飞行时间质谱具有采集速度快、灵敏度高、质量准确度高、分辨率高和m/z范围宽等优点,现已用于药物的快速筛查以及药物的降解代谢方面的研究。抗生素在畜牧业中起着举足轻重的作用,抗生素的滥用导致的各种药物残留给人类健康带来了很大的危害。近年来,对抗生素的筛查检测逐渐成为热点,几年前的“三聚氰胺”事件已引起人们对食品安全的高度重视。青霉素等抗生素在奶牛养殖业的滥用,其残留对食品安全具有潜在的危险性。因此,饲料和食品中抗生素残留检测和“无抗奶”的鉴定对于人类健康极为重要。“解抗剂”β-内酰胺酶的违规使用给乳制品中青霉素残留检测鉴定带来困扰。本课题主要为饲料和食品中抗生素快速筛查与准确定量建立了液相色谱-飞行时间质谱高通量、多种类、多残留、高灵敏分析新方法;考察了水溶液中青霉素降解和酶解规律及克拉维酸和舒巴坦的抑酶作用;首次探明了牛奶中青霉素降解和酶解规律,提出了牛奶中青霉素代谢途径;利用制备色谱、质谱、红外光谱和核磁共振谱分别制备和表征了可作为标准物和标示物的青霉素降解产物-脱羧青霉素噻唑酸。本论文成果为食品安全检测和评价提供了方法学基础,具有重要的理论意义和实用价值。本文的主要内容如下:1、介绍了飞行时间质谱技术的原理,并对飞行时间质谱技术在食品安全、抗生素降解、环境监测、生物大分子分析等领域的应用进行了综述。2、优化了全自动快速溶剂萃取鸡饲料、猪饲料和鱼饲料中23种抗生素兽药的条件。在优化的超高效液相色谱-四级杆-飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)条件下,自建了包括这些抗生素兽药母离子的保留时间、精确质量、元素组成和同位素等信息的数据库。对各种饲料进行QTOF-MSE扫描及数据采集,依据自建的数据库,采用MassLynx ChromLynx软件进行快速筛查辨别,并采用标准品比对或二级质谱图比对发现的阳性目标化合物进一步加以确认。所建立的快速溶剂萃取-UPLC-QTOF-MS方法用于饲料中23种限用或禁用的抗生素兽药检测具有良好的线性范围、检出限、精密度和准确度。检测结果发现,所购商品兽药均为三种以上限用抗生素的混合物,商品兽药中有效抗生素成分与标注的有效抗生素成分差异较大。有些饲料中还发现含有禁用的呋喃唑酮、利巴韦林和地美硝唑。该方法可用于饲料中抗生素残留的快速筛查、确认和定量。3、采用超高效液相色谱-四级杆-飞行时间质谱(UPLC-QTOF/MS)技术,建立了一种简单快速的同时测定蜂蜜中兽药多种类、多残留分析方法。研究对象包括林可霉素类、大环内酯类、磺胺类、喹诺酮类、四环素类、β-内酰胺类、硝基咪唑类、氨基糖苷类和激素类等14类90种兽药。样品用改进的quechers法处理效果良好,无需进一步净化。通过acquityuplc?behc18色谱柱进行分离,以0.1%(v/v)甲酸水和乙腈作为流动相进行梯度洗脱。利用analyst?tf1.6软件建立了90种兽药高分辨二级质谱数据库和相应的4张不同碰撞能量的二级质谱图,对药物残留进行筛查和确证。考察评价了方法的线性、灵敏度、准确度、重现性和再现性。90种兽药在至少2个数量级浓度范围内基质匹配标准曲线线性良好(r2>0.9933)。检出限为0.10~5.41μg/kg,定量限为0.32~18.03μg/kg。日内精密度(rsd,n=6)不超过10.9%,日间精密度(rsd,n=6)不超过13.5%。