游新勇，楊曙明*，趙璐瑤

農(nóng)產(chǎn)品中未知物分析的研究進(jìn)展

游新勇1,2，楊曙明1,*，趙璐瑤1

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)數(shù)理與生物工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

農(nóng)產(chǎn)品中未知物或非目標(biāo)化合物的分析、篩查和確證工作是當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全研究工作的熱點(diǎn)。本文綜述了農(nóng)產(chǎn)品中未知物分析的研究進(jìn)展和應(yīng)用狀況、存在問題及今后的研究方向和發(fā)展趨勢，建立了基于高分辨精準(zhǔn)分子質(zhì)量、組學(xué)技術(shù)、生物標(biāo)志物為平臺、其他分析手段等的分析模式，旨在為農(nóng)產(chǎn)品中未知物或非目標(biāo)化合物的進(jìn)一步分析、篩查、監(jiān)測、預(yù)警提供一定的參考，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全。

農(nóng)產(chǎn)品；未知物；非目標(biāo)化合物；分析；組學(xué)技術(shù)

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全作為廣大消費(fèi)者最為關(guān)注的民生問題，直接關(guān)系到人們的身體健康乃至整個社會的和諧穩(wěn)定[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的持續(xù)快速發(fā)展以及人民生活水平的提高，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全問題提出了越來越高的要求。盡管我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全水平不斷提高，但是當(dāng)前形勢依然很嚴(yán)峻，我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全工作正面臨巨大挑戰(zhàn)[2]。

傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全檢測技術(shù)都是針對已知目標(biāo)化合物如農(nóng)獸藥殘留、重金屬、有機(jī)污染物、微生物等進(jìn)行檢測，可以起到很好的檢測和預(yù)警效果[3]。近年來農(nóng)產(chǎn)品在種養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)了新型的未知物或投入品，如克倫特羅之后又出現(xiàn)了萊克多巴胺、沙丁胺醇、特布他林等新型藥物，另外這些新型未知添加物或投入品在農(nóng)產(chǎn)品中的代謝途徑、代謝產(chǎn)物或殘留規(guī)律還不清楚，這些未知物嚴(yán)重影響著農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全[4]。如何利用現(xiàn)有的科技手段建立農(nóng)產(chǎn)品中未知物的分析、篩查和確證工作，制定標(biāo)準(zhǔn)，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全成為當(dāng)前各國研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。由于農(nóng)產(chǎn)品中基質(zhì)復(fù)雜，樣品來源廣泛，未知物含量變化大，因此農(nóng)產(chǎn)品中未知物分析和檢測的難度比較大。近年來隨著高分辨率儀器分析技術(shù)的不斷發(fā)展、組學(xué)技術(shù)和生物標(biāo)志物的廣泛應(yīng)用，使得未知物的分析和檢測成為可能。本文對農(nóng)產(chǎn)品中未知物分析的研究進(jìn)展和應(yīng)用狀況進(jìn)行了綜述，建立了幾種不同的分析和篩查模式，為未知物或非目標(biāo)化合物的進(jìn)一步分析、篩查、監(jiān)測、預(yù)警提供一定的參考。

1 基于高分辨精準(zhǔn)分子質(zhì)量為平臺的未知物分析

近年來隨著分析儀器制造技術(shù)的飛速發(fā)展，在不知道目標(biāo)物背景、沒有標(biāo)準(zhǔn)品的前提下，可以對非目標(biāo)化合物進(jìn)行篩選、確認(rèn)和定量分析。這一領(lǐng)域立即吸引了各國眾多的研究者，同時儀器生產(chǎn)者也在不斷開發(fā)新一代儀器以滿足研究需求[5]。以高分辨精準(zhǔn)分子質(zhì)量為平臺的分析主要采用飛行時間-質(zhì)譜（time of flight-mass spectrometry，TOF-MS）和軌道離子阱質(zhì)譜（orbital ion trap-mass spectrometry，orbitrap-MS），準(zhǔn)分子離子峰的精確質(zhì)量數(shù)的檢索匹配及多級質(zhì)譜特征碎片離子信息，配合全自動篩選應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的高通量數(shù)據(jù)分析，成為篩查和確證未知物的有效手段[6]。

