全 文 ：第25卷 第2期
2013年2月
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
Vol. 25, No. 2
Feb., 2013
文章编号：1004-0374(2013)02-0240-08
质谱技术在现代营养学和食品分析检测中的应用
周蕴华，尹慧勇*
(中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所，中国科学院营养与代谢重点实验室，
营养与代谢质谱研究中心，脂肪酸代谢与营养相关疾病研究组，上海 200031)
摘　要：随着质谱仪器和技术的高速发展，现代营养学研究和食品分析检测领域不断拓展，不仅深入到营
养相关疾病分子机制的研究，而且建立了以分析复杂基质中复杂食物成分为主的食物组学 (Foodomics)。本
文概述了近年来现代质谱分析技术在蛋白质、糖类、维生素和微量元素等食物营养素检测方面的进展，着
重介绍了基于质谱的脂质组学运用于营养相关疾病机制研究中所获得的新发现。针对目前公众关注的食品
安全问题，本文也阐述了质谱强大的分析能力在监测食品中有害物质残留，检测食品中天然过敏原的存在
和判断食品污染中的微生物致病原来源的作用。总之，质谱技术以其高灵敏度、高精度和准确度以及高通
量越来越成为营养科学和食品科学不可或缺的分析手段。
关键词：质谱技术；营养素；脂质组学；食物组学；食品安全
中图分类号：O657.63; R155.5 文献标志码：A
Application of mass spectrometry technology in modern nutritional
sciences and food analysis
ZHOU Yun-Hua, YIN Hui-Yong*
(Key Laboratory of Nutrition and Metabolism, Laboratory of Fatty Acid Metabolism in Human Nutrition and Related
Diseases, Mass Spectrometry Center for Nutrition and Metabolism, Institute for Nutritional Sciences, Shanghai Institutes for
Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China)
Abstract: Rapid development in theory and technology of mass spectrometry (MS) enables the modern nutritional
and food sciences to expand from exploring the molecular mechanisms of nutrition related diseases to systematic
analysis of comprehensive nutrients in complex matrix (also coined Foodomics). We reviewed herein the recent
progress on application of MS and its related technology in food component analysis including protein, sugar,
vitamins and minerals. We also summarized our efforts in developing MS-based lipidomics technology in studying
nutrition related diseases. Furthermore, MS becomes the key technology to address the increasing public concerns
