畜禽养殖中,抗生素主要用于治疗各种细菌感染或致病微生物感染类疾病,它们作为疾病防治的重要手段,适量、合理使用能够有效控制畜禽感染性疾病的传播,还能在一定程度上促进动物的生长和发育,提高饲料的转化效率,增加养殖效益[1]。然而,抗生素的广泛应用也带来了一系列严重的负面影响[2]。过度和不当使用抗生素会导致细菌逐渐产生耐药性[3-4],加大了畜禽疾病的治疗难度。此外,抗生素在畜禽肉中的残留也会对食品安全构成威胁,长期食用含有抗生素残留的畜禽肉,可能会对人体健康造成潜在危害[5]。

液相色谱串联质谱法是目前兽药残留检测的常用技术[6-7],可以分离和检测大多数兽药相关物质。其中,液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱法是一种具有较高准确性的串联质谱法[8]。相比其他方法,它的扫描速度快,分离效率高,且能够结合软件分析提高检测物质的精确度,在此基础上衍生的超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱(ultra performance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry, UPLC-Q-TOF-MS/MS)技术具有更高的选择性和监测大量化合物的能力[9]。在食品安全领域,UPLC-Q-TOF-MS/MS技术已应用于农药、兽药以及生物毒素等的筛查鉴定[10-12]。ORTELLI等[13]利用该技术建立了原料奶中150种兽药残留的筛查,并成功应用于70个未知样本的检测。

GNPS(global natural products social molecular networking)是基于全球130 多个国家,数万名科学家共建的分子网络数据库云平台,是一个开放的串联质谱数据库,可以通过多种策略和方法来识别MS/MS数据集中观察到的特征峰所代表的化合物。在相同的质谱条件下,结构类似的化合物会产生相似的质谱碎片离子,GNPS可以使用特征提取算法从样品中提取化合物的质谱特征,之后通过余弦相似度与其他质谱信息进行比较,当相似度高于设定阈值时,它们就会在分子网络中连接在一起,整合为一种可视化的分子网络图谱,该图谱可以清晰显示出样品中所有二级质谱中检测到的全部碎片离子以及这些碎片离子之间的相互关系,而这些二级质谱的分子网络图来源于二级质谱数据,因此相同类别化合物或者相类似结构化合物分子在共用的一个分子网络中以谱图形式展现时,会出现在网络中聚集成簇的特征,通过这一特征就可以轻易辨别相关化合物[14]。因此,通过GNPS平台能够对已知或者未知化合物及其类似物进行鉴定,同时还可以自动分析分子网络中的化合物。

GNPS 平台利用MS/MS数据对化合物进行注释,允许具有高度相似的质谱的节点组成簇,有助于化合物的结构可视化研究[15]。利用UPLC-Q-TOF-MS/MS结合GNPS分子网络技术可以快速识别复杂混合物中的天然化合物,并且有助于新颖天然产物的发现,在分析非靶向质谱数据方面具有巨大的应用价值[16]。CHENG等[17]同时对小黑药的根、茎、叶和花4个部分的次级代谢物进行分析,发现不同的植物器官中次级代谢物组成有明显差异。在兽药残留检测领域,通过构建分子网络,可以实现兽药残留成分的准确鉴定,甚至包括一些传统方法难以检测的微量成分,这种高度灵敏性和准确性也使得兽药残留检测更加可靠和有效[18]。

本研究将UPLC-Q-TOF-MS/MS与GNPS分子网络技术相结合,准确识别了畜禽肉中的21种抗生素类兽药残留成分,该方法可以实现对兽药残留的快速、准确和高效监测。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甲醇、乙腈、甲酸,色谱纯,德国Sigma公司;无水硫酸钠、无水硫酸镁,分析纯,国药集团化学试剂有限公司。

标准品:磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺噻唑、呋喃它酮代谢产物AMOZ、环丙沙星、恩诺沙星、呋喃它酮、呋喃西林、呋喃妥因、呋喃唑酮、达诺沙星、沙拉沙星、二氟沙星、氟罗沙星、司帕沙星、诺氟沙星、培氟沙星、氧氟沙星、洛美沙星,纯度>99%,阿尔塔科技有限公司。