Malik等[7]綜述了液相色譜-質(zhì)譜（liquid chromatographmass spectrometer，LC-MS）技術(shù)在食品安全中對農(nóng)獸藥殘留、營養(yǎng)毒素及環(huán)境或食品加工過程中的污染物等準(zhǔn)確定性和定量的應(yīng)用，并提出其在污染物多殘留分析和非目標(biāo)化合物或未知物的分離和鑒定上具有重要的發(fā)展?jié)摿?。Broecker等[8]應(yīng)用液相色譜串聯(lián)四極桿飛行時間質(zhì)譜（LC-TOF/MS）建立了2 500多種有毒化合物的精確質(zhì)量譜從而進(jìn)行系統(tǒng)的毒物分析，并為非目標(biāo)污染物的定性提供了重要的數(shù)據(jù)庫。Pérez-Parada等[9]采用LC-MS/MS技術(shù)有效地分析和評估了Henares河水中新興的污染物，發(fā)現(xiàn)采用高分辨率和高靈敏度的混合質(zhì)譜儀有助于擴(kuò)大河水中污染物的分析范圍。Martínez Bueno等[10]采用LC-TOF/MS對河水中已知或未知藥物的精準(zhǔn)分子質(zhì)量進(jìn)行篩查分析，證明了精確質(zhì)量全掃描質(zhì)譜特征和MS/MS譜的高采集率在目標(biāo)化合物的篩選定量和非目標(biāo)化合物的定性分析上具有重要的應(yīng)用潛力。AB SCIEX公司的Schreiber[11]、王海鑒[12]等分別介紹了Triple 5600和Triple 4600結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)對食品樣品中污染物如農(nóng)藥殘留的已知化合物或未知化合物篩查，具有準(zhǔn)確的定量和定性分析價值。安捷倫科技有限公司的張之旭[13]在2014中國食品與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測技術(shù)國際論壇上介紹了質(zhì)譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留及未知物篩查的應(yīng)用。珀金埃爾默股份有限公司中國區(qū)市場總監(jiān)程廣輝[14]在2014第七屆中國北京國際食品安全高峰論壇上重點(diǎn)介紹了非目標(biāo)化合物的快速篩查技術(shù)及直接采樣飛行時間質(zhì)譜（direct sample analysis-time of flight，DSA-TOF）實(shí)時、快速無需樣品制備的質(zhì)譜檢測技術(shù)。

林立毅等[15]利用LC-Triple TOF儀器建立篩查農(nóng)產(chǎn)品中未知農(nóng)藥的分析方法。采用QuEChERS（quick, easy, cheap, effective, rugged and safe）法對多種農(nóng)產(chǎn)品中殘留的農(nóng)藥進(jìn)行提取，PeakView軟件全智能分析，對照每個化合物的TOF-MS質(zhì)量精度及同位素分布情況，與標(biāo)準(zhǔn)品譜庫對比，給出匹配度，對照化合物與標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間，對化合物作出定性判斷。同時利用MultiQuant軟件對檢出的化合物含量結(jié)果進(jìn)行定量分析，該方法滿足對農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的篩查檢測要求。王美玲等[16]采用離子阱飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)（LC-MS-ion trap-TOF，LC-MS-IT-TOF）對保健食品中非法添加的西地那非、他達(dá)那非和紅地那非等28 種磷酸二酯酶-5抑制劑及其類似物進(jìn)行快速篩查和確證，建立了此28 種化合物的精確分子質(zhì)量數(shù)和多級質(zhì)譜碎片離子數(shù)據(jù)庫，為保健食品中非法添加的磷酸二酯酶-5抑制劑及其類似物的高通量篩查和定性鑒定提供了依據(jù)，根據(jù)裂解規(guī)律的歸納總結(jié)，這種篩查方法還可應(yīng)用于其未知衍生物及結(jié)構(gòu)類似物的分子式預(yù)測和結(jié)構(gòu)推導(dǎo)。周煒等[17]建立了一整套利用液相色譜-四極桿/線性離子阱質(zhì)譜（LC-MS/Linear-IT-MS）對獸藥中非法添加物進(jìn)行篩查的方法。首先通過比較樣品與陰性對照的差異，采用Q3全掃描方式獲取靶目標(biāo)化合物的母離子質(zhì)荷比，再對該化合物的質(zhì)譜參數(shù)、色譜分離條件等進(jìn)行逐一優(yōu)化，最后利用線性離子阱質(zhì)譜的“多反應(yīng)監(jiān)測觸發(fā)增強(qiáng)子離子掃描”功能對靶目標(biāo)化合物與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行譜庫匹配分析，為獸藥中非法添加物篩查及定性確證提供了一個有效的思路與方法。胡莉等[18]使用理化性質(zhì)鑒別、紫外-可見分光光度計(jì)、超快速液相色譜儀-二極管陣列檢測器-離子阱-飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜儀共同對用于“染色橙”的未知著色劑進(jìn)行定性分析，并用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（ultra performance liquid chromatograph-MS/MS，UPLC-MS/MS）進(jìn)行確證。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后定性了用于“染色橙”的未知著色劑為“橘紅2號”，其分子式為C18H16N2O3（m/z 309.193 2）。王菡[19]對加工肉制品中未知添加物質(zhì)篩查與確認(rèn)技術(shù)進(jìn)行了研究，利用LC-TOF/MS對加工肉制品中著色劑、防腐劑、甜味劑、抗氧化劑等進(jìn)行了篩查和確認(rèn)，并建立了部分添加劑的標(biāo)準(zhǔn)品數(shù)據(jù)庫。趙延勝[20]利用多種儀器分析手段對食品中外源添加物進(jìn)行篩查，初步構(gòu)建了一套分析方法，適用于常用食品添加劑及食品中可疑化合物的檢測分析和篩查確證。

