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固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑

嘉峪檢測網(wǎng)        2025-12-19 21:05

摘 要: 建立高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和植物飲料中18種利尿劑、3種β-受體激動劑、4種阻斷劑、6種刺激劑、3種麻醉劑等食源性興奮劑。樣品經(jīng)2%甲酸乙腈溶液提取,HLB固相萃取柱凈化,經(jīng)C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,2.2 μm)分離,流動相采用甲醇-5 mmol/L乙酸銨溶液(含體積分?jǐn)?shù)為0.1%的甲酸),梯度洗脫,在電噴霧離子源正離子和負(fù)離子切換模式下電離,多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)掃描,用外標(biāo)法定量分析。34種食源性興奮劑的質(zhì)量濃度在1~200 ng/mL內(nèi)與對應(yīng)的色譜峰面積線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)均大于0.99,檢出限為2~5 μg/kg,定量限為4~10 μg/kg。樣品加標(biāo)回收率為69.9%~105.3%,測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1%~9.1%(n=6)。該法高效簡單、檢測通量大、實用性強(qiáng),可用于牛奶和飲料中34種食源性興奮劑精確分析。

關(guān)鍵詞: 食源性興奮劑; 固相萃?。?牛奶; 飲料; 高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法
 
 
興奮劑[1]是運(yùn)動賽事中所有禁用物質(zhì)的習(xí)慣稱謂,食源性興奮劑即食品中出現(xiàn)的各類興奮劑,包括內(nèi)源性和外源性興奮劑。世界反興奮劑機(jī)構(gòu)(WADA)每年會發(fā)布一個《禁用清單》,截止至目前為止清單中明確禁止使用的物質(zhì)達(dá)300多種[3?4]。
食源性興奮劑種類較多,樣品處理方法及檢測方法各不相同,導(dǎo)致興奮劑的檢測需分批分類別進(jìn)行測定,目前比較集中的主要是液相色譜(HPLC)法[5]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)法[6?7]或高分辨質(zhì)譜(HRMS)法[8?9]、四極桿/飛行時間質(zhì)譜(Q-TOF/MS)法[10]以及氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)法[11]。同時各種新的興奮劑不斷出現(xiàn),為保障各類體育賽事中食品安全工作,如何高效快速精準(zhǔn)判定興奮劑濫用成為當(dāng)前亟待解決的科學(xué)問題。食品中食源性興奮劑篩查檢測方式也由單一成分向多成分快速發(fā)展,如劉川等[12]采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀,使用C18和通過式固相萃取凈化測定動物源性食品中30種食源性興奮劑,包括10種蛋白同化劑、12種利尿劑和8種糖皮質(zhì)激素,但這些方法檢測對象均僅限于動物源性食品,對于植物源性食品中內(nèi)源性食源性興奮劑的檢測未見報告,也沒有出現(xiàn)不同類別的食源性興奮劑在動物源食品和植物源食品同時檢測的相關(guān)報道。
筆者擬采用乳制品和植物飲料兩種不同屬性的動物源性食品和植物源性食品進(jìn)行食源性興奮劑檢測的通用樣品處理方法研究,采用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜建立覆蓋麻黃堿、那可丁、罌粟堿等內(nèi)源性興奮劑,沙丁胺醇、克倫特羅、萊克多巴胺、氯噻嗪、氫氯噻嗪、氯噻酮、依他尼酸、酚妥拉明、西布曲明等外源性興奮劑共34種食源性興奮劑的快速篩查方法,相關(guān)興奮劑理化性質(zhì)差異較大,包括利尿劑、β-受體激動劑、阻斷劑、刺激劑、麻醉劑等5個不同體系類別,為完善食源性興奮劑快速篩查方法提供數(shù)據(jù)支撐,以期為建立健全食源性興奮劑風(fēng)險預(yù)警與防控體系提供指導(dǎo)和依據(jù)。
 