牛肉、鸡肉、猪肉、鱼肉4种基质样品,当地农贸市场。

1.2 仪器与设备

Waters SYNAPT G2-Si HDMS型超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱仪,美国Waters公司;5804R型台式高速冷冻离心机、5430R型台式冷冻离心机,德国Eppendorf公司;N-EVAP型氮吹仪,美国Organomation 公司;ME204E型电子天平,瑞士Mettler Toledo公司;IKA-3型旋涡混合器,德国IKA公司。

1.3 实验方法

1.3.1 混标溶液配制及稀释

精准称取5 mg兽药,用甲醇溶解并定容至10 mL,制成质量浓度为500 mg/mL的标准中间液。其中喹诺酮类兽药加入少量甲酸助溶。吸取每种兽药标准品中间液1～50 mL棕色容量瓶中,用甲醇定容至50 mL得到浓度为10 mg/mL的混标中间溶液。再用甲醇将混标中间溶液梯度稀释至适当浓度,-20 ℃下避光保存。

将混标溶液用乙腈分别稀释成1、0.8、0.5、0.25、0.1、0.05、0.025、0.01、0.005、0.002 5、0.001、0.000 5、0.000 1、0.000 01、0.000 001 mg/mL的混标溶液,待后续检测实验。

1.3.2 基质样品的提取与净化

1.3.2.1 基质样品前处理

称取适量基质样品加适量比例的去离子水复水30 min,复水后得到相当重量的新鲜样品,用手持匀浆机对复水样品进行均质操作。

1.3.2.2 基质样品提取

称取2.5 g均质后的样品置于50 mL离心管中,加入10 mL 90%体积分数乙腈水溶液(含有0.1%甲酸),快速涡旋振荡5 min,超声提取5 min。超声后于4 ℃,6 000 g/min离心2 min。离心结束后立即取出全部上清液待净化。

1.3.2.3 基质样品的净化

基质样品均采用QuEChERS净化流程,将离心后的提取液全部转移至净化管中,涡旋混合1 min后,于4 ℃,6 000 r/min离心2 min,取出4 mL上清液,在40 ℃水浴条件下氮吹至0.5 mL,用流动相定容至1 mL,过0.22 mm微滤膜存至液相小瓶,待分析。

1.3.3 色谱条件

色谱柱:Agilent EC-C18色谱柱(4.6 mm×100 mm,2.7 μm);柱温:35 ℃;流速:0.3 mL/min;流动相A为0.1%(体积分数)甲酸-水溶液,B为乙腈;进样体积:5 μL;洗脱方式为梯度洗脱,经优化后的洗脱程序见表1。

1.3.4 质谱条件

Waters SYNAPT G2-Si HDMS飞行时间质谱检测仪配备电喷雾离子源(electrospray ion source,ESI)。数据采集通过fast-DDA采集模式在正离子模式下进行。最终质谱条件设定为:干燥气流量12.0 L/min,干燥气温度350 ℃,毛细管电压3 500 V。Fast-DDA模式下的参数设置为:质量扫描范围m/z 50～1 700 Da,MS扫描速率3 s,MS/MA扫描速率2 s,单次MS扫描中的MS/MS扫描的数量5个,碰撞能设置为采用固定碰撞能量45 V。

1.3.5 化学标准品及基质样品分子网络的构建

1.3.5.1 质谱数据格式转化

使用ProteoWizard平台中的MS Convert工具将兽药标准品及基质样品的质谱数据文件转换为.mzXML格式文件。

1.3.5.2 化学标准品数据库的构建

将经过数据格式转换得到的.mzXML格式文件导入Mzmine3.0软件中,利用软件中自带的分子裂解计算器,结合标准品的分子式,计算得到母离子的分子量。根据母离子分子量,设置筛选条件m/z tolerance 为0.001 0 Da或5.000 0 ppm,得到特定母离子的总离子流图。根据离子强度筛选离子强度最高的峰,得到该质谱信号的扫描点数。然后在GNPS网站上的GNPS Spectrum Library Knowledgebase板块,选择Add Your Spectrum工作流,选择相应标准品的.mzXML文件,填写相应标准品名称、质谱检测器信息、scan number、母离子质量等信息,以构建标准品的数据库。

