食品分析中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用概述

◎ 張 文，呂 航，金昱言

（吉林省食品檢驗所，吉林 長春 130000）

氣相色譜法是常用于小分子的分離技術(shù)，需要根據(jù)被檢測組織的化學屬性選擇檢測器，例如檢測白酒中的甲醇，選擇用FID 檢測器；有機氯有機磷農(nóng)藥殘留的檢測，選擇FPD 檢測器，這就體現(xiàn)了該技術(shù)的一個弊端，無法快速簡潔的對未知樣品進行定性定量分析，而氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，運用三重四級桿技術(shù)，面對復雜的化學物質(zhì)，依然可以做到精確的分離和定性，在日常檢測和研究領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。因此，氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品、藥品以及環(huán)境土壤檢測中。

近年來，食品安全問題備受矚目。本文以食品分析中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)為研究內(nèi)容，探討在應(yīng)用中如何發(fā)揮好氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的優(yōu)勢，從而確保食品安全[1]。

1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)簡述

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)是一項將氣相色譜與氣相質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)形式。其中氣相色譜技術(shù)是對混合物中的多組分進行分離的一種分析方法，是一種利用化合物的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)進行分離分析的方法。而質(zhì)譜分析法，主要是根據(jù)被測樣品中帶電離子的質(zhì)量與所帶電荷的比值來進行分析的一種技術(shù)方法。首先，要對被分析樣品進行離子化，隨后再利用不同離子在磁場中不同的運動行為，將離子按照質(zhì)荷比分離，最終得到相應(yīng)的質(zhì)譜，進而確定樣品檢測結(jié)果。氣相色譜可對混合物中的組分進行高效分離，但其對于化合物的鑒定缺乏明確性。通過質(zhì)譜儀進行定性分析，因其并不具備分離功能，所以無法實現(xiàn)對混合物的直接分析。而質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)將二者有效結(jié)合，彌補了兩項技術(shù)的缺陷，將兩項技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮到最大，進而成為了食品安全檢測與分析的重要工具[2]。

就氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的原理來說，首先是對不確定樣品運用氣相色譜柱分離，隨后，利用MS 離子源對氣態(tài)分子進行轟擊，從而實現(xiàn)對未知樣品的分子狀態(tài)通過多步分解分成碎片離子，在磁場與電場的作用下，再運用質(zhì)譜法對帶電荷的原子、分子或分子碎片根據(jù)質(zhì)荷進行分離檢測，使用質(zhì)量分析儀進行檢測、分離和記錄，然后從定量、定性等兩個方面進行樣品分析。對于離子源來說，可以分為EI 源和CI 源，即電子轟擊源和化學電離源。其中，電子轟擊源可以通過分子離子來實現(xiàn)對化合物分子量的確定，隨后，通過碎片離子推出化合物結(jié)構(gòu)，這種方式對于正離子的檢測來說效果明顯，但對于負離子的檢測卻難以呈現(xiàn)?；瘜W電離源的碎片離子峰少，靈活度強，圖譜相對簡單，可以作為負離子主要的檢測方法。MS 掃描分為全掃描與選擇性離子監(jiān)測。面對不確定樣品時，全掃描是關(guān)鍵一步，也是第一步。通過全掃描可以獲得化合物的分子、離子以及碎片離子質(zhì)量的全掃描圖譜，從而確定化合物的分子量等信息。

2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的特點分析

在氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)當中，先利用氣相色譜進行分離，樣品被純化為純化合物后進入到質(zhì)譜階段，通過質(zhì)譜儀進行檢測。氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)可以將質(zhì)譜的鑒定力和氣相色譜的高分離力優(yōu)勢發(fā)揮到最大，進而提升對于食品等化合物的檢測準度，同時降低了復雜化合物的檢測難度[3]。

氣相色譜定性分析主要是根據(jù)出現(xiàn)色譜峰的時間進行定性，以色譜峰的峰高或峰面積為基礎(chǔ)進行定量。作為一種定量、定性的分析方法，氣相色譜擁有極強的分離功能，同時還具有高度的靈敏性。但是，對于一些復雜且難以分離的食品樣品，氣相色譜也存在著定性偏離等缺陷。

在磁場或電場的作用下，質(zhì)譜法主要是依據(jù)帶電粒子的運動規(guī)律，并利用質(zhì)荷比對樣品進行分離和離子分析，從而對離子強度大小和質(zhì)量進行確定。它最重要的用途就是依據(jù)特征離子計算出化合物的分子量、分子結(jié)構(gòu)、元素組成以及同分異構(gòu)體等信息，具有定性準確、靈敏度極高、檢測速度快等優(yōu)勢。