in food safety by analyzing the toxic chemicals in food, detecting the presence of certain allergens in food sources,
as well as monitoring the microorganisms in contaminated food. In summary, MS is an indispensible technology in
nutritional and food sciences due to its superior sensitivity and selectivity, excellent precision and accuracy, and its
potential in high throughput.
Key words: mass spectrometry technology; nutrients; lipidomics; foodomics; food safety
收稿日期：2012-06-11
基金项目：中科院仪器设备功能开发技术创新项目(Y119X41001)；国家自然科学基金面上项目(31170809)；国家重点
基础研究发展计划(“973”项目)(2012CB524900)；中科院百人计划(2012OHTP07)
*通信作者：E-mail: hyyin@sibs.ac.cn；Tel: 021-54920942
营养学是一门研究人体代谢生理系统对食物反
应的科学 , 旨在揭示人体的营养规律及改善措施。
∙ 技术与应用∙
合理的饮食不仅有益于健康，而且可以预防一些疾
病的发生，从而提高人们的生活质量。因此 ,一门
周蕴华，等：质谱技术在现代营养学和食品分析检测中的应用第2期 241
研究食物与健康的关系的学科——营养学在医学体
系中的重要性显而易见。传统营养学研究领域主要
集中在食物中营养素成分分析，营养素在人体中的
生化代谢和生理功能以及营养素缺乏或者过剩对人
类健康的危害。而对营养成分的功能分析及对健康
的影响往往是利用单一的营养成分通过体外实验研
究进行的。然而，日常摄入的食物中营养成分种类
繁多并且结构复杂，包括碳水化合物 (糖 )、脂肪、
氨基酸和蛋白质、矿物质和微量元素以及维生素等。
因此，分析与检测人体的各种营养素对分析检测技
术是一个极大的挑战。随着系统生物学的发展，现
代营养学更关注如何通过饮食调节来使机体内营养
系统平衡，以维持机体健康和预防某些与营养相关
疾病的发生。在后基因组时代，转录组学、蛋白质
组学以及代谢组学等平台为在不同层次系统研究营
养科学提供了技术平台。特别是质谱 (mass spec-
trometry, MS)和核磁共振 (nuclear magnetic re so-
nance, NMR)技术等在生物医学领域的广泛应用，
现代营养学研究领域也随之得到极大发展，出现了
营养基因组学、营养蛋白质组学和营养代谢组学等
新的营养分支学科。这些与食物和营养相关的组学
技术统称为食物组学 (Foodomics) [1]。
质谱是一种检测带电荷粒子的质荷比的分析技
术。它可以用来检测小分子化合物、生物大分子以
及元素组成等。质谱技术不仅可以得到相对分子质
量信息，还可以通过碎片分析得到被分析物质的结
构信息，因此可以应用于定性和定量分析。质谱作
为复杂系统分析技术成为现代营养学研究必不可少
的分析工具，特别是对食品组学中的蛋白质组学和
代谢组学。近年来质谱技术发展迅速，现代质谱仪
器具有更好的灵敏度和更高的质量准确性和分辨
率，非常适合一次实验即能鉴别和定量复杂营养成
分。用于现代营养学的主要质谱分析仪器包括飞行
时间、四级杆、傅立叶变换离子回旋共振仪、离子
阱等。在营养学研究中的质谱电离方式包括电子电
离、化学电离、电喷雾电离、大气压化学电离、基
质辅助激光解吸附电离、电感耦合等离子体等电离
模式。MS和 NMR是互补的组学技术。与 NMR相
比，MS灵敏度更高。另外，质谱能和气相色谱、
