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季铵盐是一类阳离子表面活性剂，可通过破坏菌体外膜使内容物外渗引起微生物死亡，作为消毒剂使用历史悠久。季铵盐性质稳定、使用方便，因此被广泛应用于食品加工、医疗、公共卫生等领域。随着研究的逐步深入，人们发现季铵盐类化合物可以引起哮喘、皮肤过敏性反应和视力减退等病症。我国尚未对食品中季铵盐进行限量规定或开展正式的风险监测。
中国检验检疫科学研究院食品安全研究所的谢昀、周伟娥、许秀丽、张晶、张峰*等在已有方法的基础上，扩大基质适用范围，覆盖高脂、高有机酸、高色素等样品，目标物种类覆盖单长链、双长链和多长链季铵盐。并根据目标物性质和结构优化色谱与质谱条件，结合不同食品基质特性改进提取与净化方法，采用基质匹配外标法定量，建立了改良QuEChERS法前处理样品，超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）同时定量测定蔬菜、水果、水产中9 种季铵盐的分析方法。与现有方法相比，本方法简便快捷、灵敏度高、选择性强、基质效应弱，适用基质和目标物种类覆盖更全面，适用于批量食品中季铵盐类化合物测定，为开展我国食品季铵盐残留风险监测提供技术支持。通过对北京市市售食品及膳食样品中季铵盐含量的检测，旨在为制定我国食品中季铵盐化合物残留限量标准提供基础数据。
考察了Eclipse XDB-C18色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.8μm ） 、 ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.8 μm）、ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱（100 mm×3.0 mm，1.7 μm）3 种色谱柱对9 种季铵盐分离效果的影响。发现9 种目标物在EclipseXDB-C18柱和ACQUITY UPLC HSS T3柱上峰形不佳，出现较严重的拖尾，而在ACQUITY UPLC BEH C18柱上各物质峰形、响应、分离度良好（图1）。因此，选择ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱用于9 种季铵盐分析。
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首先，考察了以甲醇作为有机相，不同酸碱度水相对色谱分离的影响。结果表明，采用纯水时，除TAHS外其余目标物峰形不佳，峰较宽。在水相中添加2 mmol/L乙酸铵溶液后峰形有所改善。采用0.1%甲酸溶液和0.1%甲酸＋2 mmol/L乙酸铵溶液时目标物峰形最好，且二者相比后者响应更佳（图2）。因此，最终选择0.1%甲酸＋2 mmol/L乙酸铵-甲醇溶液作为流动相。![]()
考察了40、35、30 ℃柱温对目标物响应的影响。结果表明，柱温30 ℃时目标物响应与室温相比有所提高，此后，随温度上升响应不下降（图3）。这可能是由于随温度的升高柱效先升高后降低，在30 ℃时对目标物得到最大柱效。因此，将最终将柱温设置为30 ℃。
以优化后的色谱条件分析目标物，9 种季铵盐的提取离子流及总离子流色谱图如图4所示。将50 ng/mL季铵盐混合标准溶液注入质谱仪中，根据目标化合物的相对分子质量，设定合适的质谱扫描范围，对母离子正离子模式下的全扫描质谱进行分析，各物质的铵根离子峰响应值最高。接着，对各目标化合物依次进行子离子扫描，从而得到主要的子离子碎片，并对响应值高的子离子碎片进行碰撞能优化，确定最终的反应监测离子对、锥孔电压、碰撞能量以及相应参数（表2）。由于目标物在不同溶剂中溶解度不同，因此选择合适的提取溶剂是保证提取效率的关键因素之一。以苹果、白菜、鱼为代表，考察了甲醇、乙腈、乙酸乙酯、异丙醇4种提取溶剂对水果、蔬菜、水产3种不同基质中目标物提取效果的影响。结果表明，蔬菜中，乙腈和甲醇对目标物的提取效率相当。水果和水产中，乙腈对9种目标物的提取效率远大于其他溶剂（图5）。综合考虑，选择乙腈作为所有基质的提取溶剂。![]()