1.3.5.3 分子网络的构建

将兽药标准品以及基质样品的mz.XML文件通过WinSCP 客户端上传到GNPS网站中,构建分子网络(molecular networking,MN)。GNPS 的参数如下:Precursor Ion Mass Tolerance 为 0.2 Da;Fragment Ion Mass Tolerance 为 0.02 Da;其他参数采用默认值。使用 Cytoscape v3.8.2 软件对 GNPS 分析结果进行可视化分析。

1.3.6 化学标准品的二级质谱裂解规律分析

将GNPS网站上鉴定出的兽药二级质谱信息导出为.mgf格式,将.mgf格式文件导入srius 4.0.1并选择加合离子形式。

2 结果与分析

2.1 基于UPLC-QTOF-MS/MS方法的建立

2.1.1 定性分析

通过UPLC-Q-TOF-MS/MS 对兽药化学混标进行检测,得到各兽药标准品的信息见表2,结合各兽药标准品的CAS号、名称、分子式,在Cytoscape软件中同步建立本方法数据库。

2.1.2 测定低限和线性情况

21种兽药标准品配制成一系列浓度的混合标准溶液,以质量浓度(x)为横坐标,质谱响应(y)为纵坐标绘制标准曲线,21种兽药标准品的线性方程、相关系数、线性范围和测定低限结果如表3所示。得到线性回归方程的相关系数R2为 0.988～1.000,线性检测范围为1～1 000 ng/mL。通过空白基质加标的方式获得21种兽药的测定低限为0.2～2.0 ng/mL。

2.1.3 化学混标的稳定性测试

通过日间稳定性和日内稳定性评估方法的稳定性,测定结果以相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)表示,结果如表4所示,对于日间稳定性,在100 ng/mL 添加水平下进行连续3天重现性实验,结果表明21种兽药标准品的RSD均不超过5%,其中恩诺沙星日间RSD<1%。对于日内稳定性,在100 ng/mL添加水平下进行日内3次重复性实验,结果表明21种兽药标准品的RSD均不超过15%,其中恩诺沙星日内RSD<3%。日内及日间稳定性结果表明UPLC-QTOF-MS/MS 测定方法稳定性较高,能够满足检测要求。

2.2 化学标准品的二级质谱裂解规律

2.2.1 磺胺类药物的二级质谱裂解规律

UPLC-Q-TOF-MS/MS正离子模式下测得各有关物质母离子的准确质量与碎片离子组成,推测4个磺胺类化合物的基本裂解途径见图1～图4。

磺胺嘧啶属于磺酰胺类药物,以苯磺酰胺为基本母核,而酰胺基N上连接不同的基团[19]。近年来有诸多文献对磺酰胺类化合物的质谱碎裂机理进行了详细报道[20-21]。由于磺胺类化合物结构的相似性,在ESI正离子模式下,磺胺类药物产生的基本碎片离子具有高度的相似性。当碰撞能量为45V时,通过类似的裂解途径磺胺类化合物产生的碎片离子主要有m/z 108.044、m/z 92.05、m/z 92.05、m/z 65.039。4种磺胺类化合物基本的碎裂途径是S—N键先断裂形成对氨基苯磺酰阳离子,由于苯环对位氨基的共轭作用,促使氧原子发生亲和攻击导致C—S键发生断裂,最终导致中性分子SO丢失,进一步裂解产生m/z 80.05、m/z 92.05以及m/z 65.039的碎片离子。