液相色谱或化学电泳等分离技术联用，对低丰度的
代谢物具有更高的分辨率和灵敏度，而且串联质谱
MS/MS或多级串联质谱MSn，特别是具有高分辨
率的质谱分析仪 (Q-TOF、TOF-TOF和 LTQ-Orbitrap)
进行产物离子扫描时能额外提供代谢物的结构信
息。综上所述，质谱的信息丰富性以及多能性使其
成为最适合营养科学分析的手段。本文中我们将概
述现代质谱技术在营养学研究和食品安全领域的应
用，并展望组学技术如代谢组、脂组学、蛋白质组
学等对营养学研究的深远影响。
1　食物营养素的质谱分析
1.1　维生素
维生素是人体生长、发育、生殖及维持正常生
理机能所必需的营养素。根据其化学结构和水溶性
的不同，维生素被分为水溶性维生素和脂溶性维生
素两大类。水溶性维生素主要包括 B族维生素和维
生素 C，其中 B族维生素包括 8种，分别为维生素
B1、B2、B6、B12、烟酸、泛酸、叶酸和生物素。
脂溶性维生素主要包括维生素 A、维生素 D、维生
素 E和维生素 K等。这些维生素属于非挥发性的
小分子有机化合物，其传统的测定方法主要是高效
液相色谱法，但灵敏度、选择性和分析通量都有所
欠缺。通常情况下维生素体内代谢活性难以检测，
因为体液中这些化合物的浓度通常都极低。另外，
在稳定同位素技术出现前，鉴别维生素来源是体外
新的吸收还是内源性的是不可能实现的。而目前质
谱和稳定同位素技术的结合日益成为维生素检测中
一种颇具吸引力的分析手段 [2]。
脂溶性维生素 A是这类营养上极其重要小分
子的代表化合物，维生素 A又称为视黄醇，它并非
单一的一种化合物，而是有许多不同的型态。在动
物中通常是以醇类的方式存在，称作视黄醇，活性
也是最高；也可以在食物中以维生素 A原类胡萝卜
素形式存在。β胡萝卜素是最重要的维生素 A原类
胡萝卜素，通常来源于植物性食物，在体内被酶转
变成视黄醇。视黄醇有防止失明的作用，特别是对
儿童 [3-4]。视黄醇隶属于更大一类化合物——类视
黄醇，后者在体内也有重要功能，如视黄醛抑制脂
肪生成以及饮食诱导的肥胖 [5]。最初视黄醇和类视
黄醇化合物常常硅烷化衍生后再进行 GC-MS分析，
在电子俘获负离子化学电离模式下能达到 pg级检
测水平。随着 APCI离子源的发展，类视黄醇开始
用 LC-MS检测 [6]，并且在食物、膳食补充剂、鱼
卵和细胞提取物中都能被定量 [7-10]。营养学研究中
运用稳定同位素标记的标准品 (通常是 D和 13C)和
传统质谱仪或稳定同位素质谱仪联用追踪维生素体
内代谢活动，包括吸收、代谢和分泌，这项技术克
服了放射性同位素的污染缺陷。例如，用 GC-MS
生命科学 第25卷242
稳定同位素参考方法测定标记的 β胡萝卜素在人体
内转化成视黄醇的效率 [11-12]。这项技术得出的研究
结果：(1) 绿色和黄色蔬菜能维持中国儿童体内维
生素 A的储存量；(2) 菠菜和胡萝卜能提供丰富的
维生素 A。另外，GC-MS分析显示，虽然 β胡萝
卜素转化成视黄醇的效率相当低，但是人体可以通
过摄入经过食用油烹饪的富含 β胡萝卜素的蔬菜得
到充足的维生素 A[13]，即油脂可以帮助 β胡萝卜素
的吸收或者是转化。
1.2　微量元素
微量元素由于其重要的生理功能及与多种疾病
密切相关，在人类膳食营养中占有重要地位。根据
机体对微量元素的需要情况又分为必需微量元素、
非必需微量元素及有害微量元素。维持人体正常生
命活动不可缺少的元素称为必需微量元素。不可缺
少不是指缺少将危及生命，不能生存，而是指缺少
时会引起机体生理功能及结构异常，导致疾病发生。
目前世界卫生组织 (World Health Organization, WHO)
确认的 14种必需微量元素：铁 (Fe)、铜 (Cu)、锌 (Zn)、
钴 (Co)、钼 (Mo)、锰 (Mn)、钒 (V)、锡 (Sn)、硅 (Si)、
硒 (Se)、碘 (I)、氟 (F)、镍 (Ni)、锶 (Sr)。硼、铝、锶、
锑、碲等为非必需微量元素，铝、汞、镉、铊、砷
为有害微量元素。金属元素代谢已经成为当前生命