2 基于組學(xué)技術(shù)為平臺的未知物分析

后基因組時代如何解析基因組功能是生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題，基于基因功能的復(fù)雜性和生物系統(tǒng)的完整性，有必要從整體層面上來理解構(gòu)成生物體系的各個模塊功能。由此基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)以及代謝組學(xué)等整體性研究方法成了解析功能基因組的新的重要手段，同時也構(gòu)成了系統(tǒng)生物學(xué)的重要內(nèi)容。將其中成分的功能或有害性等表觀性狀與基因、蛋白質(zhì)和代謝物建立聯(lián)系[5,21]?；蚪M學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及代謝組學(xué)等四大高通量分析組學(xué)技術(shù)為不同層次系統(tǒng)研究農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全提供了技術(shù)平臺，組學(xué)分析技術(shù)近年來在農(nóng)產(chǎn)品未知物分析過程中被廣泛采用，其中以代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)應(yīng)用最廣[22-23]。

2.1 基于代謝組學(xué)為平臺的未知物分析

代謝組學(xué)是通過考察生物體系受刺激或擾動后，相對分子質(zhì)量小于1 000 的小分子代謝產(chǎn)物的變化或其隨時間的變化[24]。根據(jù)研究對象和目的的不同，代謝組學(xué)分析技術(shù)分為靶向代謝組學(xué)和非靶向代謝組學(xué)技術(shù)，即可以對已知的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分析，又能對未知的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分析[2,25]。代謝組學(xué)基于全面分析農(nóng)產(chǎn)品成分組成的整體分析方法，因此在檢測非特定目標(biāo)物方面有其他檢驗(yàn)方法所沒有的優(yōu)勢，因此近幾年，國內(nèi)外一些學(xué)者陸續(xù)采用代謝組學(xué)技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品中非目標(biāo)化合物或未知物進(jìn)行了研究[26-29]。

de Clercq等[30]報(bào)道了“應(yīng)用HPLC-高分質(zhì)譜（high resolution mass spectrometer，HRMS）進(jìn)行口服潑尼松龍的黑白花奶牛糖皮質(zhì)激素的代謝組學(xué)研究”。他們使用了HPLC-Orbitrap和HPLC-TOF-MS/MS對口服藥物組及對照組奶牛、犢牛的尿液和糞便進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)了數(shù)種潑尼松龍的特有代謝產(chǎn)物，例如20β-二氫潑尼松龍和20α-二氫潑尼松龍，這些發(fā)現(xiàn)有助于選擇到區(qū)別于內(nèi)源性糖皮質(zhì)激素的恰當(dāng)標(biāo)志物，證實(shí)動物曾使用了非法添加劑。Javier等[31]報(bào)道了使用組合式質(zhì)譜儀進(jìn)行恩諾沙星在肉雞的代謝組學(xué)研究，以尋找新的代謝產(chǎn)物。治療劑量的恩諾沙星通過飼料連續(xù)喂雞4 d，肌肉、血液、肝臟等組織取樣，與對照組比較后提取藥物及其代謝物峰。取出目標(biāo)物后剩余為可能的未知代謝物峰。通過一級質(zhì)譜的精準(zhǔn)分子質(zhì)量和天然同位素豐度擬合，初步篩選新的恩諾沙星代謝產(chǎn)物。然后，通過二級質(zhì)譜峰擬合，最終確認(rèn)了13 種新的恩諾沙星代謝產(chǎn)物。Tengstrand等[3]利用代謝組學(xué)技術(shù)，使用HPLC-TOF/MS進(jìn)行食品中非目標(biāo)污染物的分析。他們在3 種新鮮橙汁分別添加了0.4～100 μg/g水平的26 種化學(xué)污染物，通過色譜峰增益降低本底樣品噪聲，利用主成分分析建模，辨別含有污染物的果汁。所有含有污染物果汁均被辨別出來，同時僅出現(xiàn)2 個假陽性結(jié)果。Courant等[32]利用LC-HRMS，結(jié)合非靶向代謝組學(xué)分析方法，建立了根據(jù)小牛尿液代謝物的改變來監(jiān)測濫用β2-受體激動劑克倫特羅的方法，結(jié)合主成分分析和正交偏最小二乘法判別分析進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了兩個潛在的生物標(biāo)志物，但能否作為克倫特羅所特有的生物標(biāo)志物還有待進(jìn)一步確證。

李哲[33]研究了基于代謝組學(xué)的微囊藻毒素-LR毒性的作用機(jī)制，論證代謝組學(xué)應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)測、評估的可能性。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，尿液中羥基苯乙酸、色氨酸和馬尿酸的含量降低，磷脂酰乙醇胺、血栓烷B2、膽酸的含量升高，這些物質(zhì)的變化均與微囊藻毒素-LR對機(jī)體造成的損傷有關(guān)。論證了代謝組學(xué)具有非侵入性、無目標(biāo)性和靈敏性的特點(diǎn)，對非目標(biāo)化合物的代謝評估具有重要意義。李勇[34]建立了雞體內(nèi)獸藥喹烯酮的代謝組學(xué)方法，揭示了獸藥的殘留機(jī)制，發(fā)現(xiàn)新的代謝標(biāo)識物。結(jié)果表明代謝組學(xué)分析能夠很好地反映出用藥后動物體內(nèi)外源性代謝物的劑量效應(yīng)和時間效應(yīng)，還能夠描述出內(nèi)源性代謝物表型的改變，為獸藥殘留及監(jiān)測提供基礎(chǔ)。許梅燕[35]研究了添加色素在肉雞及其產(chǎn)品中代謝組學(xué)的分析，研究發(fā)現(xiàn)色素在動物體內(nèi)引起的內(nèi)源性代謝物變化并找到一定的生物標(biāo)記物，從而識別天然及人工合成色素對內(nèi)源性代謝的影響，實(shí)現(xiàn)禽產(chǎn)品中色素殘留的溯源分析，為有效評價禽產(chǎn)品中色素的安全性提供科學(xué)依據(jù)。盧春鳳[36]對內(nèi)分泌干擾物四氯二苯并二噁英與多氯聯(lián)苯類聯(lián)合暴露復(fù)合效應(yīng)的代謝組學(xué)研究，探討復(fù)合效應(yīng)作用模式及作用機(jī)制，尋找復(fù)合效應(yīng)的候選生物標(biāo)志物，為未知污染物的篩查提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)為平臺的未知物分析