2.2.2 喹诺酮类药物的二级质谱裂解规律

喹诺酮类化合物基本结构中含有多个N原子和O原子,在正离子模式下,容易得到一个质子,形成[M+H]+的准分子离子峰,碰撞诱导解离后产生特征碎片离子,根据各子离子的精确质量数以及分子式可确证其结构,进一步对各喹诺酮类化合物的质谱裂解规律进行分析。表2中所列的氧氟沙星、二氟沙星、沙拉沙星、诺氟沙星、环丙沙星、培氟沙星以及恩诺沙星这7 种氟喹诺酮化合物结构相似,因此裂解规律有一定相似性,但每种化合物的碎裂方式又存在细微的差别(图5～图11)。通过比较各化合物结构信息和质谱信息可以发现发现它们在软电离状态下均存在[M+H-H2O]+的碎片离子峰,由于—COOH是该类化合物的活性基团,推测是由于电荷诱导羧基中的C—O 单键发生断裂中性丢失一分子H2O形成。此外,它们在软电离状态下还普遍存在中性丢失CO2、H2O、HF和CO的裂解途径。

根据GNPS分子网络分析结果可看出,二氟沙星分别与氧氟沙星以及沙拉沙星的裂解途径具有更高的相似度。在丢失中性碎片H2O后,二氟沙星丢失一分子CO,哌嗪环断裂重排失去一中性分子N甲基乙烯胺而形成,相似的途径,沙拉沙星则是丢失一分子CO,哌嗪环断裂重排失去一中性分子乙烯胺而形成m/z 299 的碎片,之后则进一步丢失一份子HF,形成m/z 279.02,而氧氟沙星则是在脱下H2O后直接脱掉一分子HF。

相比于其他几种喹诺酮类化合物,诺氟沙星与环丙沙星的裂解途径相似度更高。丢失一分子H2O后,二者的哌嗪环均断裂重排并丢失一分子乙烯胺,不同的是4-喹啉酮环上分别丢失一个乙基与环丙基,最终形成m/z 321.056的碎片,之后进一步失去一分子CO,形成m/z 203.06的碎片。二者碎裂均产生m/z 205.07的碎片,但诺氟沙星是在丢失H2O后由m/z 302.128碎片哌嗪环断裂并失一分子CO形成的;而环丙沙星的m/z 205.07的碎片则可能是先由碎片m/z 314.121的哌嗪环断裂并丢失一分子乙胺及CO分子形成m/z 245.018的碎片,之后再进一步失去一分子环丙胺形成的。

培氟沙星与恩诺沙星的裂解途径有6个相同的质谱碎片:m/z 286.096、m/z 204.076、m/z 174.067、m/z 203.062、m/z 72.081、m/z 70.066、m/z 56.06,但它们的产生途径存在差异。

此外,喹诺酮类化合物碎裂最终产生小分子碎片主要包括m/z 84.081、m/z 70.065、m/z 72.081、m/z 56.06、m/z 58.06,但裂解途径上存在差异。总体来说,几种喹诺酮化合物裂解途径类似,产生的主要碎片离子多数由取代基的裂解产生,均涉及脱羧以及哌嗪环的碎裂重排。

2.3 兽药标准品与基质样品的分子网络分析

根据对上述兽药化合物二级质谱裂解规律的研究,发现不同种类的兽药化合物化学结构以及其碎裂方式是完全不同的,同类型的兽药化合物其主要裂解途径是类似的,进而产生相似的二级质谱碎片。因喹诺酮类兽药其自身化学结构的差异,同类化合物裂解产生的二级质谱碎片也存在差异。基于GNPS平台中的分子网络可视化工具,兽药化合物的二级质谱裂解碎片的相似性以及差异性可以通过分子网络图直观地表现出来。而每种兽药都具有独特的二级质谱碎片模式,基于多二级质谱碎片的分析方法能够准确地区分兽药分子以及兽药分子与基质组分。

