高效液相-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在食品添加劑檢測(cè)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

鄭娟梅，王 警，莫紫梅，王海波，陳寧周

(廣西-東盟食品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，廣西 南寧 530022)

民以食為天，食以安為先。食品安全不僅是人們身體健康的需要，也是提高食品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的需要，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)社會(huì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的需要。近年來(lái)液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)發(fā)展迅速，成為食品工業(yè)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，現(xiàn)把HPLC-MS技術(shù)在常用食品添加劑檢測(cè)中的應(yīng)用綜述如下。

1 食品添加劑的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著工業(yè)食品總量的快速提升以及人工合成技術(shù)的進(jìn)步，食品添加劑種類越來(lái)越多，產(chǎn)量不斷增加。資料顯示，目前全世界使用的食品添加劑品種超過25 000種，經(jīng)常使用的有600～1 000種。由于每個(gè)國(guó)家對(duì)食品安全監(jiān)管的要求以及檢驗(yàn)技術(shù)存在一定的差距，因此對(duì)食品添加劑的種類、范圍以及含量的控制也存在差異。譬如美國(guó)FDA公布允許使用的食品添加劑有2 922種，其中受管控的有1 755種。食品添加劑允許在日本使用的約有1 100種；允許在歐盟使用的有1 000～1 500種。我國(guó)正在使用的食品添加劑的種類有23個(gè)，一共兩千多個(gè)品種。

食品添加劑是為了改善食品的品質(zhì)和色、香、味，以及為滿足防腐、保鮮和加工工藝的要求而添加到食品中的人工合成或者天然物質(zhì)，如檸檬黃、亮藍(lán)等色素，山梨酸、苯甲酸等防腐劑，二丁基羥基甲苯、丁基羥基茴香醚等抗氧化劑，糖精鈉、甜蜜素等甜味劑[1]。食品添加劑是食品工業(yè)生產(chǎn)鏈中不可或缺的組成部分。在改善食品的色香味，調(diào)整食品的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)食品保存期等方面起到舉足輕重的作用。由于我國(guó)的食品結(jié)構(gòu)有其特殊性，以及食品市場(chǎng)缺乏相應(yīng)的規(guī)范，一些食品生產(chǎn)加工企業(yè)為了獲取巨額的經(jīng)濟(jì)利益，超標(biāo)準(zhǔn)、超范圍使用添加劑，對(duì)人們的健康造成嚴(yán)重的影響[2-3]。根據(jù)國(guó)際上新標(biāo)準(zhǔn)要求，我國(guó)的《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB 2760—2014)規(guī)定了食品添加劑使用準(zhǔn)則。食品添加劑的含量檢測(cè)是保證食品安全的重要手段之一，現(xiàn)有的食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中就有對(duì)食品添加劑使用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2 高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS)技術(shù)及其在食品添加劑檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS)原理及特點(diǎn)

