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(yàn)所，吉林 長(zhǎng)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(cè)組織的化學(xué)屬性選擇檢測(cè)器，例如檢測(cè)白酒中的甲醇，選擇用FID 檢測(cè)器；有機(jī)氯有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，選擇FPD 檢測(cè)器，這就體現(xiàn)了該技術(shù)的一個(gè)弊端，無(wú)法快速簡(jiǎn)潔的對(duì)未知樣品進(jìn)行定性定量分析，而氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，運(yùn)用三重四級(jí)桿技術(shù)，面對(duì)復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)，依然可以做到精確的分離和定性，在日常檢測(cè)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(cè)中。

近年來(lái)，食品安全問(wèn)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?jī)?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(shì)，從而確保食品安全[1]。

1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)簡(jiǎn)述

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)是一項(xiàng)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(duì)混合物中的多組分進(jìn)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(xué)性質(zhì)進(jìn)行分離分析的方法。而質(zhì)譜分析法，主要是根據(jù)被測(cè)樣品中帶電離子的質(zhì)量與所帶電荷的比值來(lái)進(jìn)行分析的一種技術(shù)方法。首先，要對(duì)被分析樣品進(jìn)行離子化，隨后再利用不同離子在磁場(chǎng)中不同的運(yùn)動(dòng)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(jìn)而確定樣品檢測(cè)結(jié)果。氣相色譜可對(duì)混合物中的組分進(jìn)行高效分離，但其對(duì)于化合物的鑒定缺乏明確性。通過(guò)質(zhì)譜儀進(jìn)行定性分析，因其并不具備分離功能，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)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(bǔ)了兩項(xiàng)技術(shù)的缺陷，將兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大，進(jìn)而成為了食品安全檢測(cè)與分析的重要工具[2]。

就氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的原理來(lái)說(shuō)，首先是對(duì)不確定樣品運(yùn)用氣相色譜柱分離，隨后，利用MS 離子源對(duì)氣態(tài)分子進(jìn)行轟擊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣品的分子狀態(tài)通過(guò)多步分解分成碎片離子，在磁場(chǎng)與電場(chǎng)的作用下，再運(yùn)用質(zhì)譜法對(duì)帶電荷的原子、分子或分子碎片根據(jù)質(zhì)荷進(jìn)行分離檢測(cè)，使用質(zhì)量分析儀進(jìn)行檢測(cè)、分離和記錄，然后從定量、定性等兩個(gè)方面進(jìn)行樣品分析。對(duì)于離子源來(lái)說(shuō)，可以分為EI 源和CI 源，即電子轟擊源和化學(xué)電離源。其中，電子轟擊源可以通過(guò)分子離子來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)化合物分子量的確定，隨后，通過(guò)碎片離子推出化合物結(jié)構(gòu)，這種方式對(duì)于正離子的檢測(cè)來(lái)說(shuō)效果明顯，但對(duì)于負(fù)離子的檢測(cè)卻難以呈現(xiàn)?；瘜W(xué)電離源的碎片離子峰少，靈活度強(qiáng)，圖譜相對(duì)簡(jiǎn)單，可以作為負(fù)離子主要的檢測(cè)方法。MS 掃描分為全掃描與選擇性離子監(jiān)測(cè)。面對(duì)不確定樣品時(shí)，全掃描是關(guān)鍵一步，也是第一步。通過(guò)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(diǎn)分析

在氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)當(dāng)中，先利用氣相色譜進(jìn)行分離，樣品被純化為純化合物后進(jìn)入到質(zhì)譜階段，通過(guò)質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)。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(shì)發(fā)揮到最大，進(jìn)而提升對(duì)于食品等化合物的檢測(cè)準(zhǔn)度，同時(shí)降低了復(fù)雜化合物的檢測(cè)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(shí)間進(jìn)行定性，以色譜峰的峰高或峰面積為基礎(chǔ)進(jìn)行定量。作為一種定量、定性的分析方法，氣相色譜擁有極強(qiáng)的分離功能，同時(shí)還具有高度的靈敏性。但是，對(duì)于一些復(fù)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(chǎng)或電場(chǎng)的作用下，質(zhì)譜法主要是依據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并利用質(zhì)荷比對(duì)樣品進(jìn)行分離和離子分析，從而對(duì)離子強(qiáng)度大小和質(zhì)量進(jìn)行確定。它最重要的用途就是依據(jù)特征離子計(jì)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(zhǔn)確、靈敏度極高、檢測(cè)速度快等優(yōu)勢(shì)。