建立兽药标准品与牛肉、鸡肉、鱼肉、猪肉4个基质样品的分子网络(图12),网络中共包含590个节点,节点代表分子,各节点之间由不同粗细的线段相连接,而这些线段代表这些分子之间相互作用的强弱。兽药标准品与4个基质样品的质谱碎片共聚集成44个簇,即兽药标准品的二级质谱信号与个别基质组分存在一定的相似性。根据分子网络注释结果,共鉴定出21种兽药标准品,其中13种兽药标准品分别聚集为5个簇。基于本研究在GNPS网站中建立的标准品信息库(1.3.5.2节),可以将GNPS分子网络鉴定的结果与标准品信息库中的质谱信息进行比对,从而验证鉴定结果的准确性。

2.4 兽药残留筛查

准备12个鱼肉盲样样品及12个猪肉盲样样品,建立GNPS分子网络(图13)对鱼肉1～12号以及猪肉13～24号样品进行筛查,在24个盲样样品中共检测到10种兽药残留,详见表5。在5种鱼肉样品中分别检测到5种磺胺类兽药,在6个猪肉样本中检测到2种喹诺酮类药物以及一种磺胺类药物,其中恩诺沙星在4份猪肉样本中检出。值得注意的是,在猪肉以及鱼肉中分别检出白环菌素、阿奇霉素、terpestacin 3种兽药阳性,分别是猪肉24号白环菌素阳性,鱼肉5号、6号阿奇霉素阳性,鱼肉10号、11号terpestacin阳性,而这3种兽药不包含在表2中建立的标准品数据库中,说明基于GNPS强大的数据库,可以实现畜禽肉中兽药残留的快速高通量筛查。

3 结论与讨论

GNPS分子网络技术能对化合物及其类似化合物或者化合物的家族进行可视化展示,对各种不同来源种类样品的质谱数据及单个或者多个数据集进行综合解析,在未知样品物质组成的情况下自动收集整理众多的二级质谱质谱图,在大数据的分析方面富有成效。

本研究建立了一种UPLC-Q-TOF-MS/MS结合GNPS分子网络技术对畜禽肉中抗生素类兽药残留的检测方法,同时适用于猪、鱼、牛、鸡肉中5种磺胺类、5种硝基呋喃类以及11种氟喹诺酮类兽药残留检测。通过验证,该方法准确度、精密度良好,能够快速、准确地测定畜禽中的21种兽药残留。

基于GNPS分子网络中兽药标准品以及基质样品的二级质谱信息,探究不同种类兽药的质谱裂解规律,发现每种兽药都表现出特有的碎裂模式,说明基于多二级质谱碎片的分析方法能够准确区分不同种类的兽药分子以及兽药分子与基质组分。同时,部分兽药分子的二级质谱信号信号与个别基质组分之间也存在相似性,通过分子网络的可视化分析功能可以更直观表现兽残的检测结果。值得注意的是,在对鱼肉以及猪肉的24个盲样样本进行筛查时发现,有3种兽药分子不包含在之前建立的标准品信息库中,说明依托GNPS分子网络强大的云平台数据库可以对样品进行深度挖掘,并准确识别兽残成分。这种大规模的数据处理能力能够在短时间内高准确度完成大量信息的检测,可以为畜禽养殖中兽药残留检测提供新的检测方向数据支持,具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] GUO W, QIU M, PU Z H, et al.Geraniol-a potential alternative to antibiotics for bovine mastitis treatment without disturbing the host microbial community or causing drug residues and resistance#13[J].Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 2023, 13:1126409.

[2] GUARDONE L, TINACCI L, ARMANI A, et al.Residues of veterinary drugs in fish and fish products:An analysis of RASFF data over the last 20 years[J].Food Control, 2022, 135: 108780.

[3] 孟祥宇, 王建莉, 黄丹阳, 等.外膜蛋白OmpU对副溶血弧菌耐药性的影响[J].食品与生物技术学报, 2023, 42(12):62-71.MENG X Y, WANG J L, HUANG D Y, et al.Effect of OmpU on antibiotics resistance of vibrio parahaemolyticus[J].Journal of Food Science and Biotechnology, 2023, 42(12):62-71.