1. 實驗部分
 
1.1 主要儀器與試劑
高效液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜儀:QTRAP 4500型,美國AB Sciex公司。
電子分析天平:(1)SQP型,感量為0.01 mg;(2)BSA224S型,感量為0.1 mg,北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司。
高速離心機(jī):Neofuge 1600R型,上海力申科學(xué)儀器有限公司。
氮吹儀:TTL-DC II型,北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司。
超聲波儀:KQ-500DE型,昆山市美美超聲儀器有限公司。
氯噻嗪、氫氯噻嗪、氯噻酮、呋塞米、芐氟噻嗪、甲氯噻嗪 、氫氟噻嗪、依他尼酸、氨苯蝶啶、坎利酮、吲達(dá)帕胺、美托拉宗、布美他尼、托拉塞米、托伐普坦、雙醋酚丁、脫乙酰比沙可啶、阿米洛利、沙丁胺醇、克倫特羅、萊克多巴胺、酚妥拉明、特拉唑嗪、哌唑嗪、妥拉唑林、西布曲明、N-單去甲基西布曲明、N,N-雙去甲基西布曲明、酚酞、那可丁、可待因、罌粟堿標(biāo)準(zhǔn)品:質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于98.0%,編號分別為CDAA-510166、CDAA-760058、CDAA-740354、CDAA-760060、CDAA-740096、CDAA-740847、CDCU-1322007、CDAA-740201、CDAA-750260、CDAA-590168、CDAA-740392、CDAA-760095、CDAA-740334、CDAA-740668、CDAA-740851、CDAA-741128、CDAA-309043、CDAA-311019、CDAA-590004、CDAA-590005S、CDAAS-570008SAA、CDDMP302563、CDAAS-760105-AA、CDAA-740962、CDAA-740229、CDAA-510281、CDAA-740914、CDAA-740913、CDAA-740047、CDAA-RM-D0013167、CDAA-745679S、CDAA-289316,上海安譜實驗科技有限公司。
偽麻黃堿、甲基麻黃堿標(biāo)準(zhǔn)品:質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于98.0%,編號分別為Abn1078、Abn1077,中國食品藥品檢定研究院。
甲醇、乙腈:色譜純,上海安譜科學(xué)儀器有限公司。
乙酸乙酯、甲酸:色譜純,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。
乙酸銨:分析純,上海麥克林生化科技有限公司。
WCX固相萃取柱:規(guī)格為200 mg(6 mL),上海安譜實驗科技股份有限公司。
PriME HLB固相萃取柱:規(guī)格為500 mg(6 mL),美國沃特世科技有限公司。
C18固相萃取柱:規(guī)格為200 mg(6 mL),上海安譜實驗科技股份有限公司。
牛奶、飲料樣品:市售。
實驗用水為超純水。
 
1.2 儀器工作條件
1.2.1 色譜儀
色譜柱:Thermo AcclaimTM RSLC120-C18柱(100 mm×2.1 mm,2.2 μm,美國賽默飛世爾科技公司);柱溫:室溫;進(jìn)樣體積:5 μL;流動相:A相為甲醇,B相為含體積分?jǐn)?shù)0.1%甲酸的濃度為5 mmol/L的乙酸銨溶液;流量:0.3 mL/min;洗脫方式:梯度洗脫,洗脫程序見表1。
表1   梯度淋洗程序
Tab. 1   Gradient washing program
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
 
 
1.2.2 質(zhì)譜儀
離子源:ESI電噴霧離子源;掃描方式:正離子和負(fù)離子掃描;監(jiān)測模式:多反應(yīng)監(jiān)測(MRM);離子化電壓:正離子5 500 V,負(fù)離子-4 500 V;霧化壓力:380 kPa;氣簾氣壓力:200 kPa;離子源溫度:400 ℃;輔助氣壓力:380 kPa。通過優(yōu)化去簇電壓和碰撞能量確定34種化合物的質(zhì)譜參數(shù),見表2。
表2   34種食源性興奮劑的質(zhì)譜參數(shù)
Tab. 2   Mass spectrometry parameters of 34 foodborne stimulants
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
注:*為定量離子
 
1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制
混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液:分別稱取各標(biāo)準(zhǔn)品10 mg (精確至0.01 mg),混合于10 mL容量瓶中,用甲醇超聲溶解并定容至標(biāo)線后混勻,配制成各組分質(zhì)量濃度均為1.0 mg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液,轉(zhuǎn)移至棕色玻璃瓶中于-20 ℃保存。
系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液:分別準(zhǔn)確吸取混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液10、100 μL于不同10 mL容量瓶中,用甲醇定容至標(biāo)線,配制成各組分質(zhì)量濃度均分別為1、10 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)中間液。分別吸取質(zhì)量濃度為1 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)中間液10、20、50 μL,吸取質(zhì)量濃度為10μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)中間液10、20、50、100、200 μL,置于8只10 mL容量瓶中,用甲醇定容至標(biāo)線,配制成各組分質(zhì)量濃度均分別為1、2、5、10、20、50、100、200 ng/mL的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液,現(xiàn)用現(xiàn)配。
 