轉(zhuǎn)錄組學(xué)是從RNA水平研究基因表達(dá)的情況，研究生物細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄組的發(fā)生和變化規(guī)律[22]。應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品中未知物或非目標(biāo)化合物對機(jī)體在DNA水平、mRNA水平上的響應(yīng)研究，通過生物芯片技術(shù)、mRNA差異顯示技術(shù)和基因表達(dá)譜分析等，為未知物或非目標(biāo)化合物分析、篩查提供了可能。Sato等[37]研究了β2-受體激動劑克倫特羅對大鼠骨骼肌和左心室肌的β1-和β2-受體mRNA的表達(dá)，通過實(shí)時聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（real time-polymerase chain reaction，real time-PCR）分析了鹽酸克倫特羅對快肌纖維豐富的趾長伸?。╡xtensor digitorum longus，EDL）和慢肌纖維豐富的比目魚肌（soleus，SOL）和左心室?。╨eft ventricle，LV）的β1-和β2-受體mRNA的表達(dá)，將成年雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠隨機(jī)分為鹽酸克倫特羅給藥組和對照組，給藥的劑量是1 mg/（kg·d），給藥10 d。結(jié)果表明鹽酸克倫特羅給藥組顯著增加了EDL的質(zhì)量、RNA濃度和總RNA含量，對SOL和LV的質(zhì)量沒有影響；但是鹽酸克倫特羅能顯著降低LV的β1-受體mRNA的表達(dá)，同時降低了EDL和LV的β2-受體mRNA的表達(dá)，對SOL肌的β2-受體mRNA的表達(dá)無影響，因此鹽酸克倫特羅影響β1-和β2-受體mRNA的表達(dá)和肌肉生長取決于肌纖維類型。Riedmaier等[38]研究認(rèn)為RNA測序技術(shù)在打擊濫用合成代謝劑中是一種有效的篩查工具。合成代謝劑的使用會引起動物分子水平上的生理變化，通過對基因表達(dá)響應(yīng)的定量可以成為新的篩查方法，研究表明RNA測序篩選候選生物標(biāo)志物在檢測合成代謝劑的濫用上具有重要的潛力。Riedmaier等[39]同時研究了打擊非法生長促進(jìn)劑應(yīng)用時監(jiān)測RNA表達(dá)的變化，介紹了基因表達(dá)譜分析技術(shù)，總結(jié)了以轉(zhuǎn)錄組分析和識別牛中生長促進(jìn)劑使用后潛在的基因表達(dá)生物標(biāo)志物，這對于動物性食品中生長促進(jìn)劑的篩查分析具有重要的意義。

張廣遠(yuǎn)[40]建立了轉(zhuǎn)基因食品基因芯片檢測及鑒定方法，以商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物為對象，應(yīng)用寡核苷酸基因芯片技術(shù)建立了7 種轉(zhuǎn)化事件特異性檢測方法，為未知轉(zhuǎn)基因食品的篩查提供了依據(jù)。高興等[41]開展了多種食源性致病菌的基因芯片檢測技術(shù)，初步建立了基于隨機(jī)引物PCR的基因芯片技術(shù)進(jìn)行多種食源性致病菌檢測的方法，為病原細(xì)菌高通量篩查檢測提供了一種新的思路。穆小婷等[42]綜述了生物芯片在乳品檢測中的應(yīng)用，對乳品中非目標(biāo)化合物的篩查具有重要的作用。翟淑平等[43]應(yīng)用蛋白芯片技術(shù)建立了動物組織中重要獸藥磺胺二甲基嘧啶、恩諾沙星、鹽酸克倫特羅和鏈霉素的高通量篩選方法。

2.3 基于蛋白質(zhì)組學(xué)為平臺的未知物分析

張?jiān)鰳s等[44]探討了蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在畜禽肉品質(zhì)研究中的應(yīng)用，為畜禽肉制品品質(zhì)的非目標(biāo)化合物的表征提供了可能。吳暉等[45]分析了蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在食品微生物安全評估與檢測中的應(yīng)用，探討利用蛋白質(zhì)組學(xué)的方法研究微生物在外界環(huán)境變化時蛋白質(zhì)組上的響應(yīng)以及與食品安全相關(guān)的生物膜的研究進(jìn)展等，實(shí)現(xiàn)了食品中的病源微生物以及微生物毒素的快速分析和篩查。