[4] 赵燕妮, 武若冰, 余瑞, 等.代谢组学在食源性致病弧菌研究中的应用进展[J].食品与发酵工业, 2023, 49(22):311-317.ZHAO Y N, WU R B, YU R, et al.Application of metabolomics in the study of foodborne pathogenic Vibrio spp.[ J].Food and Fermentation Industries, 2023, 49(22):311-317.

[5] AKHTER S, BHAT M A, HASHEM A, et al.Profiling of antibiotic residues in soil and vegetables irrigated using pharmaceutical-contaminated water in the Delhi stretch of the Yamuna river, India[J].Water, 2023, 15(23): 4197.

[6] PARMAR J K, CHAUBEY K K, GUPTA V, et al. Assessment of various veterinary drug residues in animal originated food products[J]. Veterinary World, 2021, 14(6):1650-1664.

[7] XU J, YANG M, WANG Y H, et al. Multiresidue analysis of 15 antibiotics in honey using modified QuEChERS and high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2021, 103:104120.

[8] PEDERSEN M, HAKME E, NINGA E, et al. Analysis of veterinary drug- and pesticide residues in pig muscle by LC-QTOF-MS[J]. Food Control, 2023, 148:109656.

[9] ANUMOL T, LEHOTAY S J, STEVENS J, et al.Comparison of veterinary drug residue results in animal tissues by ultrahigh-performance liquid chromatography coupled to triple quadrupole or quadrupole-time-of-flight tandem mass spectrometry after different sample preparation methods, including use of a commercial lipid removal product[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2017, 409(10):2639-2653.

[10] PAN H Q, ZHOU H, LAN L, et al.An enhanced approach for targeted multi-residue screening of pesticides in complex herbal medicines by ultra high-performance liquid chromatography tandem ion mobility/quadrupole time-of-flight mass spectrometry[J].Arabian Journal of Chemistry, 2023, 16(8):105007.

[11] LI X W, CHI Q C, XIA S J, et al.Untargeted multi-residue method for the simultaneous determination of 141 veterinary drugs and their metabolites in pork by high-performance liquid chromatography time-of-flight mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A, 2020, 1634:461671.

[12] 赵希娟, 庞雯辉, 谭涛, 等.UPLC-Q-TOF-HRMS技术结合SWATH采集方法同时测定柠檬果实中26种生物活性成分的含量[J].食品与发酵工业, 2022, 48(23):306-314.ZHAO X J, PANG W H, TAN T, et al.Simultaneous determination of 26 bioactive components in lemon fruits based on UPLC-Q-TOF-HRMS and SWATH acquisition mode[J].Food and Fermentation Industries, 2022, 48(23):306-314.

[13] ORTELLI D, COGNARD E, JAN P, et al.Comprehensive fast multiresidue screening of 150 veterinary drugs in milk by ultra-performance liquid chromatography coupled to time of flight mass spectrometry[J].Journal of Chromatography B, 2009, 877(23):2363-2374.

[14] 覃舒然, 刘海翠, 李大山, 等.质谱分子网络在天然产物结构研究中的应用[J].天然产物研究与开发, 2022, 34(11):1978-1987.QIN S R, LIU H C, LI D S, et al.Application of mass spectrometry molecular networking in the study of natural product structure[J].Natural Product Research and Development, 2022, 34(11):1978-1987.

[15] CARRIOT N, PAIX B, GREFF S, et al.Integration of LC/MS-based molecular networking and classical phytochemical approach allows in-depth annotation of the metabolome of non-model organisms-The case study of the brown seaweed Taonia atomaria[J] Talanta, 2021, 225:121925.

[16] HUO C, NGUYEN Q N, ALISHIR A, et al.Global natural products social (GNPS)-based molecular-networking-guided isolation of phenolic compounds from ginkgo biloba fruits and the identification of estrogenic phenolic glycosides[J].Plants, 2023, 12(23):3970.

[17] CHENG X R, ZHAO W, DONG W L, et al.Chemical space charting of different parts of Inula nervosa Wall:Upregulation of expression of Nrf2 and correlated antioxidants enzymes[J].Molecules, 2020, 25(20):4789.