科学的研究热点。每种微量元素都有其特殊的生理
功能。尽管它们在人体内含量极小，但它们对维持
人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的。
一旦缺少了这些必需的微量元素，人体就会出现疾
病，甚至危及生命。例如硒有许多生理功能，包括
抵抗癌症、心血管疾病和肌肉失调症。同时，硒在
控制胃肠失调方面也发挥作用，还能提高人体免疫
力和减少衰老相关疾病的发生。同时，在食品安全
领域有害微量元素，如铅、砷、汞等的危害越来越
成为公众关心的焦点。所以这些都要求发展一种精
确检测微量元素的技术手段。作为元素分析的新工
具 ,电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS)发展于 1980
年 [14]，它利用等离子体作为离子源。其他常用的微
量元素检测方法，如原子吸收光谱法 (atomic absor-
ption spectroscopy, AAS)，分析速度慢，且基体干扰
严重，对于不同的元素必须采取不同的基体改进剂；
样品需求量大也限制了其使用。ICP-MS技术具有
多元素同时测定，灵敏度高、动态线性范围宽、干
扰少、精密度高、分析速度快等优点 [15]。因此，
ICP-MS分析在营养学微量元素研究中越来越显著
和重要。借助分析微量元素稳定同位素丰度，ICP-
MS能追踪微量元素在体内的代谢以及分析内源性
和食物来源的比例。 这对建立可靠的膳食中微量元
素需求量和推荐量具有重要意义。另外 , 稳定同位素
示踪的 ICP-MS分析和计算机结合能确定组织中微
量元素储集池的大小和组织之间的动态分布 [16-17]。
1.3　糖
近年人们不断认识到糖类物质除储能之外，还
有其他诸多生物学功能。一些多糖有调节淋巴细胞、
吞噬细胞、白介素、抗体水平以增强免疫的功能，
同时大量的实验结果也揭示了糖类物质是重要的信
息分子，糖结合物在细胞识别、细胞间物质运输和
免疫功能调节等方面有重要作用。多糖由于组成的
单糖分子种类不同，结合位置和结合类型的不同，
因此其种类繁多，功能各异。另外，构成多糖的单
糖分子常常是同分异构体，单靠单糖质量的确定是
不能区分多糖的组成结构。这些都使得阐明多糖的
结构成为分析工作中的一项挑战。随着现代分析技
术的进步，几种先进的物理学方法己经应用到多糖
的分析，如红外、核磁共振和质谱。对多糖来说，
质谱是最好的分析方法，因其直接，不需要样品衍
生化步骤；灵敏，能达到 pmole，甚至 fmole级 [18-21]。
在多糖结构分析中使用最广泛的质谱是电喷雾电离
源串联质谱，特别是三重四级杆串联质谱。通常，
在一级质谱中使用母离子扫描进行首次离子选择，
经过碰撞室的分裂，在二级质谱中分析碎片离子。
以人类牛奶中多糖的鉴定为例 , 人奶中的多糖代表
一类极其复杂的混合物 [22]。根据现在的研究这些化
合物可能有两个功能：(1)促进某些有益肠道细菌
的生长 (如双歧杆菌 )；(2)它们是一类可溶的，结
构上和宿主或病原体表面糖复合物 (糖蛋白或糖脂 )
类似的化合物。因此，多糖可能有阻止病原体黏附
的功能，而病原体的黏附正是感染过程的第一步 [23]。
2002年，Pfenninger等 [24]利用纳升级电喷雾离子化
联合四级杆离子阱的多级串联质谱功能鉴定人奶中
非衍生化的中性多糖。在负离子模式下去质子化的多
糖分子 [M-H]-能达到很高的丰度，随后在碰撞室进
行的连续碰撞形成 C型碎片离子，产生新的还原末端。
断裂同时伴随着跨环断裂 (cross ring cleavage reaction)，
能产生关于内部单糖连接信息的碎片离子。研究
者还发现具有特征性结构的同分异构体多糖的断
裂行为是按照一定规则来进行的，根据这些规则
能确定多糖内部岩藻糖的位置和连接类型，并且
能分离鉴定线性和支链的同分异构体。运用此方法，
Pfenninger等发现了人奶中三种新的同分异构多糖。
周蕴华，等：质谱技术在现代营养学和食品分析检测中的应用第2期 243
1.4　蛋白质、多肽和氨基酸
