改良型QuEChERS-LC-MS/MS用于复杂食品基质中8种禁用染料的同时检测：方法学验证及实际样品应用

《Sustainable Food Technology》：Modified QuEChERS-LC-MS/MS for the simultaneous detection of eight prohibited dyes in complex food matrices: method validation and application to real samples

工业染料在食品中的非法使用由于其潜在毒性和致癌特性，仍然是一个关键的食品安全问题。本研究建立并验证了一种稳健的方法，采用改良型QuEChERS提取技术联用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS），同时测定多种食品基质中的8种禁用有机染料，即Auramine O、Rhodamine B、Chrysoidine G、Methylene Blue、Brilliant Green、Sudan Yellow、Toluidine Red和Sudan Red G。研究人员对提取程序进行了优化，以最大限度提高回收效率、有效去除基质干扰并增强分析灵敏度。LC-MS/MS系统在多反应监测（MRM）模式下运行，采用C18色谱柱和梯度流动相，实现了对具有不同理化性质染料的高效分离。该方法表现出优异的线性关系，决定系数R² > 0.9991；检出限（LOD）为0.048–2.868 μg kg^?1，定量限（LOQ）为0.160–9.561 μg kg^?1。在辣椒酱、葡萄酒、香肠、榴莲、辣椒干和薯片等复杂基质中，回收率为76.8%–113.1%，重复性（RSDr）< 15%，中间精密度（RSDiR）< 22%。所提出的方法快速、准确且具有高度选择性，适用于当前常规食品安全监测项目。

该论文发表于《Sustainable Food Technology》，聚焦复杂食品基质中禁用工业染料的高灵敏同步检测问题，围绕食品掺假监管中的方法学瓶颈展开。研究背景在于，工业有机染料因价格低廉、着色稳定而被不法生产者非法添加于食品中，以增强外观和市场吸引力，但此类物质往往具有致敏性、遗传毒性及潜在致癌性，对公共健康构成持续威胁。尽管多个国家和地区已实施严格的零容忍监管，但在实际食品供应链中，此类染料违规使用现象仍时有发生。传统高效液相色谱（HPLC）-紫外/可见检测器（UV/Vis）或二极管阵列检测器（DAD）方法在痕量检测能力方面存在不足，气相色谱-质谱（GC-MS）又常需衍生化等繁琐步骤。液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）虽具高选择性和高灵敏度，但在复杂固体食品基质中，仍面临强烈基质效应、共提取杂质多、目标化合物结构差异大等问题，导致信号抑制或增强，影响准确定量与方法耐用性。因此，开展本研究的必要性在于建立一种兼顾多类染料回收效率、净化效果、分析速度与监管适用性的统一检测方案，用于复杂食品中8种禁用染料的同步定量。

研究人员构建了改良型QuEChERS结合LC-MS/MS的分析体系，对8种禁用染料——Auramine O、Rhodamine B、Chrysoidine G、Methylene Blue、Brilliant Green、Sudan Yellow、Toluidine Red和Sudan Red G——进行同时检测，并在辣椒酱、葡萄酒、香肠、榴莲果肉、辣椒粉和薯片6类高风险复杂食品基质中完成系统验证。研究结果表明，该方法具有优异线性、较低检出限与定量限、良好回收率及精密度，并经能力验证进一步证实其外部可靠性。实际市场样品应用显示，26份榴莲样品中有8份检出Auramine O，检出率为30.8%，浓度范围为1.82–22.6 μg kg^?1，提示榴莲供应链中存在较为突出的非法染料掺假风险。该研究的重要意义在于，为食品安全监管部门提供了一种适用于复杂基质、可高通量运行且具有较强实用性的禁用染料检测工具，同时通过真实市场筛查揭示了特定食品类别中的现实风险，对保护消费者健康、支持食品贸易合规和强化市场监管均具有直接价值。

本研究的主要技术方法可概括为：首先，从越南胡志明市当地市场采集6类代表性复杂食品基质及65份实际样品；其次，采用改良型QuEChERS（Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe，快速、简便、低成本、有效、稳健、安全）进行样品前处理，通过优化提取溶剂、盐析体系和分散固相萃取（d-SPE）净化组合提升提取与净化性能；再次，利用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）在电喷雾正离子模式（ESI⁺）和多反应监测（MRM）模式下实现分离与定量；最后，依据AOAC指南开展系统适用性、选择性、基质匹配校准、检出限、定量限、回收率、重复性、中间精密度及测量不确定度等验证，并通过国家能力验证样品进一步确认方法可靠性。