3 基于生物標(biāo)志物為平臺的未知物分析

生物標(biāo)志物（biomarker）是指能反映生物體與環(huán)境因子相互作用引起的生理、生化、免疫和遺傳等多方面分子水平改變的物質(zhì)[46]。它可以測定污染物效應(yīng)的生理和生化指標(biāo)，也可以通過組學(xué)技術(shù)測定污染物在生物體轉(zhuǎn)錄或代謝物的特征指標(biāo)，通過對生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測，可以及時診斷和監(jiān)控當(dāng)前生物學(xué)過程[5]。各國學(xué)者在農(nóng)產(chǎn)品安全領(lǐng)域也開展了不同污染物的生物標(biāo)志物研究，由生物標(biāo)志物的分析來推測農(nóng)產(chǎn)品中是否或曾經(jīng)存在一些違禁污染物或非目標(biāo)污染物。

Regal等[47]利用液相色譜-高分辨質(zhì)譜儀，應(yīng)用代謝組學(xué)的方法建立了兩個模型，對牛的血清進(jìn)行分析，以鑒定牛是否使用了雌二醇或孕酮，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)雌二醇或孕酮的潛在生物標(biāo)志物為準(zhǔn)確判斷牛體內(nèi)是否含有雌二醇或孕酮提供了理論依據(jù)。德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Pfaffl[48]和Riedmaier[49]等綜述了轉(zhuǎn)錄組的生物標(biāo)志物，當(dāng)組織、器官或細(xì)胞受外部環(huán)境影響時，在分子或細(xì)胞水平上會有基因表達(dá)水平的變化，從而能夠指示或描述藥物或環(huán)境刺激后的生理或病理狀態(tài)，在興奮劑和激素生物學(xué)中已成功應(yīng)用特征基因和microRNA的表達(dá)模式，尤其是RT-qPCR數(shù)據(jù)分析方法在發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物中的應(yīng)用，使得生物標(biāo)志物的研究更加活躍。趙焱坤[50]研究了微量有機(jī)磷農(nóng)藥脅迫下家蠶生物標(biāo)志物的響應(yīng)，結(jié)果表明家蠶對有機(jī)磷農(nóng)藥是很敏感的，即使受到微量質(zhì)量濃度（0.05 mg/L）的脅迫，其生理方面都會發(fā)生顯著變化，這些變化部分可以作為候選的環(huán)境農(nóng)藥殘留檢測的生物標(biāo)志物。陳慧男等[51]綜述了分子標(biāo)志物在植物重金屬污染中的應(yīng)用，分別探討了金屬結(jié)合蛋白、抗氧化酶防御系統(tǒng)、ATP酶、DNA損傷等各種生物分子作為標(biāo)志物監(jiān)測及預(yù)警植物受重金屬污染的程度。王奇[52]研究了珠江三角洲典型養(yǎng)殖區(qū)磺胺類抗生素的監(jiān)測分析及其生物標(biāo)記物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水體中魚類肝臟組織中谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶、丙二醛含量可以作為專一性較高的生物標(biāo)志物，結(jié)合其他指標(biāo)共同指示磺胺類藥物在環(huán)境中的殘留。

4 其他分析手段

近年新興起來的微流控芯片-質(zhì)譜檢測技術(shù)等也為農(nóng)產(chǎn)品中的未知物分析提供了一種全新的思路。張潔等[53]設(shè)計(jì)了一個微流控芯片上的體外肝模型來研究前體藥物代謝，并同時使用質(zhì)譜檢測前體藥物的代謝產(chǎn)物。若將這種微流控芯片上的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品上，檢測某一物質(zhì)對人體或動物是否有害時，將其直接作用于細(xì)胞，模擬體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，可以測定其代謝產(chǎn)物和對細(xì)胞造成的影響，這樣就可以減少動物實(shí)驗(yàn)，更省時簡便。另外借助色譜分離原理，可以設(shè)計(jì)一種微流控芯片：將混合物注入，按種類不同分流入不同的通道，再串聯(lián)質(zhì)譜進(jìn)行定性分析，減輕分離大量化合物對色譜柱的損害，不同通道分別進(jìn)質(zhì)譜，可以篩查更多物質(zhì)。

5 結(jié) 語

由于農(nóng)產(chǎn)品基質(zhì)復(fù)雜，樣品來源廣泛，篩查對象千差萬別，未知物含量變化大，因此在農(nóng)產(chǎn)品未知物或非目標(biāo)化合物分析中存在的問題也比較多，大體可歸納以下幾個方面：非目標(biāo)化合物的定性和結(jié)構(gòu)解析；高通量、高分辨率儀器設(shè)備和軟件的開發(fā)整合；基于組學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建；生物標(biāo)志物的篩選和確認(rèn)。但可以肯定的是在今后農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全的研究工作中，各種平臺基礎(chǔ)上的未知物分析手段將會快速發(fā)展，這些問題將成為今后研究的重點(diǎn)，同時在此基礎(chǔ)上發(fā)展多維儀器設(shè)備技術(shù)的聯(lián)用、未知物快速篩查技術(shù)等也將成為今后的發(fā)展方向。