从营养和功能的观点看，蛋白质是最必需的食
物成分。随着高灵敏度和高分辨率商用质谱仪的发
展以及数据库的产生，蛋白质分析概念也得到扩展，
形成了蛋白质组学。目前蛋白质组学研究包括分析
蛋白质的结构、定位、修饰、相互作用和功能。虽
然建立在质谱基础上的蛋白质组学已经成为医学
和生物学研究的基本工具，但是其在食品分析方
面强有力的作用才刚刚开始显现。质谱方法能够
在不同的食品样本中鉴定过敏原蛋白，而酶联免
疫吸附剂测定法 (enzyme-linked immunosorbent assay，
ELISA)在复杂的食品基质中常常不奏效，因此质
谱分析可作为常规使用的免疫测定的互补手段来确
证复杂基质中隐藏过敏原的存在 [25-26]。近年来蛋白
质组学研究的一个新领域是营养相关的食物蛋白质
组之间的分子相互作用和区别，以及蛋白质和食物
其他成分之间的相互作用。另外，蛋白质组学还能
检测生物活性化合物 (功能食物的成分 )的存在和
相对比例 [27]。
近年来，利用 LC-MS代谢组学手段对特定生
物体系进行氨基酸轮廓分析 (profiling)已经十分普
及。比如对日本发酵食物味精在不同成熟阶段的代
谢产物进行组学分析，发现是氨基酸、柠檬酸和糖
胺化合物带来了不同成熟阶段的特征性风味 [28]。瘦
肉成分是决定肉品质好坏的一个重要指标。3-甲基
组氨酸 (3-MeHis)是一个典型的肉蛋白成分，不同
肉类中蛋白质结合的 3-MeHis含量几乎是恒定的，
而非肉类来源的富含蛋白质产品，如牛奶、鸡蛋和
豆制品则不含 3-MeHis。因此，3-MeHis可以用来
作为检测肉产品中真正瘦肉含量的标记物 [29]。另外，
测定氨基酸对映体也是食品分析的一项重要内容，
因为 D异构体的存在表明可能存在掺假，微生物的
污染或者发酵过程未在安全控制范围内。因此，D
和 L异构体是食品质控、污染检测和食品加工监测
等有用的分子标记物 [30]。
1.5　脂类
脂类是食品中五大营养成分之一。食物中的脂
类主要是游离脂肪酸、甘油三酯和胆固醇。饮食中
脂肪的摄入与健康和许多疾病的发生息息相关。流
行病学研究表明，食用富含 EPA/DHA(eicosa pen-
taenoic acid, C20:5, ω-3, EPA; docosa hexaenoic acid,
C22:6, ω-3, DHA) 的鱼类与心脏疾病死亡率之间呈
显著的负相关，因此提出红细胞的 EPA/DHA比值
(又叫 ω-3指数 )作为心脏疾病死亡的新的风险因
子。这种 EPA/DHA的心脏保护效果得到普遍认识，
独立于降低血中胆固醇的作用，可能是由不同的机
制参与其间，包括抗心律不齐、降低甘油三酯、拮
抗血栓形成、抗炎症和舒张血管内皮细胞等。另一
方面，油脂氧化产生的过氧化脂质对人体的危害长
期以来是食品研究中非常活跃的领域。过氧化脂质
是不饱和脂肪酸经自由基作用所形成的过氧化物，
对细胞及细胞膜结构和功能造成损伤，与衰老、慢
性疾病 (心血管疾病、糖尿病、肥胖、阿尔茨海默
病等 )和癌症发生有关。例如，脂质过氧化的终产
物丙二醛 (malonaldehyde，MDA)和 4-hydroxyalkenal
是强有力的交联剂，能与酶的氨基以及蛋白质和核
酸反应。但是只有在色谱和质谱联用技术得到发展
后，这种相互作用才得到充分研究。现在这项技术
运用脂质组学方法研究饮食和组织中脂类的一级和
二级氧化产物以及它们导致的生物损伤的代谢组学
方面的评估。
脂质组学是代谢组学一大类分支，也是我们实
验室的研究重点，因此下面对基于质谱的脂质组学
给予一定详述。
2　脂质组学在营养相关疾病机制研究中的作用
细胞脂质的种类十分丰富。理论上细胞脂类组
成有 9 600种甘油磷脂、超过 10万种鞘脂、成千上
万种单甘油酯、甘油二酯，或甘油三酯，以及大量
的脂肪酸和甾醇构架的不同脂类分子。脂类的多样
性意味着它的生理功能不仅是组成生物细胞膜脂质
双分子层，维持细胞的完整性和流动性，还在细胞
的各项生理活动中都扮演重要的角色。例如，甘油
三酯是体内能量储存的重要形式，但是其含量异常