[18] CHENG X R, MA J H, AMADOU I, et al.Electrophilic components from Xiaoheiyao (rhizomes of Inula nervosa Wall.) alleviate the production of heterocyclic aromatic amines via creatinine inhibition[J].Food Chemistry, 2023, 404(PtA):134561.

[19] JANSOMBOON W, BOONTANON K S K, BOONTANON N, et al.Monitoring and determination of sulfonamide antibiotics (sulfamethoxydiazine, sulfamethazine, sulfamethoxazole and sulfadiazine) in imported Pangasius catfish products in Thailand using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry[J].Food Chemistry, 2016, 212:635-640.

[20] XIANG Z.Mechanism of SO2elimination from the aromatic sulfonamide anions:A theoretical study[J].Computational and Theoretical Chemistry, 2012, 991:74-81.

[21] 张海燕, 刘鑫, 严华, 等.天然同位素信息在多级质谱裂解规律解析中的应用:以磺胺类化合物为例[J].质谱学报, 2013, 34(5):300-307.ZHANG H Y, LIU X, YAN H, et al.Elucidation tandem mass fragment pathway by isotopic ion ratio and accuracy mass measure—An example in sulfanilamide[J].Journal of Chinese Mass Spectrometry Society, 2013, 34(5):300-307.

Detection method of antibiotic veterinary drug residues based on ultra performance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry combined with GNPS molecular network

WANG Wei1,2, REN Liqiu3, FANG Zhijuan1,2, HU Wentao1,2, ZHANG Fen1,2, ZHANG Xuejing1,2, ZHAO Ziwei3, MA Jiahui3, LI Xiaoqin1,2*, CHENG Xiangrong3*

1(Suzhou Institute for Food Control, Suzhou 215100, China)2(Laboratory of Food Safety Rapid Detection Technology and Product Evaluation Center for Jiangsu Province Market Regulation, Suzhou 215100, China)
3(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

ABSTRACT To investigate the high throughput detection method of veterinary drug residues, ultra performance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry (UPLC-Q-TOF-MS/MS) was used to detect livestock and poultry matrix samples and 21 standard veterinary drugs.The retention time and characteristic fragment ion mass spectra of each standard veterinary drug were obtained.The linear equation, correlation coefficient, linear range, and limit of detection were obtained.Based on the GNPS (global natural products social molecular networking) website, the secondary mass spectrometry cleavage of veterinary drugs was further explored, and the structure of the compound was analyzed and confirmed.Results showed that the cleavage pattern of the same type of veterinary drug molecule was similar, and the rapid high throughput screening of veterinary drug residues in livestock and poultry meat could be realized based on the secondary mass spectrometry lysis fragments of veterinary drug molecule.According to UPLC-Q-TOF MS/MS and GNPS molecular network technology, 10 drugs were detected positive in 24 matrix samples of pork and fish, and 3 positive drugs were not included in the established standard veterinary drug information database.Indicating that compared with the conventional detection methods, UPLC-Q-TOF MS/MS combined with GNPS molecular network technology can realize the identification of veterinary drug residues in livestock and poultry meat quickly and accurately, and it can also find unknown veterinary drugs.

Key words veterinary drug residues; mass spectrometry fragmentation pattern; GNPS molecular network; ultra performance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.039835

引用格式：王伟,任丽秋,方志娟,等.超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱结合GNPS分子网络技术检测抗生素类兽药残留[J].食品与发酵工业,2024,50(24):321-330.WANG Wei,REN Liqiu,FANG Zhijuan, et al.Detection method of antibiotic veterinary drug residues based on ultra performance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry combined with GNPS molecular network[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(24):321-330.

第一作者：硕士,高级工程师(成向荣副教授和李晓芹高级工程师为共同通信作者,E-mail:cheng-xiangrong@hotmail.com;lxq20122@163.com)

基金项目：江苏省市场监督管理局科研项目(KJ21125028);苏州市科技计划项目(SS202121);苏州市科技计划项目(SS202143)

收稿日期：2024-05-10,改回日期:2024-06-24