高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的分析技術(shù)，它是利用質(zhì)譜作為液相色譜的檢測(cè)器，可以對(duì)被分析物進(jìn)行定性定量分析?！敖涌凇奔夹g(shù)是HPLC-MS的關(guān)鍵組成部分，區(qū)別于氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，后者可以將氣相直接接入到質(zhì)譜，然而液相色譜的流動(dòng)相通常是甲醇、乙腈和水之類的液體，倘若液體直接進(jìn)入質(zhì)譜，液體氣化后會(huì)嚴(yán)重破壞質(zhì)譜的真空，直接影響質(zhì)譜的壽命和樣品的分析。曾出現(xiàn)過很多的“接口”技術(shù)，但直到電噴霧(ESI)和大氣壓化學(xué)電離(APCI)的出現(xiàn)，液-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)才得到迅猛發(fā)展，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析和應(yīng)用領(lǐng)域。ESI脫除溶劑之后，利用庫(kù)倫爆炸的原理使帶電液滴形成離子，此方式容易形成多電荷離子，因此分析的分子量范圍很大。APCI是一種軟電離技術(shù)，原理是在大氣壓下利用電暈放電而使氣相樣品與流動(dòng)相電離，一般只產(chǎn)生單電荷峰，適合測(cè)定分子量小于2 000 Da的弱極性的小分子。近些年來(lái)，三重四級(jí)桿質(zhì)譜(MS/MS)廣泛應(yīng)用于食品安全檢測(cè)，它通常采用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(multiple reaction monitoring,MRM)模式，通過選擇母離子，優(yōu)化碰撞能量、裂解電壓和加速電壓等質(zhì)譜條件，用子離子進(jìn)行定量和定性分析。HPLC-MS/MS 具有以下特點(diǎn)：①三重四極桿質(zhì)譜具有高超的定性能力，世界上許多國(guó)家在食品和藥品的分析檢測(cè)中指定HPLC-MS/MS的使用。②HPLC-MS/MS具有超強(qiáng)的靈敏度，并且線性范圍可以覆蓋3個(gè)數(shù)量級(jí)，在痕量分析中發(fā)揮重要作用。高效液相色譜-質(zhì)譜法是將高效液相色譜和質(zhì)譜各自的優(yōu)勢(shì)充分利用起來(lái)，既保留了液相色譜的高效分離能力，又能提供分析組分的結(jié)構(gòu)信息，達(dá)到色譜與質(zhì)譜的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、環(huán)境等領(lǐng)域。

2.2 HPLC-MS技術(shù)在合成色素測(cè)定中的應(yīng)用

人工合成色素是指用人工化學(xué)合成方法所制得的有機(jī)色素，主要是以煤焦油中分離出來(lái)的苯胺染料為原料制成的[5]。目前，我國(guó)GB 2760—2014《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，可應(yīng)用于食品中的色素有67種，其中合成色素為11種，天然色素為56種。食品中若過度添加了合成色素，對(duì)人體有一定的危害，尤其是偶氮類人工合成色素，在人體內(nèi)經(jīng)過肝臟等器官可以轉(zhuǎn)換成芳香胺化合物，芳香胺化合物在體內(nèi)經(jīng)過代謝活動(dòng)后與靶細(xì)胞作用而可能引起癌腫[6]。由于合成色素具有價(jià)格低廉，著色均勻的優(yōu)勢(shì)，不法商販常常將其超限量或者違規(guī)添加在食品中。目前國(guó)內(nèi)測(cè)定食品中合成色素比較主流的是高效液相色譜法，采用高效液相色譜法進(jìn)行食用色素分析檢測(cè)時(shí)，樣品的前處理工作較為繁瑣，而且高效液相色譜法存在靈敏度低，抗干擾能力差等缺點(diǎn)，容易出現(xiàn)假陽(yáng)性。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)可有效解決以上問題[7]。黃方取等[8]建立葡萄酒中7種人工合成色素的定性以及定量分析方法,該方法回收率在82.5%～110.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.6%～5.5%，該方法重現(xiàn)性好，分析快速、結(jié)果可靠。曾凱等[9]通過改進(jìn)前處理方法，使用超高效液相色譜-三重四級(jí)桿質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)測(cè)定不同基質(zhì)中6種非食用色素堿性橙Ⅱ、羅丹明B、蘇丹紅Ⅰ～Ⅳ。6種非食用色素的方法檢出限為1.0～20.0 μg/kg；回收率為72.4%～114.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.7%～11.3%。分析快速、定性準(zhǔn)確，適用于多種基質(zhì)中合成色素的含量檢測(cè)。王雪蓮等[10]建立了一種同時(shí)測(cè)定9種人工色素的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)方法。使用PLS固相萃取小柱進(jìn)行凈化，快速實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物的分離分析，各種色素在100μg/kg添加水平的回收率為98.1%～102.3%。