以下为论文结果部分的分节解读。

3.1 LC-MS/MS条件优化
本节主要说明研究人员如何建立8种目标染料的色谱-质谱检测条件，并证明该体系可满足复杂食品中多组分同步分析的要求。研究人员首先通过单标直接进样优化前体离子和产物离子，为每种染料确定2条特征性MRM离子对，其中1条用于定量，1条用于定性确认，从而提高复杂基质中的识别可靠性。色谱分离方面，采用BEH C18色谱柱，流动相为含0.1%甲酸（HCOOH）的水相与乙腈（ACN）梯度洗脱，在6.5 min内完成全部目标物分离。结果表明，所有分析物峰形良好、分离充分，且ESI⁺模式适于多数碱性或阳离子型染料分析，也能覆盖部分Sudan类染料。由此得出结论：优化后的LC-MS/MS条件兼具速度、灵敏度与确认能力，适合高通量监管检测。

3.2 样品前处理优化
本节围绕复杂食品中多类染料提取与净化难题，系统优化改良型QuEChERS程序。

3.2.1 提取溶剂选择
研究人员比较了ACN、甲醇（MeOH）及其不同比例混合溶剂的提取效果。结果显示，纯ACN对多数染料有中等回收，但对Chrysoidine G和Toluidine Red等回收偏低；纯MeOH整体回收更弱；ACN:MeOH = 4:1（v/v）可在8种目标物中获得最均衡且较高的回收率，为54.8%–99.8%。该结果说明，不同染料极性差异较大，混合溶剂体系更利于同时提取多类结构异质性分析物。研究人员据此确定ACN:MeOH = 4:1为最佳提取溶剂。

3.2.2 盐析体系选择
在QuEChERS中，盐析步骤决定有机相分离效率及目标物稳定性。研究人员评估了多种盐组合后发现，CH₃COONa·3H₂O与MgSO₄按1:4配比的体系表现最佳，多数分析物回收率达38.3%–98.6%。其中MgSO₄主要发挥脱水作用，而CH₃COONa·3H₂O具有缓冲功能，可维持较适宜的提取环境，减少染料降解或反向分配。结果表明，该盐体系在多类染料同步提取中具有更好的普适性和稳定性。

3.2.3 d-SPE净化优化
针对不同食品中脂肪、蜡质、糖类、色素和有机酸等共提取杂质，研究人员优化了分散固相萃取（d-SPE）净化组合。结果显示，100 mg C18 + 100 mg PSA + 1 g MgSO₄的组合可在净化效率和目标物回收之间取得最佳平衡，回收率为84.2%–99.8%。其中PSA主要去除有机酸、糖类和部分色素，C18用于去除脂质和非极性干扰物，MgSO₄进一步除水。该结果表明，优化后的净化策略可显著减轻复杂基质对LC-MS/MS检测的干扰。

3.3 方法学验证
本节验证所建方法是否满足食品安全常规监测要求。

3.3.1 系统适用性
研究人员对5.0 μg L^?1混合标准溶液进行6次重复进样，结果表明峰面积相对标准偏差（RSDa）为0.81%–1.75%，保留时间相对标准偏差（RSDt）为0.00%–0.36%，均符合预设标准。说明仪器系统运行稳定，具备良好的重复响应与保留时间一致性。

3.3.2 选择性
通过对各类空白基质进行分析，并对低、中、高3个加标水平样品进行比对，研究人员确认在目标物保留时间及MRM离子对处无显著干扰峰。结合双离子对确认策略，表明该方法对8种禁用染料具有良好选择性和特异性，适用于复杂食品的可靠识别。

3.3.3 线性与基质效应
研究人员采用基质匹配校准（matrix-matched calibration）分别建立6类基质的校准曲线。结果显示所有目标物R²均为0.9991–0.9999，线性关系优异。与此同时，不同基质均存在一定程度信号抑制，基质效应范围为?5.7%至?24.0%。由于部分样品抑制超过20%，研究人员认为必须针对不同食品类别采用独立的基质匹配曲线，以消除系统误差并保证定量准确性。

3.3.4 检出限与定量限
在各基质中，该方法LOD为0.049–2.868 μg kg^?1，LOQ为0.160–9.561 μg kg^?1。这些数值表明该方法具有较高灵敏度，能够满足禁用染料痕量筛查和零容忍监管要求，也体现出LC-MS/MS相较传统光学检测手段在低水平残留分析中的明显优势。

3.3.5 回收率与精密度
研究人员在LOQ、2 × LOQ和5 × LOQ水平进行加标实验。结果显示，所有基质中平均回收率为76.8%–113.1%，重复性RSDr为0.53%–9.27%，中间精密度RSDiR为1.28%–13.8%，均满足AOAC性能要求。由此说明该方法不仅准确，而且在日内与日间条件下都具有较高重现性，适用于常规实验室分析。

3.3.6 测试结果质量保证
为验证外部可比性，研究人员参加了由越南国家食品控制研究所组织的能力验证，对鲜竹笋中的Auramine O进行测定，获得z-score为0.35，处于|z| ≤ 2的满意范围内。该结果说明该方法不仅在内部验证中表现良好，而且在外部质量评价中同样具有可靠性。

3.3.7 方法性能比较
与既往文献方法相比，本研究所建方法在多种复杂基质中表现出更低的LOQ、更广的适用基质范围以及更高的分析通量。尤其是在榴莲、辣椒酱等高糖、高脂、高色素样品中仍保持良好回收和精密度，说明改良型QuEChERS与优化d-SPE净化的组合有效提升了复杂样品的检测性能。该部分结果支持研究人员关于本方法具有较强实用性和监管应用价值的结论。

3.4 实际样品应用
研究人员将该方法应用于65份市场样品，包括菠萝蜜、香辛料、酒类、薯制品、糖果、辣椒粉、香肠、发酵猪肉、西瓜子、烤鸡和榴莲等。结果显示，仅在26份榴莲样品中检出8份Auramine O，检出率为30.8%，浓度为1.82–22.6 μg kg^?1；其他39份样品中均未检出8种目标染料。该发现提示Auramine O在榴莲中的非法使用是一个突出问题，也说明本方法能够在实际监测中识别特定食品链的风险点。研究结果直接反映出食品掺假对消费者健康和农产品国际贸易的潜在影响。

综合讨论部分可见，该研究的核心贡献在于通过系统优化提取溶剂、盐析条件和净化策略，成功解决了复杂食品基质中多种结构差异显著的禁用染料同步检测难题。论文反复强调，食品基质效应是LC-MS/MS定量中的关键干扰因素，因此采用基质匹配校准是保障结果准确性的必要措施。与此同时，方法在多个基质中的一致良好表现说明，改良型QuEChERS方案具备较强通用性。市场样品分析则进一步证明，该方法不仅是实验室层面的分析工具，也可用于真实监管场景中的快速筛查和确证。论文同时指出，Auramine O在榴莲中的检出具有明显现实警示意义，提示高风险食品类别需要持续重点监控。整体而言，本研究在方法学和应用层面形成了较为完整的闭环，即从分析体系构建、性能验证到市场样品实证评估，均显示出较高的科学性与监管适用性。

结论部分可译为：
本研究成功建立并严格验证了一种灵敏、准确且稳健的方法，用于在多种复杂且具有挑战性的食品基质中同时测定8种禁用有机染料，包括Auramine O、Rhodamine B、Chrysoidine G、Methylene Blue、Brilliant Green、Sudan Yellow、Toluidine Red和Sudan Red G。该优化方法将改良型QuEChERS提取与LC-MS/MS相结合，解决了基质复杂性高和高通量分析需求等关键分析难题。所建立方法表现出优异的分析性能，包括高线性关系（R² > 0.999）、低检出限（0.048–2.868 μg kg^?1）和定量限（0.160–9.561 μg kg^?1）、满意的回收率（76.8%–113.1%）以及较高精密度（RSDr < 15%，RSDiR < 22%）。此外，该方法通过能力验证计划得到外部确认，证明其适用于常规监管应用。将该方法用于市场样品分析后获得了一项重要发现：30.8%的榴莲样品中检出Auramine O，浓度范围为1.82–22.6 μg kg^?1。这一令人警惕的结果凸显了禁用工业染料造成的食品掺假问题依然普遍存在，并揭示了其对消费者健康和国际贸易，尤其是农产品出口的特定威胁。总体而言，本研究为食品安全主管部门提供了一种强有力且不可或缺的分析工具，可用于有效监测和控制食品供应链中的非法染料。市场监测所得认识进一步表明，有必要加强警惕并严格执法，以保护公众健康并维护食品产业完整性，尤其是在榴莲等重要农产品全球贸易背景下。