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全是一個全球關(guān)注的論題，同時也將是一個長久的議題，這對保障消費(fèi)者健康和生命安全至關(guān)重要，然而生產(chǎn)者追求最大利潤的天性難以完全被法律和良心鎖住，造成農(nóng)產(chǎn)品中不斷出現(xiàn)新型未知添加物，因此農(nóng)產(chǎn)品中未知物或非目標(biāo)化合物的分析篩查工作成為不同國家、不同層次的眾多研究者關(guān)注的焦點(diǎn)[5]。相信隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，在農(nóng)產(chǎn)品未知物或非目標(biāo)化合物分析中會逐步建立成熟的分析篩查模式，完善農(nóng)產(chǎn)品中不確定因子的監(jiān)測和評估，有效監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，保障消費(fèi)者權(quán)益和生命健康。

[1] 王強(qiáng), 薛曉鋒, 趙靜. 質(zhì)譜檢測技術(shù)在蜂蜜溯源分析中的應(yīng)用[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào), 2013, 15(4): 42-47.

[2] 劉思潔, 吳永寧, 方赤光. 代謝組學(xué)技術(shù)在食品安全中的應(yīng)用[J]. 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào), 2014, 5(4): 1081-1086.

[3] TENGSTRAND E, ROSéN J, HELLEN?S K E, et al. A concept study on non-targeted screening for chemical contaminants in food using liquid chromatography: mass spectrometry in combination with a metabolomics approach[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2013, 405(4): 1237-1243. DOI:10.1007/s00216-012-6506-5.

[4] 陳業(yè)兵, 董建軍, 谷曉紅, 等. 加強(qiáng)科技創(chuàng)新, 保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全[J]. 中國食物與營養(yǎng), 2014, 20(3): 18-20. DOI:10.3969/ j.issn.1006-9577.2014.03.004

[5] 楊曙明. 國外農(nóng)產(chǎn)品分析技術(shù)研究熱點(diǎn)及趨勢分析: 第六屆食品分析技術(shù)進(jìn)展大會研究報(bào)告述評[J]. 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全, 2014(1): 72-76. DOI:10.3969/j.issn.1674-8255.2014.01.018.

[6] 袁存光, 祝優(yōu)珍, 田晶, 等. 現(xiàn)代儀器分析[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2012: 360-361.

[7] MALIK A K, BLASCO C, PICó Y. Liquid chromatography-mass spectrometry in food safety[J]. Journal of Chromatography A, 2010, 1217(25): 4018-4040. DOI:10.1016/j.chroma.2010.03.015.

[8] BROECKER S, HERRE S, WüST B, et al. Development and practical application of a library of CID accurate mass spectra of more than 2,500 toxic compounds for systematic toxicological analysis by LC-QTOFMS with data-dependent acquisition[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2011, 400(1): 101-117. DOI:10.1007/s00216-010-4450-9.

[9] PéREZ-PARADA A, del MAR GóMEZ-RAMOS M, BUENO M J M, et al. Analytical improvements of hybrid LC-MS/MS techniques for the efficient evaluation of emerging contaminants in river waters: a case study of the Henares River (Madrid, Spain)[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19(2): 467-481. DOI:10.1007/ s11356-011-0585-2.

[10] MARTíNEZ BUENO M J, ULASZEWSKA M M, GOMEZ M J, et al. Simultaneous measurement in mass and mass/mass mode for accurate qualitative and quantitative screening analysis of pharmaceuticals in river water[J]. Journal of Chromatography A, 2012, 1256: 80-88. DOI:10.1016/j.chroma.2012.07.038.

[11] SCHREIBER A, BORTON C. Target and non-target screening for pesticide residues in food samples using the AB SCIEX triple TOFTM 5600 system[J]. Application note Abex, 2010. http://www. researchgate.net/publication/267389856_Target_and_Non-Target_ Screening_for_Pesticide_Residues_in_Food_Samples_using_the_AB_ SCIEX_TripleTOF_5600_System.

[12] 王海鑒. 使用Triple TOF4600進(jìn)行未知物篩查[J]. 食品安全導(dǎo)刊, 2013(15): 39-40.

[13] 張之旭. 質(zhì)譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留及未知物篩查的應(yīng)用[R]. 北京: 中國儀器儀表學(xué)會分析儀器分會, 2014.

[14] 程廣輝. 預(yù)防食品摻偽, 摻假解決方案介紹[R]. 北京: 北京食品學(xué)會, 2014.

[15] 林立毅, 楊黎忠, 嚴(yán)麗娟, 等. QuEChERS-TOF-MS/MS檢測食品農(nóng)產(chǎn)品中殘留的未知農(nóng)藥[J]. 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào), 2013, 4(3): 899-904.

[16] 王美玲, 曾樂, 顏鴻飛, 等. 高效液相色譜-離子阱飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜法快速篩查保健食品中非法添加的磷酸二酯酶-5抑制劑及其類似物[J]. 分析測試學(xué)報(bào), 2014, 33(3): 239-247. DOI:10.3969/ j.issn.1004-4957.2014.03.001.

