶液，优化实验条件后，每个浓度进行6次平行实验。以瘦肉精浓度为横坐标，准分子离子峰峰面积为纵坐标绘制标准曲线，结果示于图4。可见，6种瘦肉精在5～500 μg/kg范围内具有良好的线性关系，相关系数均不小于0.992，以3倍信噪比(S/N=3)计算的检出限(LOD)为1.2～3.1 μg/kg，结果列于表2。

表2 6种瘦肉精的线性范围、相关系数、检出限Table 2 Linear ranges, correlation coefficients, LODs of 6 lean meat essence

图4 瘦肉精浓度与特征离子峰响应强度的关系Fig.4 Relationship between concentration of lean meat essence and intensity of characteristic ions

3.3.2方法回收率与精密度 以空白猪饲料添加标准溶液的方法进行回收率测定。在5、50、500 μg/kg的添加水平下，进行6次重复实验，计算西马特罗、特布他林、西布特罗、克伦特罗、马布特罗、马贲特罗等6种瘦肉精的回收率为71.4%～119.2%，相对标准偏差均小于15.2%，结果列于表3。

表3 6种瘦肉精的平均回收率和相对标准偏差Table 3 Recoveries and RSDs of 6 lean meat essence

3.4 实际样品的测定

按照2.2节方法对市场上常见的3种饲料进行前处理，在3.1节实验条件下进样分析，通过比较监测离子的丰度判定样品中是否含有瘦肉精。3种饲料中均未检出瘦肉精。

4 结论

本研究利用热解吸低温等离子体结合飞行时间质谱对饲料中6种瘦肉精进行快速检测。在优化的实验条件下，得到了最佳的解吸温度和氦气流速。通过0.1%甲酸-乙腈溶液提取、吸附剂净化对饲料进行前处理后，6种瘦肉精的检出限均低于3.1 μg/kg，满足快速筛查的需求。该方法具有分析速度快、准确度高、消耗试剂少等优点，在高通量快速筛查饲料方面有着广阔的应用前景。