3个添加水平平均回收率为70.63%~114.62%,相对标准偏差(n=6)为1.87%~9.57%。该方法操作简单、快速、高效,高通量,适用于蜂蜜中多种类、多残留兽药的筛查和定量检测。4、利用高效液相色谱-飞行时间质谱(hplc-tof/ms)研究了在水溶液中青霉素g、青霉素v、氨苄西林和阿莫西林的降解反应。探讨了温度与时间、酸度对降解反应的影响。结果表明:这四种青霉素在水溶液中的降解情况相类似,在ph在4到7之间,相对比较稳定,而当溶液的ph超过8的时候,青霉素的降解速度加快,此时,青霉素仅降解为相应的青霉噻唑酸。完全降解10μg青霉素g、青霉素v、氨苄西林和阿莫西林所需β-内酰胺酶的量分别为10u、10u、11u和7u。在20℃~30℃条件下,青霉素g、青霉素v、阿莫西林和氨苄西林完全降解所需的时间分别为2、2.5、2.5和1.5h。当温度低于40℃时,产物主要以青霉噻唑酸的形式存在,超过60℃时,酶解产物主要以脱羧青霉噻唑酸的形式存在。水溶液中青霉素和β-内酰胺酶的降解反应最适宜的ph为6~8,但是在不同的ph下,青霉噻唑酸和脱羧青霉噻唑酸的比例也不相同。研究结果对青霉素的临床用药和β-内酰胺酶的合理使用具有一定的指导意义,也为在β-内酰胺酶存在下乳制品中青霉素的降解研究提供了思路和方法基础。同时,研究了在水溶液中克拉维酸和舒巴坦对β-内酰胺酶的抑制作用。结果表明,克拉维酸的抑酶作用均强于舒巴坦,且阿莫西林和克拉维酸联合时,对β-内酰胺酶的抑制作用非常明显高于青霉素g、青霉素v和氨苄西林。通过考察克拉维酸和舒巴坦分别与β-内酰胺酶作用25min后的抑酶率,发现在水溶液中当克拉维酸和抗生素的比例达到1:1时,抑酶率达到100%;当舒巴坦和抗生素的比例达到8:1时,抑酶率达到100%。5、利用高效液相色谱-飞行时间质谱(HPLC-TOF/MS)研究了在牛奶中青霉素G、青霉素V、氨苄西林和阿莫西林的降解反应,提出了在β-内酰胺酶存在下牛奶中青霉素的降解途径。通过比较试验考察了β-内酰胺酶的用量、温度、时间和酸度等因素对降解的影响。在β-内酰胺酶存在下牛奶中青霉素的降解规律与水溶液(pH 6?7)中的降解规律相类似。在不同的温度和pH条件下,青霉素的的两种降解产物(青霉素G噻唑酸/脱羧青霉素G噻唑酸,青霉素V噻唑酸/脱羧青霉素V噻唑酸,氨苄西林噻唑酸/脱羧氨苄西林噻唑酸,阿莫西林噻唑酸/脱羧阿莫西林噻唑酸)的比例是不同的。当pH=6和低于40°C时,青霉噻唑酸是主要的降解产物,但其不稳定,不能用作标准物来准确定量青霉素噻唑酸,也不能作为标示物来判定青霉素在牛奶中是否存在。在pH=2和高于40°C条件下,青霉素噻唑酸逐渐向脱羧青霉噻唑酸转化,脱羧青霉噻唑酸是稳定的降解产物,能够用作标准物用于定量分析,也可作为标示物来推判青霉素在牛奶中是否存在。6、通过对β-内酰胺酶存在下青霉素降解规律的分析,建立了反相高效液相纯化色谱制备脱羧青霉G噻唑酸、脱羧青霉V噻唑酸、脱羧氨苄西林噻唑酸和脱羧阿莫西林噻唑酸的方法,同时以红外、核磁、色谱、质谱技术对对所制得产物脱羧青霉噻唑酸的进行了表征和确证。脱羧青霉G噻唑酸、脱羧青霉V噻唑酸、脱羧氨苄西林噻唑酸和脱羧阿莫西林噻唑酸的纯度分别达到94%、92%、89%和91%。结果表明,此法制备脱羧青霉噻唑酸方便、可行,得到的产物可用用作标准物用于定量分析,也可作为标示物来推判青霉素在牛奶中是否存在。