[17] 周煒, 陳慧華, 應(yīng)永飛, 等. 高效液相色譜-四極桿/線性離子阱質(zhì)譜法篩查獸藥中非法添加物的研究[J]. 中國獸藥雜志, 2014, 48(4): 24-28.

[18] 胡莉, 雷紹榮, 郭靈安, 等. 液相色譜-離子阱-飛行時間質(zhì)譜法定性分析未知著色劑[J]. 分析化學(xué), 2013, 40(1): 110-114. DOI:10.3724/ SP.J.1096.2013.20235.

[19] 王菡. 加工肉制品中未知添加物質(zhì)篩查與確證技術(shù)研究[D]. 沈陽:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué), 2011.

[20] 趙延勝. 食品中外源添加物的篩查分析技術(shù)研究[D]. 無錫: 江南大學(xué), 2012.

[21] 王獻(xiàn), 林樹海, 蔡宗葦. 基于質(zhì)譜技術(shù)的代謝組學(xué)研究及其在中國的發(fā)展[J]. 中國科學(xué):化學(xué), 2014, 44(5): 724-731.

[22] 張雙慶, 董振武, 楊月欣. 食物組學(xué): 現(xiàn)代食物科學(xué)和營養(yǎng)學(xué)研究的新方法[J]. 衛(wèi)生研究, 2014, 43(5): 881-885.

[23] CIFUENTES A. Foodomics: advanced mass spectrometry in modern food science and nutrition[M]. USA: John Wiley & Sons, 2013: 453-455.

[24] LAO Y M, JIANG J G, YAN L. Application of metabonomic analytical techniques in the modernization and toxicology research of traditional Chinese medicine[J]. British Journal of Pharmacology, 2009, 157(7): 1128-1141. DOI:10.1111/j.1476-5381.2009.00257.x.

[25] L?MMERHOFER M, WECKWERTH W. Metabolomics in practice: successful strategies to generate and analyze metabolic data[M]. USA: John Wiley & Sons, 2013: 21-22; 93-94.

[26] 邱緒建, 耿偉, 劉光明, 等. 代謝組學(xué)方法在食品安全中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技, 2012, 33(21): 369-373.

[27] 李寧, 范雪梅, 王義明, 等. 代謝組學(xué)及其分析技術(shù)的研究進(jìn)展[J].中南藥學(xué), 2014, 12(7): 668-673.

[28] 王世成, 王顏紅, 胡小燕, 等. 代謝組學(xué)技術(shù)以及在食品安全方面的應(yīng)用[J]. 食品科技, 2009, 34(3): 122-125.

[29] 王磊, 薄濤, 蒙昔. 正在蓬勃興起的“代謝組學(xué)”研究技術(shù)與方法[J]. 生命的化學(xué), 2014, 34(1): 75-78.

[30] de CLERCQ N, van den BUSSCHE J, CROUBELS S, et al. Metabolomic profiling of the glucocorticoid status of Holstein friesian cows by HRMS upon administration of prednisolone[C]//Book of abstracts: 6th international symposium on recent advances in food analysis. Belgium: Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging, 2013: 135.

[31] GUTIERREZ F, HERMO OUTEIRAL M, TORRALBO J, et al. Metabotic study of enrofloxacin in chicken tissues by LTQ-orbitrap and multiple data processing techniques[C]//Book of abstracts: 6thinternational symposium on recent advances in food analysis. Belgium: Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging, 2013: 469.

[32] COURANT F, PINEL G, BICHON E, et al. Development of a metabolomic approach based on liquid chromatographyhigh resolution mass spectrometry to screen for clenbuterol abuse in calves[J]. Analyst, 2009, 134(8): 1637-1646. DOI:10.1039/b901813a.

[33] 李哲. 基于代謝組學(xué)的微囊藻毒素-LR毒性作用機(jī)制的研究[D]. 無錫: 江南大學(xué), 2009.

[34] 李勇. 雞體內(nèi)獸藥喹烯酮代謝組學(xué)方法建立及應(yīng)用[D]. 北京: 中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院, 2008.

[35] 許梅燕. 添加色素在雞及其產(chǎn)品中代謝組學(xué)的GC-MS分析研究[D].長春: 長春理工大學(xué), 2012.

[36] 盧春鳳. 內(nèi)分泌干擾物TCDD與PCBs聯(lián)合暴露復(fù)合效應(yīng)代謝組學(xué)研究[D]. 沈陽: 沈陽藥科大學(xué), 2009.

[37] SATO S, NOMURA S, KAWANO F, et al. Effects of the β2-agonist clenbuterol on β1- and β2-adrenoceptor mRNA expressions of rat skeletal and left ventricle muscles[J]. Journal of Pharmacological Sciences, 2008, 107(4): 393-400. DOI:10.1254/jphs.08097FP.

[38] RIEDMAIER I, BENES V, BLAKE J, et al. RNA-Sequencing as useful screening tool in the combat against the misuse of anabolic agents[J]. Analytical Chemistry, 2012, 84(15): 6863-6868. DOI:10.1021/ac301433d.