增加也是促进动脉粥样硬化和心肌功能失调不可忽
视的病理因素 [31-33]。缩醛磷脂富集于电生理活跃的
组织中 (包括心脏亚细胞膜和神经元细胞膜 )[34-36]。
这些磷脂分子是花生四烯酸的重要供给来源，在促
进细胞膜融合和保护细胞抗氧化方面有重要作用 [37]。
近年来人们发现细胞膜上存在一些“膜脂微区域”，
如脂筏 (lipid rafts)是纳米级的动态装配小体，富含
鞘脂、胆固醇和 GPI锚定蛋白 [38]。不同的脂筏有
其特异的蛋白质和不同的脂质组成，参与多种信号
转导途径，如免疫球蛋白 E的信号转导，T细胞抗
原受体信号转导，Ras和 Hedgehog信号转导等。
配体和脂筏中的受体一旦结合，启动脂筏征募相关
蛋白质到一个新的微环境，其磷酸化状态受脂筏局
部激酶和磷酸酶的调节，产生下游的信号转导 [39]。
生命科学 第25卷244
因此，分析不同生理病理状态下脂筏中脂质的组成，
有助于阐明疾病发生机制中的信号转导过程。
脂类的研究实际上是一门古老的学科，但是过
去由于分析技术的缺乏而落后于基因和蛋白质研究
的进展，大多数仍局限于酶法检测血中 VLDL、
LDL、HDL以及总胆固醇、总甘油三酯等传统生化
指标。随着质谱技术日新月异的发展以及在生物领
域的广泛应用，近年来出现了一门新的学科：脂质
组学 (Lipidomics)[40]。脂质组学是对生物体、组织
或细胞中的脂质组 (lipidome)以及与其相互作用的
分子进行系统分析的一门学科。与传统脂类生化检
测相比，脂质组学能深入到研究具体的脂类分子的
生理功能以及它们在疾病发病机制中的作用。
2.1　质谱技术在研究代谢疾病中脂类分子的作用
2007年，Pietiläinen等 [41]对 14例同卵却显著不
同肥胖度 (即一人 BMI指数正常，另一人 BMI指
数达到肥胖，但两者都处于健康状态 )的双胞胎成
人进行基于质谱的血清脂质组全面分析，结果发现
与同卵双生的兄弟姐妹相比，肥胖的双生子溶血卵
磷脂升高，这是一类常常和炎症以及动脉粥样硬化
疾病相关的脂类 [42-44]，能上调一系列炎性分子，如 P-
选凝素 [45]、基质金属蛋白酶 -2[46]、细胞因子 [47-48]
和超氧阴离子 [49-50]；同时醚类磷脂减少，而据研究
醚类磷脂有抗氧化的作用 [51-52]。另外这些脂类改变
和双生子后天性肥胖引起的胰岛素抵抗相关。因此，
研究者们推断非基因影响的早期肥胖和脂代谢中的
有害改变有关，这些改变也许参与了后天性肥胖的
早期发病机制，有可能作为肥胖和相关疾病的生物
标记分子。这项研究另外一个有趣的发现是，一个
含 DHA的磷脂胆碱分子 GPCho (16:0/22:6)和皮下
以及腹间脂肪量呈强烈负相关，而和胰岛素敏感性
正相关。2008年，Cao 等 [53]先用液相分离组织和
血浆中的各大类脂，然后衍生成脂肪酸甲酯进行气
相分析，从而发现了脂肪组织分泌的一个新的激素
样脂肪因子 C16:1n7-Pal mi toleate。当小鼠缺乏脂质
伴侣 ap2和 mal1时，脂肪组织的从头合成 (de novo
lipogenesis)增强，使得组织和血液中的 Palmitoleate
显著增加，这个脂肪因子通过脂质信号通路能强烈
促进肌肉的胰岛素作用，并且抑制脂肪肝形成，从
而改善机体整体的代谢平衡。
2.2　质谱技术在研究代谢疾病中脂类代谢物的作用
活性氧自由基 (ROS)是人体正常新陈代谢的产
物，但是当 ROS在体内积累增多时会攻击其他大
分子，其中构成细胞膜的脂质双分子层是主要的攻
击目标。脂类和 ROS的反应又叫脂质过氧化，参与
了许多疾病的发生，如动脉粥样硬化 [54]、癌症 [55-56]、
糖尿病 [57]、神经退行性病变包括阿尔茨海默病和帕
金森病 [58-59]。因此，脂质过氧化多年来一直是从生
化到分子生物学，甚至临床科学研究的热点。一些
脂质过氧化产物，如 F2-isoprostanes (F2-IsoPs), 在生
物组织和体液中相当稳定，能用于监测体内氧化应