2.3 HPLC-MS技術(shù)在甜味劑測(cè)定中的應(yīng)用

甜味劑是改善食品口味的一種食品添加劑，特征是低熱量、高甜度，尤其適合糖尿病人食用。近年來(lái)，隨著消費(fèi)者對(duì)食品安全認(rèn)知的提高，食品中各種甜味劑的使用情況越來(lái)越受到重視。甜味劑在規(guī)定的劑量范圍內(nèi)使用不會(huì)對(duì)人體造成傷害，如果超量使用，則可能產(chǎn)生毒副作用。目前已有多種技術(shù)用于合成甜味劑的檢測(cè)和分析，包括高效液相色譜法、離子色譜法、薄層色譜法、氣相色譜法、光譜分析方法等[11-15]，但很難達(dá)到同時(shí)檢測(cè)多種甜味劑的要求。近年來(lái)建立高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測(cè)食品中的甜味劑成為一種趨勢(shì)。陳鑫[16]使用高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)飲料和糕點(diǎn)中的安賽蜜、糖精鈉和甜蜜素，結(jié)果顯示，安賽蜜、糖精鈉、甜蜜素的檢出限分別為3.60、7.2、0.63 μg/kg；回收率為88.9%～102.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.6%～5.3%，此方法的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性好。牛之瑞等[17]建立液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法用于測(cè)定白酒中8種人工合成甜味劑。在負(fù)離子模式下，選擇離子模式進(jìn)行檢測(cè)。8種人工合成甜味劑的定量限為0.04 mg/L，加標(biāo)回收率為75.3%～109.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.16%～8.85%。該方法操作快速、簡(jiǎn)便，適用于白酒類基質(zhì)中甜味劑的檢測(cè)。柯潤(rùn)輝等[18]使用超高壓液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定飲料中8種甜味劑?；厥章蕿?5%～107%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于12%(n=6)。

2.4 HPLC-MS技術(shù)在防腐劑測(cè)定中的應(yīng)用

食品防腐劑(preservative)是指為了抑制微生物污染導(dǎo)致食品變質(zhì)，延長(zhǎng)食品保質(zhì)期而使用的食品添加劑。目前我國(guó)已批準(zhǔn)了32種食品防腐劑的使用，應(yīng)用范圍較廣的包括苯甲酸/苯甲酸鈉、山梨酸/山梨酸鉀、丙酸鈣等。食品防腐劑主要分為有機(jī)防腐劑、無(wú)機(jī)防腐劑以及生物防腐劑三大類[19]，研究顯示，如果食品中含有過量的防腐劑，食用后會(huì)對(duì)機(jī)體造成不同程度的危害[20-21]。目前，國(guó)內(nèi)外用于檢測(cè)防腐劑的方法有很多，例如毛細(xì)管電泳法、液相色譜法、氣相色譜法、氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法等[22-25]。色譜分析方法雖然對(duì)儀器要求相對(duì)簡(jiǎn)單，但對(duì)樣品凈化要求較高，且易出現(xiàn)假陽(yáng)性。氣質(zhì)聯(lián)用法雖然定性準(zhǔn)確，但提取樣品必須脫水處理。高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析效率高，定性準(zhǔn)確，而且兼具定量功能，有效防止假陽(yáng)性，被越來(lái)越多地應(yīng)用于防腐劑的分析檢測(cè)。液相色譜串聯(lián)飛行質(zhì)譜分離性能強(qiáng)大，分析時(shí)間短，而且節(jié)省溶劑的大量消耗，成為防腐劑檢測(cè)的趨勢(shì)[26]。汪雋等[27]使用液-質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定乳制品中對(duì)羥基苯甲酸酯的含量，方法線性范圍為0.01～100 mg/L，相關(guān)系數(shù)為0.999 4，檢出限為0.002 mg/L，回收率為97.4%～106%。鄧樂樂等[28]采用甲醇渦旋振蕩提取，超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)，建立了香精中8種防腐劑含量的檢測(cè)方法。8種防腐劑的的線性范圍在0.01～5.0 μg/ml，3個(gè)水平加標(biāo)，平均回收率介于85.8%～103%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%～4.5%，定量限介于0.1～2.5 μg/g。蘆春梅等[29]建立了一種同時(shí)檢測(cè)4種尼泊金酯類防腐劑的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜的分析方法。采用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式和外標(biāo)法定量,在0.1～10 ng/ml內(nèi)線性良好,回收率的平均值在81.9%～92.41%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差6.55%～9.78%。