提取溶剂的体积对提取效率也有重要影响，体积过小会导致目标物提取不完全，但体积过大会导致溶剂浪费增加成本。考察了取样量为2 g时，5、10、15、20 mL乙腈对提取效果的影响，结果表明15 mL乙腈能基本完全提取水果和水产中的目标物。但对于蔬菜，使用20 mL乙腈对提取效率有明显提升（图6）。因此，提取溶剂体积确定为20 mL。 ![]()
水果、蔬菜、水产基质中含有大量的有机酸、色素、脂质等物质，会造成ME，对目标物分析产生影响，因此需对提取液净化。季铵盐在有机溶剂中以阳离子形式存在，目前标准及文献中多采用阳离子交换固相萃取柱对其进行净化。因此，本研究首先考察了强阳离子交换固相萃取柱（SCX）、弱阳离子交换固相萃取柱（WCX）、混合型阳离子交换固相萃取柱（MCX）和通用的亲水亲脂平衡固相萃取柱（HLB）的净化效果。结果表明，对于3种基质而言，与其他3种固相萃取柱相比，使用WCX柱时目标化合物回收率略高，但依然无法达到50%，需进一步优化洗脱液pH值、流速及缓冲液离子强度等条件，操作繁琐。QuEChERS法利用基质分散固相萃取的原理，使吸附剂填料与基质中的杂质相互作用，吸附杂质从而达到净化的目的，具有快速、简便的优点。因此，之后考察了以PSA和GCB为吸附剂时QuEChERS法对食品基质的净化效果，并与固相萃取柱的净化结果进行比较。结果表明，QuEChERS法能够大大减少目标物的损失，同时净化效果满足要求，初步选择QuEChERS法对样品进行净化。
根据文献报道，QuEChERS法中使用的GCB吸附剂在去除杂质的同时，也会对季铵盐产生吸附，从而影响目标物的回收率。因此，进一步考察了5、10、20、40 mg GCB对目标物回收率的影响。结果表明（图7）， GCB用量增加会导致回收率急剧下降。对大部分目标物而言，5 mg GCB能够有效去除基质中色素等物质干扰，且对回收率影响较小。PSA和无水MgSO4的用量对目标物回收率影响较小，综合考虑后确定净化环节无水 MgSO4、PSA和GCB的用量分别为2 g、400 mg和5 mg。![]()
ME是ESI源容易出现的问题，严重的ME会影响定量方法的灵敏度和准确性，因此需要对方法的ME进行评价。通过比较基质配制标准曲线斜率与纯溶剂标准曲线斜率判定ME。若ME值低于－20%表现为基质抑制效应，ME值介于－20%～20%之间表现为弱ME， ME值高于20%表现为基质增强效应。由表3可知， C12-BAC在蔬菜、水果、水产中以及DTAB在水产中存在基质增强效应。消除ME的方法主要为基质匹配标准溶液法和同位素内标法，考虑到各化合物之间性质各异，同位素内标无法完全对应，且价格高昂，选择基质匹配外标曲线对样品中的分析物进行定量分析。![]()
制备系列基质匹配混合标准溶液，以定量离子峰面积为纵坐标（y），以对应质量浓度为横坐标（x），建立基质匹配标准曲线。在空白基质中采取低水平添加，以3 倍和10 倍信噪比对应的质量浓度作为各方法的检出限（LOD）和定量限（LOQ）。结果表明，9 种季铵盐化合物在 2～200 μg/L范围内线性关系良好，决定系数（R2）＞0.99 （表4）。蔬菜和水果中9 种季铵盐LOD为0.2～1.0 μg/kg， LOQ为1.0～5.0 μg/kg；水产中9 种季铵盐LOD为0.5～5.0 μg/kg，LOQ为1.0～10 μg/kg。![]()
在3 种空白基质中进行9 种季铵盐混合标准溶液的加标回收实验，加标水平为目标物LOQ的1、2 倍和10 倍，每个质量浓度平行测定6 次，计算回收率和相对标准偏差（RSD）。结果显示，9 种季铵盐在蔬菜、水果、水产中的回收率为65.24%～118.63%，RSD为0.19%～6.77%（表5），表明该方法具有良好的回收率及精密度。![]()
