随着人们物质水平的大幅度提高,人们对食品安全越来越重视,对有机食品的需求也日益增大。有机食品通常指在生产过程中不使用农药、化肥、生长调节剂、抗生素、转基因技术的食品。然而蔬果叶菜等植物在施用过农药后,尤其在一定的农药喷洒安全间隔期后,农药已经降解及被植物代谢掉,以现有的农药检测手段和检测指标,只能检测其是否有农药残留,而无法判断其是否使用过农药。因此,为了对有机食品的农药监测及有机食品的认证提供新的检测思路和判断指标,本论文首次基于代谢组学来筛选植物经过农药暴露并间隔一定的安全间隔期后的差异化合物,并将其作为农作物经过农药暴露的关键标志物。本论文实验样本选择了叶菜类(苋菜)、苗类(豌豆苗)、果蔬类(樱桃番茄、秋葵)三类植物,分别经过有机磷类(毒死蜱、乐果)、氨基甲酸酯类(灭多威)和拟除虫菊酯类(甲氰菊酯)三类农药暴露后,间隔7天和30天采集,提取其小分子代谢物,在高分辨飞行时间质谱平台上测,并通过多元数据分析处理方法筛选出农药暴露的关键标志物,并进行鉴定。再使用标准对照品,在三重四极杆质谱上建立该标志物的MRM(多重反应监控模式)定量分析方法,以验证标志物的有效性。最后通过ROC分析,确定该候选标志物判断植物是否经过农药暴露的判定阈值。本实验选用甲基叔丁基醚(MTBE):甲醇:水系统,通过响应面法来进行提取剂比例优化实验经过响应面分析得到的最佳提取剂比例为甲基叔丁基醚料液比(V:W)6;超纯水料液比(V:W)14.5;甲醇料液比(V:W)8。为通过植物代谢组学实验进行相关研究提供了可行的样品前处理方案。对320例经过农药暴露的和80例未经暴露农药的农作物样本的数据进行多元数据分析,根据代谢物火山图中各代谢物的分布特征,并结合代谢PLS-DA的VIP值,分别选择4种农药暴露不同农作物、不同安全间隔期中VIP>1,FC>2的代谢物作为差异代谢物,再通过维恩分析筛选出11个四种农药暴露所共有的差异代谢物,作为满足多种农作物、多种农药、不同安全间隔期的农药暴露潜在标志物。根据其质谱图信息,通过质谱库搜索比对后,鉴定出其中精确质量数为m/z 287.0553(特征性碎片离子为m/z 213.0565、m/z 153.1029、m/z 121.1286)的差异代谢物为山萘酚,并根据其标准品进行验证。由于4种农作物中的山奈酚经过农药暴露后均出现不同程度的显著减少,为确定不同农作物中通过山奈酚含量判定是否经过农药暴露的阈值,通过三重四极杆质谱建立了山萘酚的MRM定量检测方法。检测线性范围10~2000μg/kg,R~2=0.996;检出限(LOD)为0.1μg/kg(S/N=3.3),定量限(LOQ)1μg/kg(S/N=10)不同基质的加标回收率皆大于90%,日内CV与日间CV均小于10%。标品和加标样品中的定量离子对与定性离子对的离子比率大于50%,以上数据说明该方法稳定可靠,满足定量的要求。对样品中的山奈酚含量定量分析后,通过ROC分析确定的判定阈值在樱桃番茄中为30.78μg/kg,在苋菜为5.05μg/kg;在黄秋葵中为227.23μg/kg;在豌豆苗中为2004.18μg/kg。以此为判定阈值在4种农作物的验证样本中判定的准确率均大于80%,说明该方法准确可靠。综上所述,本研究筛选并鉴定出了三类植物中三类农药暴露经过不同安全间隔期的共有农药暴露候选标志物为山奈酚,并确定了其在4种植物中的判定阈值。据我们所知这是首次将代谢组学技术应用到农药暴露标志物的筛选中,不仅筛选出了全新的农药暴露候选标志物,为有机食品的农药暴露情况提供了新的检测依据,为生产中全程监控农药的使用情况打下了一定基础,而且本研究所采用的方法和策略也为其它表征食品安全风险的新标志物的筛选提供了参考。