1.4 樣品處理
稱取試樣2 g (精確至0.1 mg)于50 mL離心管中,加入50 μL β-醛甙酶/芳基硫酸酯酶,渦旋混勻30 s,于55 ℃下酶解4 h (牛奶類食品),加入2%(體積分?jǐn)?shù),下同)甲酸乙腈溶液10 mL,震蕩均勻后超聲提取30 min,以9 000 r/min離心5 min,重復(fù)提取1次,合并上清液。準(zhǔn)確移取上清液5 mL,置于10 mL離心管中,過固相萃取柱后以45 ℃氮吹至近干,殘渣用體積分?jǐn)?shù)為50%的甲醇溶液1.0 mL復(fù)溶,過濾膜,作為樣品溶液。
 
1.5 樣品測定及數(shù)據(jù)處理
樣品經(jīng)上述方法處理后上機(jī)測定,采用儀器自帶的AB Sciex Analyst軟件對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,試樣經(jīng)離子對定性分析,外標(biāo)法定量分析。
 
 
2 結(jié)果與討論
 
 
2.1 色譜柱的選擇
液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用高通量測定主要應(yīng)用反相分離技術(shù),固定相以C18的硅膠鍵合為主,故分別比較4種反相C18色譜柱,包括Thermo AcclaimTM RSLC120-C18柱(100 mm×2.1 mm,2.2 μm)、Agilent Proshell 120-EC-C18柱(100 mm×2.1 mm,2.7 μm)、Waters X-Bridge BEH C18柱(100 mm×2.1 mm,2.2 μm)、Waters HSS T3柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm)對34種化合物的分離能力。結(jié)果表明,Proshell 120-EC-C18柱在相同分離度下有壓力更小的優(yōu)勢,HSS T3柱可改善極性化合物的保留,但會造成柱壓高的問題,Thermo Acclaim TMRSLC120-C18柱、BEH C18柱柱效較好,峰形符合要求,其中Thermo AcclaimTM RSLC120-C18柱分離度最好,因此選擇Thermo AcclaimTM RSLC120-C18柱來分離目標(biāo)物。各化合物的MRM總離子流圖如圖1和圖2所示。
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
圖1   負(fù)離子化合物的MRM總離子流圖
Fig. 1   MRM total ion chromatogram of negative ion compounds
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
圖2   正離子化合物的MRM總離子流圖
Fig. 2   MRM total ion chromatogram of cationic compounds
2.2 流動相的優(yōu)化
對于液相色譜-質(zhì)譜儀,常用甲醇和乙腈作為有機(jī)相進(jìn)行分離,水相則根據(jù)化合物的酸堿性及電離模式進(jìn)行選擇。固定水相為5 mmol/L乙酸銨溶液,考察甲醇和乙腈對目標(biāo)化合物的影響,結(jié)果表明,當(dāng)有機(jī)相為乙腈時,布美他尼展寬且拖尾,偽麻黃堿和甲基麻黃堿存在干擾;甲醇粘度比乙腈大[13],當(dāng)有機(jī)相為甲醇時,偽麻黃堿和甲基麻黃堿得以分離,且氨苯蝶啶、美托拉宗、阿米洛利、氯噻酮、依他尼酸的響應(yīng)增強(qiáng),故有機(jī)相選擇甲醇??疾? mmol乙酸銨溶液中添加0.1%甲酸對目標(biāo)化合物的影響,結(jié)果表明,酸性流動相可提高部分目標(biāo)物的響應(yīng)強(qiáng)度,相比甲醇-5 mmol/L乙酸銨溶液體系,在甲醇-5 mmol/L乙酸銨溶液(含0.1%甲酸)體系下,酚妥拉明、阿米洛利、特拉唑嗪、哌唑嗪、氨苯蝶啶等物質(zhì)的色譜峰更加尖銳,其響應(yīng)強(qiáng)度也高出1~2倍,但對于ESI-模式,酸性流動相對于氯噻嗪、乙酰唑胺、氯噻嗪等會產(chǎn)生抑制作用,響應(yīng)下降50%。考慮34種化合物中ESI-模式下化合物較少,響應(yīng)值的輕微下降也不影響痕量檢測的需求,故水相選擇0.1%甲酸-5 mmol/L乙酸銨溶液體系,并采用梯度洗脫,調(diào)節(jié)洗脫強(qiáng)度,使得每種化合物得到很好分離。
 