2.5 HPLC-MS技術(shù)在抗氧化劑測(cè)定中的應(yīng)用

抗氧化劑是指能防止或者延緩食品的氧化進(jìn)程，提高食品的穩(wěn)定性和延長(zhǎng)貯存期的食品添加劑。一般來(lái)說，抗氧化劑可以分成天然抗氧化劑和合成抗氧化劑兩大類[30]。抗氧化劑的正確使用可以延長(zhǎng)食品的貯存期、貨架期，給生產(chǎn)者、消費(fèi)者帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，因?yàn)楹铣煽寡趸瘎┎粚儆谑称返某煞种唬谑称饭I(yè)中違規(guī)添加、過量添加的現(xiàn)象日益突出，為此抗氧化劑的安全性受到質(zhì)疑。一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，抗氧化劑具有一定的毒性和致癌作用，而相關(guān)研究也證明了一些合成抗氧化劑對(duì)人體產(chǎn)生一定的毒副作用[31-32]。目前，食品中抗氧化劑的檢測(cè)方法包括高效液相色譜法、氣相色譜法、毛細(xì)管電泳法、電化學(xué)法等[33-36]。隨著液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的不斷發(fā)展，精準(zhǔn)的定性和精確定量功能使其得到廣泛的應(yīng)用，能夠?qū)|(zhì)復(fù)雜的樣品選擇性分析、分辨率高，不僅適合化學(xué)穩(wěn)定性較差的抗氧化劑檢測(cè)，而且可對(duì)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)剖析以及測(cè)定蛋白質(zhì)序列。液相色譜-電噴霧質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定酚類化合物具有準(zhǔn)確度、靈敏度高，選擇性好，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。Hao等[37]用液相色譜-離子陷質(zhì)譜儀測(cè)定了食用油中的叔丁基對(duì)苯二酚，該法的相關(guān)系數(shù)為 0.999 0，回收率為 81.9%～110.5%，在一天內(nèi)和日間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.5%～5.7%和3.9%～13.8%，檢出限為0.3 mg/kg。張朋杰等[38]使用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)測(cè)定食用油中的抗氧化劑叔丁基對(duì)苯二酚(TBHQ)，方法的檢出限為0.10 mg/kg，在0.05～2.5 μg/ml線性良好，回收率83%～115%。朱臻怡等[39]利用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜同時(shí)測(cè)定食用油中16種抗氧化劑，16種抗氧化劑平均回收率為78.6%～101.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.50%～13.19%。謝強(qiáng)勝等[40]采用UPLC-MS/MS測(cè)定了魚油軟膠囊中4種合成抗氧化劑，結(jié)果表明，4種合成抗氧化劑在0.5～20.0 μg/ml具有良好線性關(guān)系，在3個(gè)不同濃度加標(biāo)水平下測(cè)得回收率為88.8%～94.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%～4.2%，檢出限為0.2 μg/kg，靈敏度高且定量準(zhǔn)確。

3 結(jié)論與展望

隨著現(xiàn)代食品工業(yè)的飛速發(fā)展，消費(fèi)者安全意識(shí)的提高以及低毒產(chǎn)品市場(chǎng)的看好，對(duì)食品添加劑的檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。對(duì)于食品添加劑的檢測(cè)而言，由于食品種類繁多，而且同一品種的組成成分也存在較大的差異。因此，這對(duì)檢測(cè)造成了一定的困難，限制了食品添加劑的檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。檢測(cè)方法未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì):靈敏、便捷、快速、精確。液相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)法比傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)具有更高的靈敏度及選擇性，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)器靈敏度不高和專一性不強(qiáng)的問題，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法正趨向研究及應(yīng)用的成熟階段，適用范圍越來(lái)越廣。對(duì)于食品分析工作而言，液相-質(zhì)譜聯(lián)用是比較合適的檢測(cè)手段，今后液相-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛。