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作者及机构
本研究由Anton Kaufmann、Mirjam Widmer、Kathryn Maden、Patrick Butcher和Stephan Walker共同完成，所有作者均隶属于瑞士苏黎世州官方食品控制管理局（Official Food Control Authority of the Canton of Zurich）。研究于2021年5月27日在线发表在期刊《Food Additives & Contaminants: Part A》上，卷号为38(8)，页码为1350–1363，DOI为10.¹⁰⁸⁰⁄_19440049.2021.1922759。

学术背景
β-激动剂（β-agonists）是一类合成化合物，最初用于治疗呼吸道疾病，但后来被发现具有促进动物生长（提高瘦肉率）的作用。然而，其在畜牧业中的非法使用会导致动物源性食品中残留，可能引发消费者急性中毒（如肌肉疼痛、神经紧张等）。尽管欧盟等地区已禁止此类用途，但新型β-激动剂的涌现和代谢产物的复杂性对检测技术提出了更高要求。
本研究的目标是开发一种统一的高灵敏度方法，能够同时检测20种β-激动剂及其代谢物（如葡萄糖醛酸结合物）在多种动物基质（肌肉、肝脏、血浆、牛奶和尿液）中的痕量残留。该方法需满足欧盟参考实验室（EURL）对检测限和验证标准的要求，并兼顾高通量和低成本。

研究流程与方法
1. 样本制备
- 研究对象：五种基质（肌肉、肝脏、血浆、牛奶和尿液），每种基质通过添加不同浓度的β-激动剂标准品进行验证。
- 水解与提取：样本经高氯酸（20%）和乙腈处理，结合硫酸铵和氯化钠的盐析作用，实现蛋白质沉淀和靶标化合物提取。随后加入碳酸钾调节pH，离心后取有机相。
- 浓缩与净化：有机相加入二甲基亚砜（DMSO）作为“保护剂”，真空离心浓缩后复溶于流动相A（水-乙腈-甲酸混合液）。

1. 仪器分析

   • 色谱条件：采用Kinetex Biphenyl色谱柱（2.1 × 150 mm，2.6 μm），梯度洗脱（0–30%乙腈，10分钟），流速0.4 mL/min。
     
   • 质谱检测：
     
     • 高分辨质谱（HRMS）：使用两种仪器（Sciex X500R Q-TOF和Thermo Q-Exactive Orbitrap），正离子模式电喷雾电离（ESI）。
       
     • 数据采集：全扫描（Full Scan）结合靶向碎片化（PRM），监测母离子及特征碎片（表1列出各化合物的精确质量数和碰撞能量）。
       

2. 方法验证

   • 验证标准：依据欧盟委员会决议98/536/EC，通过加标实验评估定量限（LOQ，0.05–0.5 μg/kg）、回收率（肝脏中平均78%）、日内/日间精密度（RSD <20%）和线性范围。
     
   • 选择性验证：通过监测葡萄糖醛酸代谢物的质量数（如ractopamine-glucuronide，m/z 478.20716），评估水解效率及潜在干扰。
     

主要结果
1. 灵敏度与选择性
- 两种HRMS仪器均能实现痕量检测（LOQ低至0.05 μg/kg），但Orbitrap因更高分辨率（70,000 FWHM）对同量异位素干扰的耐受性优于TOF（35,000 FWHM）。例如，肝脏基质中cimbuterol在0.005 Da窄质量窗口下信号更稳定（图2）。
- 靶向PRM模式显著提升复杂基质（如肝脏）中的选择性，但牺牲了信噪比（图4）。

1. 代谢物监测

   • 在未充分水解的样本中，通过全扫描检测到葡萄糖醛酸结合物（如salbutamol-glucuronide），证实了代谢物的存在（图5）。该方法通过“温和水解+代谢物监测”策略，避免了传统强水解导致的药物降解风险。
     

2. 多基质适用性

   • 所有基质的回收率满足监管要求（70–120%），其中肝脏因基质复杂性表现最差（RSD最高达35.5%），但仍符合标准（表2-3）。
     

结论与价值
1. 科学价值
- 提出了一种通用型检测流程，覆盖20种β-激动剂及其代谢物，解决了传统方法（如免疫亲和或固相萃取）对新型化合物和代谢物检测的局限性。
- 通过HRMS的全扫描与靶向模式结合，实现了高选择性与高灵敏度的平衡，为复杂基质中的痕量分析提供了新思路。

1. 应用价值
   
   • 该方法已被验证适用于欧盟EURL的监管要求，可直接用于食品安全监测。其简单的样本前处理（QuEChERS改良法）和低耗材成本，适合大规模筛查。
     
   • 代谢物监测策略为其他兽药残留研究提供了参考，尤其是针对易形成结合物的化合物。
     

研究亮点
1. 方法创新：首次将温和水解与HRMS代谢物监测结合，避免低估总残留量。
2. 技术对比：系统评估了Orbitrap与TOF在复杂基质中的性能差异，为仪器选择提供依据。
3. 监管合规性：全面覆盖EURL推荐的化合物清单，满足现行法规对检测限和验证的要求。

其他有价值内容
- 研究中发现，离心数据的预处理方式（连续信号vs.质心化）显著影响TOF的结果准确性，这对HRMS的数据处理具有普适性启示。
- 作者公开了详细的质谱参数（表1）和验证数据（表2-3），为方法重现性提供了充分支持。

此报告完整呈现了研究的背景、方法、结果与意义，可供相关领域研究者快速把握其核心贡献。