[39] RIEDMAIER I, PFAFFL M W, MEYER H H D. The physiological way: monitoring RNA expression changes as new approach to combat illegal growth promoter application[J]. Drug Testing and Analysis, 2012, 4(Suppl 1): 70-74. DOI:10.1002/dta.1386.

[40] 張廣遠(yuǎn). 轉(zhuǎn)基因食品基因芯片檢測及鑒定方法的建立[D]. 濟(jì)南: 山東師范大學(xué), 2013.

[41] 高興, 曲險(xiǎn)峰, 孫偉, 等. 多種食源性致病菌的基因芯片檢測技術(shù)[J].解放軍醫(yī)學(xué)雜志, 2012, 37(8): 765-769.

[42] 穆小婷, 董文賓, 王玲玲, 等. 特異性生物芯片在乳品檢測中的應(yīng)用[J]. 中國乳品工業(yè), 2014, 42(2): 38-40. DOI:10.3969/ j.issn.1001-2230.2014.02.010.

[43] 翟淑平, 郭志紅, 王艷, 等. 應(yīng)用蛋白芯片檢測獸藥殘留[J]. 中國動物保健, 2007(12): 114-116.

[44] 張?jiān)鰳s, 蔣小松, 杜華銳, 等. 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在畜禽肉品質(zhì)研究中的應(yīng)用[J]. 中國家禽, 2014, 36(8): 2-7. DOI:10.3969/ j.issn.1004-6364.2014.08.002.

[45] 吳暉, 馮廣莉, 李曉鳳, 等. 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在食品微生物安全評估與檢測中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2013, 29(11): 2793-2799.

[46] 魯靜, 周催, 孫娜, 等. 丙烯酰胺生殖和發(fā)育毒性及其生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展[J]. 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào), 2014, 5(2): 457-462.

[47] REGAL P, ANIZAN S, ANTIGNAC J P, et al. Metabolomic approach based on liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry to screen for the illegal use of estradiol and progesterone in cattle[J]. Analytica Chimica Acta, 2011, 700(1/2): 16-25. DOI:10.1016/j.aca.2011.01.005.

[48] PFAFFL M W. Transcriptional biomarkers[J]. Methods, 2013, 59(1): 1-2. DOI:10.1016/j.ymeth.2012.12.011.

[49] RIEDMAIER I, PFAFFL M W. Transcriptional biomarkers: high throughput screening, quantitative verification, and bioinformatical validation methods[J]. Methods, 2013, 59(1): 3-9. DOI:10.1016/ j.ymeth.2012.08.012.

[50] 趙焱坤. 微量有機(jī)磷農(nóng)藥脅迫下家蠶生物標(biāo)志物的響應(yīng)[D]. 重慶:西南大學(xué), 2014.

[51] 陳慧男, 胡大鵬, 陳琛, 等. 分子標(biāo)志物在監(jiān)測植物重金屬污染中的應(yīng)用[J]. 杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 12(4): 319-322. DOI:10.3969/j.issn.1674-232X.2013.04.007.

[52] 王奇. 珠江三角洲典型養(yǎng)殖區(qū)磺胺類抗生素的監(jiān)測分析及其生物標(biāo)記物研究[D]. 廣州: 暨南大學(xué), 2010.

[53] 張潔, 陳秋水, 吳靜, 等. 微流控芯片上前體藥物代謝模擬及質(zhì)譜分子檢測[C]//北京大學(xué): 中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集: 第38分會: 質(zhì)譜分析, 2014: 65.

Advances in Analysis of Unknown Components in Agricultural Products

YOU Xinyong1,2, YANG Shuming1,*, ZHAO Luyao1
(1. Key Laboratory of Agri-food Safety and Quality, Ministry of Agriculture, Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-Products, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2. School of Mathematics, Physics and Biological Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China)

The screening and confirmation analysis of unknown or non-target compounds in agricultural products are the current focus of studies on agricultural product quality and safety. This paper reviews the progress made in the development and application of analytical techniques such as high-resolution accurate molecular mass spectrometry, omics technology and biomarker-based techniques for the identification of unknown components in agricultural products. Existing problems are pointed out and future development directions are also proposed. The aim of this paper is to provide a reference for further analysis, screening, monitoring, and early warning of unknown or non-target compounds in agricultural products to ensure the quality and safety of agricultural products.

agricultural products; unknown; non-target compounds; analysis; omics technology

10.7506/spkx1002-6630-201601045

TS201.6

A

1002-6630（2016）01-0263-06

游新勇, 楊曙明, 趙璐瑤. 農(nóng)產(chǎn)品中未知物分析的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(1): 263-268. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601045. http://www.spkx.net.cn

YOU Xinyong, YANG Shuming, ZHAO Luyao. Advances in analysis of unknown components in agricultural products[J]. Food Science, 2016, 37(1): 263-268. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601045. http://www.spkx.net.cn

2015-01-26

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201203023）；內(nèi)蒙古科技大學(xué)創(chuàng)新基金-科研啟動項(xiàng)目（2014QDL009）

游新勇（1982—），男，博士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測及評價。E-mail：xinyong8206@163.com

*通信作者：楊曙明（1963—），男，研究員，博士，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品質(zhì)量與安全。E-mail：yangshumingcaas@sina.com