市售样本检测能够反映食品中季铵盐残留污染情况。采用本研究建立的方法对北京市市售样本进行测定，结果发现，69 份市售样品中检出季铵盐阳性样品21 份，总检出率为30.43%。在李子样品中检出 C12-BAC，含量为8.84～11.56 μg/kg。在黄瓜、圆白菜、西葫芦、香蕉、车厘子、白菜、圣女果样品中检出 DODMAC，含量为1.01～3.31 μg/kg，其中含量最高的样品为白菜，含量为3.16～3.31 μg/kg（表6）。欧盟食品安全局对食品中BAC和DDAC的残留量进行监测，数据显示BAC（以 C12-BAC～ C16-BAC之和计算）在水果样品中最高含量可达14.4 mg/kg，DDAC在动物产品中含量可达3.64 mg/kg，而北京市食品中BAC检出含量远小于欧盟报告，同时未检出DDAC。这或许表明BAC和DDAC在我国食品中的残留情况好于欧盟。此外，在多个北京市食品样品中检出DODMAC，目前国际上尚未对该化合物提出限量或开展监测。DODMAC在欧洲商业消毒剂配方中较少使用，但为我国使用较多的季铵盐消毒剂成分，因此该化合物残留问题值得引起重视。同时，该结果能够为制定季铵盐限量标准提供参考。![]()
膳食研究是世界卫生组织推荐的用于研究和评估某一人群烹调加工过的、处于可食状态的代表性膳食摄入的各种膳食化学成分的方法，是目前国际上公认的评价一个国家或地区大规模人群膳食中化学残留物摄入量最为有效的方法。采用本研究建立的方法对北京市蔬菜、水果、水产3 类膳食样品进行测定，从而评估食品中季铵盐残留对北京市人群的健康风险。结果发现，25 份膳食样品中检出季铵盐阳性样品3 份，检出率为12%，主要检出物质为C14-BAC、C16-BAC、DODMAC、DDMOAC、DTAB和DB。其中，在茄子中检出C14-BAC和DTAB，海带中检出C16-BAC、DODMAC 和DDMOAC，梨中检出DB（表7）。使用EDI评估膳食样品中季铵盐残留对人体的健康风险，其中，居民日均消费量来源于第六次总膳食研究北京市居民膳食消费量调查结果，茄子、海带和梨的消费量分别为36.98、6.03 g和11.00 g，人群平均体质量按中国人均体质量63 kg计算。季铵盐残留在不同样品中的EDI见表7。与欧盟建议的BAC（以C12～C16 BAC之和计算）ADI相比，本研究所得EDI较小，同时其他季铵盐残留的EDI也处于较低的水平，说明北京人群季铵盐膳食暴露风险低，在可接受范围内。
本研究建立了QuEChERS-UPLC-MS/MS对蔬菜、水果、水产中9种季铵盐类消毒剂的检测方法，填补了DDMOAC和DODMAC两种化合物在食品检测方法方面的空白。通过对提取方法、净化条件、仪器方法等方面进行优化，最终选择20 mL乙腈提取，2 g无水MgSO4除水，400 mg PSA、5 mg GCB净化，基质匹配外标法定量。该方法操作简便、灵敏度高、精密度良好，满足食品中9 种季铵盐类消毒剂定量分析要求。采用本方法对北京市市售样品中季铵盐含量进行分析，以调查残留情况，结果发现北京市食品中季铵盐残留普遍低于欧盟报道，但在多个样品中检出DODMAC，这可能与我国消毒剂使用习惯相关，建议进一步进行风险监测并推动有关标准的建立。采用本方法对北京市膳食样品中季铵盐含量进行分析，以评估膳食摄入风险，结果发现北京人群季铵盐膳食暴露风险低，在可接受范围内。
本文《食品中季铵盐类消毒剂检测方法建立及北京市市售食品及膳食样品中含量分析》来源于《食品科学》2024年45卷第06期261-270，作者：谢 昀，周伟娥，许秀丽，张 晶，张 峰*。DOI : 10.7506/spkx1002-6630-20230509-072。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。修改/编辑：林安琪；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。
图片来源于文章原文及摄图网。
为加强企业主导的产学研深度融合，促进食品科研成果转化和服务地方经济产业，由全国糖酒会主办，北京食品科学研究院、中国食品杂志社和中粮会展（北京）有限公司承办的“食品科技成果交流会”将于2024年10月29-31日糖酒会期间在深圳国际会展中心举办，以当前食品科技发展趋势和食品产业发展的重点科技需求为导向，针对食品产业发展面临的重大科技问题，交流和借鉴国外经验，为广大食品科研工作者和生产者提供新的思路，指明发展方向。 联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）