2.3 質(zhì)譜條件優(yōu)化
將質(zhì)量濃度均為50 ng/mL的34種食源性興奮劑標(biāo)準(zhǔn)溶液在不接色譜柱以針泵恒流進(jìn)樣的方式直接注入質(zhì)譜儀進(jìn)行分析,進(jìn)樣流量為5 μL/min。結(jié)果表明,食源性興奮劑大部分在[M+H]+模式響應(yīng)值高,在正離子模式下氨苯喋啶、布美他尼、坎利酮、托拉塞米響應(yīng)高于負(fù)離子模式,但噻嗪類利尿劑離子峰[M-H]-響應(yīng)最高;再切換正/負(fù)離子掃描,找到對應(yīng)的母離子進(jìn)行掃描,優(yōu)化主要的子離子對,根據(jù)響應(yīng)強(qiáng)度分別確定定量離子對和定性離子對,隨后通過優(yōu)化確定DP和CE等參數(shù),見表2。
 
2.4 提取溶劑的選擇
比較了常見的有機(jī)提取溶劑甲醇、乙腈、乙酸乙酯對34種興奮劑的提取效率,結(jié)果表明,乙腈提取效果優(yōu)于甲醇和乙酸乙酯,但是乙腈對于正離子物質(zhì)的提取效率低于負(fù)離子物質(zhì)的提取效率。加酸可以有效提高正離子物質(zhì)的提取效率[14],故進(jìn)一步優(yōu)化乙腈與不同甲酸的組合。在乙腈中分別添加0.1%、2%、5%甲酸,考察對目標(biāo)化合物提取效率的影響,結(jié)果表明,不同酸度的乙腈溶液對部分興奮劑的提取效率有一定提升,在牛奶類食品中氯噻酮、布美他尼、芐氟噻嗪等極性小的食源性興奮劑有較大影響,提取效率與酸度成正相關(guān),綜合考慮,選擇2%甲酸乙腈溶液為提取溶劑。圖3和圖4分別為牛奶和飲料中34種食源性興奮劑的回收率。
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
圖3   牛奶中34種食源性興奮劑的回收率
Fig. 3   Recovery rates of 34 foodborne stimulants in milk
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
圖4   飲料中34種食源性興奮劑的回收率
Fig. 4   Recovery rates of 34 foodborne stimulants in drink
2.5 酶解溫度和酶解時間的選擇
沙丁胺醇、萊克多巴胺、克倫特羅多以結(jié)合態(tài)的形式存在[15],故在進(jìn)行動物源性樣品的提取時,采用β-醛甙酶/芳基硫酸酯酶進(jìn)行酶解處理。分別選擇37 ℃酶解2、16 h和55 ℃酶解2、4 h的酶解方式考察對3種化合物提取效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同的酶解方式對萊克多巴胺和沙丁胺醇的提取效率尤為明顯[16];在同樣酶解2 h的時間下,55 ℃的酶解效率高于37 ℃,沙丁胺醇比較明顯,回收率分別為118.5%和87.4%,溫度對克倫特羅和萊克多巴胺的提取效率影響不大,但整體上55 ℃酶解4 h與37 ℃酶解16 h的效果相當(dāng),故確定采用55 ℃酶解4 h。
表3   不同酶解溫度和酶解時間時的提取效率
Tab. 3   Extraction efficiency at different enzymatic hydrolysis temperatures and times
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
 