激状态 [60]。而大多数脂质氧化产物不稳定，或降解
形成下游代谢物，或和蛋白质、核酸或其他脂类反
应形成加和物。检测并定量体内这些不同氧化产物
是一个极大的挑战。这是因为一个单一的脂分子就
能形成复杂的过氧化代谢产物谱。例如，前列腺素
的前体花生四烯酸胆固醇酯是脂蛋白的一个成分，
经过自由基链氧化反应后能形成成百上千的产物。
而这只是脂过氧化反应的冰山一角，因此，分析难
度可想而知 [61]。质谱和其他分析技术联用带来优异
的灵敏度和特异性，使质谱成为当今分析脂质过氧
化不可缺少的强有力的工具，如 GC-MS定量 F2-
IsoPs被称为评估体内氧化应激状态的“金标准”[62]。
气相分离 -负离子化学电离质谱因其高灵敏度和高
专一性目前广泛用于分析这些化合物 [63-64]。F2-IsoPs
为花生四烯酸的过氧化产物，有四种位置异构体，
每种位置异构体又有八个消旋的非镜像异构物。在
串联质谱的碰撞试验中，每个位置异构体都有其特
殊的碎片构成谱，因此，利用三重四级杆质谱特有
的选择反应监测功能可以得到 F2-IsoPs这个体内脂
质过氧化最可靠指标混合物的位置异构体和非镜像
异构物的丰富信息 [65]。
由上可见，利用色谱质谱联用的优秀分离及定
性定量能力将极大促进分子标记物的发现，有助于
对疾病机制的深入理解以及提高早期诊断效率。
3　质谱在食品安全中的作用
如今公众对食品安全越来越关注，这对现代分
析化学技术提出了颇具挑战的要求，即开发出准确、
精确，并且稳固可靠的方法鉴定出食品中任何可能
以极低浓度存在的有害化合物或微生物。现代质谱
技术能迎接这个挑战，其中液相色谱分离技术和电
子喷雾三重四级杆质谱联用 (LC-ESI/MS/MS)是最
常使用的。运用这项技术几个实验室成功地检测出
水果、蔬菜、酒、牛奶和肉类等食品中杀虫剂的污
染 [66-70]，定量极限通常能达到 μg/kg级别，同时分
析速度也相当迅速。例如，牛奶中 58种抗生素的
污染能在一次不到 15 min的分析中全部检测出 [71]。
周蕴华，等：质谱技术在现代营养学和食品分析检测中的应用第2期 245
现在为了进一步加速分离速度，超高效液相色谱
(UPLC)应运而生，它使用填充更小直径微粒的短
液相柱在超高压下进行分离，能在短短 5 min内分
析草莓中超过 100种杀虫剂的残留 [72]。
微生物污染食品产生的病原体、毒素和亚产物
的检测也是食品安全一个重要的方面。GC-MS可
以描绘食品中代谢物谱，因此可以用来鉴定与某种
特定微生物污染相关的挥发性产物。2009年，
Ercolini等 [73]用这种代谢组学方法正确鉴别出了某
种微生物污染导致肉制品产生的特定的 100多个挥
发性代谢物。他们发现，不仅这些挥发性代谢物看
起来是特定细菌生长中释放的产物，而且和对照组
相比，污染的肉制品中挥发代谢物谱发生了显著的
变化。质谱还可以通过蛋白质组学直接鉴定微生物
群，甚至能辨别出可能是哪个菌种污染了食物。根
据参照质谱指纹图 (2 000到 10 000 Da)可以分辨出
所研究细菌的不同种类和种属 [74]。MALDI-TOF-
MS已成功用于鉴定和鉴别从完整细菌中提取的相
对低分子质量的蛋白质 [74]，甚至核糖体蛋白 [75]。
质谱在食品安全中的应用不仅限于此，还可以
用于提供关于食品组成成分的准确信息，从而可以
判断食品质量，是否有掺假，食品成分的产地，以
及判断是否为转基因食品等。
4　结语
综上所述，质谱作为一项发展极其迅速的先进
分析技术在现代营养食品领域的运用越来越广泛和
重要。我们面对的挑战则是怎样从复杂生物或者食
品基质中尽可能完整地提取出分析物，以及怎样将
实验中庞大的质谱数据和系统生物学方法结合起来
发现更多有意义的信息，从而拓展现代营养学新的
研究领域，为人类健康做出贡献。
[参　考　文　献]
[1] Herrero M, Simó C, García-Cañas V, et al. Foodomics:
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