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)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(jìn)行電離，經(jīng)過(guò)質(zhì)譜儀分離后的所有離子均能被成功檢測(cè)；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(qiáng)度和保留時(shí)間等信息。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)在氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)中的應(yīng)用對(duì)該技術(shù)的發(fā)展也具有良好的促進(jìn)作用。一方面，促進(jìn)了儀器性能的提升，另一方面，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)計(jì)算機(jī)控制儀器。通過(guò)計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)從方法建立、進(jìn)樣到定性定量分析、打印譜圖等全過(guò)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(shí)驗(yàn)檢測(cè)效率[4]。

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

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)始于20 世紀(jì)末，發(fā)展至今，已經(jīng)在食品、醫(yī)藥等各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。尤其是對(duì)揮發(fā)性、衍生化合物的分析方面尤其適合，可以說(shuō)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在食品安全檢測(cè)及科研領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越多。在蔬菜、水果、生鮮等食品的生產(chǎn)加工過(guò)程中，都會(huì)使用一些藥物對(duì)病蟲害進(jìn)行治理，或起到消殺的作用。如有機(jī)磷、有機(jī)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(huì)導(dǎo)致果蔬生鮮等食品表面存在一些藥物殘留。而我國(guó)對(duì)于食品的藥品殘留檢測(cè)，大多采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，并對(duì)照國(guó)家相應(yīng)的食品安全標(biāo)準(zhǔn)予以執(zhí)行。

例如：在利用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)蔬菜食品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先可以根據(jù)實(shí)際需要，選取待測(cè)樣品，并將其切碎勻漿備用。然后，準(zhǔn)備20 mL 乙腈，并稱取10 g準(zhǔn)備好的待測(cè)樣品加入其中，再加入2.5 g 氯化鈉進(jìn)行提取，并將其放入離心機(jī)準(zhǔn)備離心，用清液進(jìn)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(jìn)行凈化，同時(shí)在40 ℃的水浴中進(jìn)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(biāo)溶液。搖晃均勻待測(cè)，以備在氣相色譜質(zhì)譜儀上進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法設(shè)定儀器條件。每一種待測(cè)化合物可選擇1 個(gè)定量離子和2 個(gè)定性離子。隨后，根據(jù)出峰順序?qū)衔镏械碾x子進(jìn)行保留時(shí)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(duì)食品樣品完成檢測(cè)后，如果色譜峰的保留時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)的樣品一樣，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)樣品的離子豐度比值一樣，就可以依據(jù)檢測(cè)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(biāo)法來(lái)開(kāi)展定量工作，將食品樣品中的藥物殘留含量計(jì)算得出。

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的有效應(yīng)用，克服了利用氣相色譜進(jìn)行藥物殘留檢測(cè)存在的效率偏低、品種單一的弊病，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)食品樣品定量、定性分析的精準(zhǔn)度，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物殘留的多樣性檢。在現(xiàn)代社會(huì)當(dāng)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(guò)氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)可以對(duì)上千種添加劑或藥物殘留實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)和分析。食品中常用的添加劑有甜味劑、防腐劑、色素、過(guò)氧化苯甲酰等，長(zhǎng)期攝入著色劑超標(biāo)的食品會(huì)對(duì)人體器官造成嚴(yán)重?fù)p傷。氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食品中各類添加劑殘留的同時(shí)檢測(cè)[5]。

由此可見(jiàn)，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(kāi)食品，食品安全可以說(shuō)是老百姓最關(guān)心和關(guān)注的問(wèn)題。為此，食品領(lǐng)域，尤其是食品加工領(lǐng)域應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用研究，將該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，從而確保在開(kāi)展食品安全檢測(cè)時(shí)能夠做到高效、精準(zhǔn)，最終為人們的身體健康保駕護(hù)航。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)因其自身所擁有強(qiáng)效的檢測(cè)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(yàn)分析部門對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用更為成熟。當(dāng)然，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷增強(qiáng)，氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)也在不斷進(jìn)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(duì)氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用與研究，從根本上切實(shí)做好食品安全維護(hù)工作。