食品密碼的檢定科學
103/08/25
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彭文平｜
國立東華大學物理學系
何彥鵬｜
國立東華大學物理學系
「民以食為天」，在中國人的觀念裡，什麼都可以入口，食品安全的把關就成為公部門執行要點項目。近年來，食品業一直發生摻偽事件，為了解食品是否摻偽，違反法定標準，導致傷害國人健康，這是就需要仰賴質譜儀科技進行檢測，對食品進行分子密碼的科學檢定。知名周刊曾報導的牛奶殘留抗生素事件，引發大眾對飲用牛奶的憂慮，報導中檢驗者是以氣相層析質譜法(GC-MS)，分析牛奶的抗生素殘留，但是對某些抗生素的分析，許多學者認為，氣相層析法(GC)並不是適當的方法。
主要是胺基甘醣體(aminoglycoside)這類抗生素沒有發色團，而且具熱不穩定性，因此只用高效液相層析(HPLC)、氣相層析和氣相層析質譜儀，來檢測牛奶是否具有非法添加的抗生素，是非常困難的。比較可靠的作法是採用液相層析質譜儀來分析，樣品經過前處理後，透過碳18(C18)的管柱做液相層析分離，並經電灑法得到正離子，離子被導入三重四極柱式質譜儀，以多重反應偵測來做定量分析，即可以得知牛奶中定量量測是否含有58種抗生素，它們分屬在八類不同的抗生素(如penicillins, cephalosporins, sulfonamides, macrolides, lincosamides, aminoglycosides, tetracyclines 和 quinolones)，其中青黴素(penicillins)的檢出極限為4μg/kg (0.004 ppm)。
環境的污染使得食品中有許多微量化學物質，例如全氟化物(perfluorinated compounds, PFCs)是工廠在製程中所加入的化學物質，這些化學物質流入河川，汙染河水以及其中生物，目前中國大陸在人的血液、自來水、淡水魚類及海產中，都有偵測含有全氟化物。另外，日常用品像披薩盒與微波爆玉米花袋子等各種防油紙袋，也曾發現含有全氟辛酸(PFOA)。
美國環保署測試發現，這類化合物可在人的身體內存留多年，而且動物實驗證實，此類化合物會造成腫瘤。檢測全氟化物(perfluorinated compounds, PFCs)的定量分析，樣品須由電灑法產生的負離子，再經質譜儀分析後，可得到[M−H]−全氟辛烷磺酸 (PFOS, m/z 499)、 [M−H]−全氟辛酸(PFOA, m/z 413)和全氟辛烷磺酰胺(PFOSA, m/z 498)，這幾個前導離子可以經由二次質譜分析確認，並和樣品濃度做關聯，其偵測極限約在1pg/g – 1 ng/g 之間。
要量測樣品中的已知物，設定固定的偵測掃描模式並不是一件難事，可是若要從諸多的樣品中，檢驗出有無摻偽，並訂出其量的多少，這就像亂槍打鳥般，困難度相當高，能否有一個普適性的定量分析，這部分仍待時日研究。
另外，大氣游離法因為不需要樣品前處理，可以直接在大氣壓下將樣品分子游離，因此，可以直接量測樣品是否有摻偽，但是以大氣游離法做定量測量，目前仍是一個很大的挑戰。要做到現場的量測，微型化質譜儀是一個必須的設備，這個微型化質譜儀的發展正在進行中，目前機器可以做到約十公斤左右的重量，但在靈敏度和解析度的性能上，和商用質譜儀器仍有不小的差距，希望有朝一日能做到如手機般的大小，攜帶方便，讓檢測人員或一般人直接現場檢測，並得到分析結果。
面對未來的食安挑戰，現階段仍需持續投入經費，研發更靈敏的質譜儀器設備，發展可攜帶的微型化質譜儀，開發新的游離及檢驗方法，提升檢驗技術能力，建立自動比對可疑樣品的程式資料庫，方能杜絕廠商的投機心理，打造一個「食」的安全環境。（本文由科技部補助｢犯罪問題新媒體科普傳播實作計畫｣執行團隊撰稿/2014/07）
責任編輯：王曉玲｜青少年團契輔導
呂昕禹｜國立台灣大學生命科學系
審校：李大興｜國立東華大學物理學系