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用可以彌補氣相色譜定性分析的不足，質(zhì)譜分析的各類電離模式能夠?qū)Ω鞣N樣品分子進行電離，經(jīng)過質(zhì)譜儀分離后的所有離子均能被成功檢測；最終獲得樣品的質(zhì)譜圖，氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)可以獲得三維信息質(zhì)量、強度和保留時間等信息。與此同時，計算機軟件技術(shù)在氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)中的應(yīng)用對該技術(shù)的發(fā)展也具有良好的促進作用。一方面，促進了儀器性能的提升，另一方面，實現(xiàn)了通過計算機控制儀器。通過計算機可以實現(xiàn)從方法建立、進樣到定性定量分析、打印譜圖等全過程的信息化、智能化處理，極大地提高了儀器的使用效率和實驗檢測效率[4]。

3 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)始于20 世紀末，發(fā)展至今，已經(jīng)在食品、醫(yī)藥等各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。尤其是對揮發(fā)性、衍生化合物的分析方面尤其適合，可以說氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在食品安全檢測及科研領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越多。在蔬菜、水果、生鮮等食品的生產(chǎn)加工過程中，都會使用一些藥物對病蟲害進行治理，或起到消殺的作用。如有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯、氨基甲酸酯等都是常用的藥品成分。這些藥物的使用都會導致果蔬生鮮等食品表面存在一些藥物殘留。而我國對于食品的藥品殘留檢測，大多采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，并對照國家相應(yīng)的食品安全標準予以執(zhí)行。

例如：在利用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對蔬菜食品進行檢測時，首先可以根據(jù)實際需要，選取待測樣品，并將其切碎勻漿備用。然后，準備20 mL 乙腈，并稱取10 g準備好的待測樣品加入其中，再加入2.5 g 氯化鈉進行提取，并將其放入離心機準備離心，用清液進行凈化。隨后，要將凈化后的提取液體借助Envi-18 柱與Envi-Carb 柱分別進行凈化，同時在40 ℃的水浴中進行旋轉(zhuǎn)濃縮，直到提取液的體積濃縮至1 mL 左右，再加入相應(yīng)比例的內(nèi)標溶液。搖晃均勻待測，以備在氣相色譜質(zhì)譜儀上進行檢測。實驗者根據(jù)實驗方法設(shè)定儀器條件。每一種待測化合物可選擇1 個定量離子和2 個定性離子。隨后，根據(jù)出峰順序?qū)衔镏械碾x子進行保留時間、定量定性離子等相關(guān)數(shù)據(jù)的分析。在利用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對食品樣品完成檢測后，如果色譜峰的保留時間和標準的樣品一樣，同時定性、定量離子在扣除背景后的樣品質(zhì)譜圖中均有出現(xiàn)，并且離子豐度比值和標準樣品的離子豐度比值一樣，就可以依據(jù)檢測數(shù)據(jù)判斷出食品樣品中含有某種農(nóng)藥。還可以根據(jù)內(nèi)標法來開展定量工作，將食品樣品中的藥物殘留含量計算得出。

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在食品安全檢測領(lǐng)域的有效應(yīng)用，克服了利用氣相色譜進行藥物殘留檢測存在的效率偏低、品種單一的弊病，能夠進一步增強對食品樣品定量、定性分析的精準度，同時又能實現(xiàn)對藥物殘留的多樣性檢。在現(xiàn)代社會當中，各類食品添加劑已有上千種，包括各類防腐劑、上色劑、抗氧化劑等等。通過氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)可以對上千種添加劑或藥物殘留實現(xiàn)快速、準確的檢測和分析。食品中常用的添加劑有甜味劑、防腐劑、色素、過氧化苯甲酰等，長期攝入著色劑超標的食品會對人體器官造成嚴重損傷。氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)可以實現(xiàn)對食品中各類添加劑殘留的同時檢測[5]。

由此可見，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用在食品安全領(lǐng)域有其必要性和必然性，人們的生產(chǎn)生活都離不開食品，食品安全可以說是老百姓最關(guān)心和關(guān)注的問題。為此，食品領(lǐng)域，尤其是食品加工領(lǐng)域應(yīng)著重加強對氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用研究，將該項技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，從而確保在開展食品安全檢測時能夠做到高效、精準，最終為人們的身體健康保駕護航。

4 結(jié)語

總而言之，氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)因其自身所擁有強效的檢測功能與分析功能，已經(jīng)在食品行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是檢驗分析部門對于該項技術(shù)的應(yīng)用更為成熟。當然，隨著現(xiàn)代科學技術(shù)水平的不斷增強，氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)也在不斷進行著技術(shù)與功能的突破與創(chuàng)新。作為食品安全保障的重要技術(shù)手段，食品各領(lǐng)域都應(yīng)加大對氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用與研究，從根本上切實做好食品安全維護工作。