2.6 凈化方式的選擇
動物源性食品中含有大量脂溶性雜質(zhì),植物源性飲料含有大量色素、生物堿等干擾物,容易干擾儀器的檢測[17?18],因此,對凈化方法進(jìn)行優(yōu)化。比較了C18固相萃取柱[200 mg(6 mL)]、PriMEHLB萃取柱[500 mg(6 mL)]、WCX固相萃取柱[200 mg(6 mL)]對加入50 ng/mL標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的牛奶和飲料的凈化效果及加標(biāo)回收情況,結(jié)果見表4。由表4可知,3種方法對樣品均有較好的凈化效果,目標(biāo)物的檢測均未受到干擾,基質(zhì)成分明顯減少,但是回收率有較大差異。采用C18固相萃取柱凈化,正離子目標(biāo)物回收率都較低(40%~75%),WCX固相萃取柱的回收率小于70%,采用PriMEHLB固相萃取柱,平均回收率為71.5%~101.2%,去除基質(zhì)效應(yīng)的效果更好,因此選擇PriME HLB固相萃取柱為該方法的凈化柱。
表4   不同凈化方式時34種目標(biāo)物的平均回收率
Tab. 4   A average recoveries of 34 target compounds in different purification methods
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
 
2.7 線性關(guān)系及方法檢出限、定量限
按實驗方法對系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測試,以各組分質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),對應(yīng)色譜峰面積為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將34種標(biāo)準(zhǔn)混合溶液用空白基質(zhì)逐級稀釋后,按照信噪比為3∶1和10∶1分別確定方法的檢出限和定量限[19],根據(jù)取樣量2 g、稀釋倍數(shù)20、濃縮倍數(shù)5,換算為在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù),以μg/kg表示,結(jié)果見表5。由表5可知,34種食源性興奮劑線性良好,相關(guān)系數(shù)均大于0.99,在牛奶、飲料中的檢出限均為2~5 μg/kg,定量限均為4~10 μg/kg。
表5   34種食源性興奮劑的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限
Tab. 5   Linear regression equations,correlation coefficients and LODs、LOQs of 34 foodborne stimulants
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
 
2.8 樣品加標(biāo)回收試驗
分別對牛奶、飲料進(jìn)行空白基質(zhì)加標(biāo),每種基質(zhì)添加定量限的1、2、10倍3個不同水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液,上機(jī)測定,平行測試6份,計算平均回收率和測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表6。由表6可知,34種食源性興奮劑平均回收率為69.9%~105.3%,RSD為1.1%~9.1%,所建方法的平均回收率和RSD均符合GB/T 27404—2008 《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測》標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求,能滿足牛奶和飲料中34種食源性興奮劑的檢測需求。
表6   34種食源性興奮劑的樣品加標(biāo)回收試驗結(jié)果
Tab. 6   Results of standard addition recovery test of 34 foodborne stimulants with spiked samples
固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定牛奶和飲料中34種食源性興奮劑
3 結(jié)論
通過優(yōu)化儀器參數(shù),提取條件、凈化方式等建立了同時檢測牛奶和飲料中氯噻嗪等34種食源性興奮劑的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法。該方法操作簡單,精準(zhǔn)高效,檢測通量大,實用性強(qiáng),不僅實現(xiàn)了部分動物源性基質(zhì)和植物源性基質(zhì)同時批量處理,也能滿足不同理化性質(zhì)的18種利尿劑、3種β-受體激動劑、4種阻斷劑、6種刺激劑、3種麻醉劑等食源性興奮劑的檢測需求,為各類賽事中食品安全保障工作提供技術(shù)支持,也為食品中非法添加的篩查提供思路。但是該方法測定的動物源性和植物源性基質(zhì)僅限于牛奶和植物飲料,其他可能存在食源性興奮劑的食品尚未驗證,后續(xù)將繼續(xù)對其他食品類別進(jìn)行驗證。
 
 

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9 李孟璇,步獻(xiàn)功,杜佳劍,等.高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜法測定保健食品中58種違禁降三高藥物[J].化學(xué)分析計量,2024,33(5): 48.
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10 馬俊美,范素芳,孫磊,等.超高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜法測定牛奶中19種喹諾酮類抗生素[J].中國食品學(xué)報,2021,21(1): 309.
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11 段瓊,周麗,蘇建,等. UPLC-MS/MS檢測壓片糖果類食品中非法添加的13種ARB類和利尿劑降壓成分[J].食品與藥品,2024,26(5): 406.
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12 劉川,李佳佳,吳雪瑩,等.通過式固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定動物源性食品中30種食源性興奮劑[J].食品科學(xué),2024,45(4): 289.
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19 尹偉成,章為,吳志珊,等.超高效液相色譜-四極桿靜電場軌道阱質(zhì)譜法快速篩查化妝品中303種非法添加藥物成分[J].化學(xué)分析計量,2025,34(3): 32.
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來源:化學(xué)分析計量

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