质谱技术在食品安全有机成分检测中的应用

食品安全有机成分检测包括添加剂、污染物、农兽药残留和非法添加物等方面。食品中有害物质的残留对人体产生直接或潜在的危害，若不加以控制，将损害人体健康。但由于食品中有毒有害物质种类和组分繁多，需要检测的含量又低，因此分析检测方法必须方便、准确和快速。色谱将样品混合物进行分离，质谱检测器检测每一个被分离的组分，产生质谱图用于定性及定量分析。随着质谱技术迅速发展，现代质谱仪器具有更好的灵敏度和更高的质量准确性和分辨力。一次实验即能鉴别和定量复杂目标成分，近年来在食品分析中得到了广泛应用。本文对质谱技术在食品安全有机成分分析中的应用进行概述。

一、气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）

气相色谱-质谱联用技术（以下简称“气质联用技术”）是通过气相色谱分离的色谱峰进入质谱，产生离子化，通过质量分析器进行质荷比测定，由检测器测量出来。气相色谱的离子化模式有电子轰击离子源（EI）、正化学电离（PCI）和负化学电离（NCI），质量分析器有四极杆和离子阱。气质联用技术只能分析具有挥发性和热稳定的化合物。在标准质谱谱库中，绝大多数化合物的分子量都小于600。对于一些高分子量的化合物，可以用衍生化的方法提高其挥发性。EI源适合90%的上述化合物的检测，而CI源对高亲电化合物灵敏度高，是选择性强的质谱分析方法，弥补了EI源灵敏度低的缺陷，从而在对某些带有强电负性（如含有Cl、F、O、Br等）的化合物检测时具有独特的优越性。

气质联用技术适合于复杂基体中未知物鉴定和目标物的定量分析，可用于食品中农残、兽残、非法添加物、污染物及添加剂的检测。气质联用技术分析条件要根据样品进行选择，在分析样品之前应尽量了解样品的情况，比如样品组分的多少、沸点范围、分子量范围、化合物类型等，从而选择合适的色谱柱类型、升温条件、前处理条件及质谱类型。气质联用技术是食品中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯及氨基甲酸酯类农药的重要检测手段，在有机氯和有机磷、菊酯类农药和含氯的兽药分析方面，NCI灵敏度高于EI源。气质联用技术结合大体积进样方式，可以使农药的检测性低至fg/μL的水平。食品中污染物的准确定性定量分析检测，如多氯联苯、卤代烃、含溴的PBDE多溴联苯醚、邻苯二甲酸酯类、双酚A等，

二、液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）

液相色谱-质谱联用技术（以下简称“液质联用技术”），样品在液相色谱分离后进入质谱检测，在质谱部分和流动相分离，被离子化后，经质谱的质量分析器将离子碎片按质量数分开，经检测器得到质谱图。离子化方式有电喷雾离子化（ESI）、大气压化学电离（APCI）和大气压光电离（APPI），质量分析器有四极杆质谱和离子阱质谱。与气相色谱法相比，液相色谱法（HPLC）可以直接分析难挥发、大分子、强极性、不挥发及热稳定性差的化合物。电喷雾适合于离子化合物或者强极性化合物，热不稳定的化合物，或者分子量超过100的化合物的检测。APCI和APPI更适合弱极性的化合物分析，分子量在2000以下。

液质联用技术主要是未知化合物检测和目标化合物的确认和定量。液质联用分析条件要根据样品进行选择，比如样品组分的多少、沸点范围、分子量范围、化合物类型等，从而确定色谱柱类型、流动性条件、前处理条件及质谱种类等。液质联用技术在食品中的新生产成分和非法添加物的分析中，有很好的应用，如三聚氰胺、苏丹红、丙烯酰胺等化合物的检测。HPLC是分离热不稳定和难挥发化合物的有效方法，在食品的农药残留分析中，更侧重于热不稳定和难挥发的农药，是目前许多农药及其降解产物分析的主要手段，灵敏度高，如液相色谱四极杆-线性阱复合型质谱仪（QqLIT）联用，可以分析200种农残，最优条件下检查达10-12 水平。液质质联用技术（LC-MS/MS）已成功应用于食品中多种兽药残留同时分析，跨越不同的药物类别，如非甾体抗炎药、皮质类固醇、β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类、喹诺酮类、磺胺类、氯霉素、四环素类、苯并咪唑类等。另外，与其他检测技术相比，该技术在甜味剂、防腐剂和合成色素等添加剂的分析中有明显的优势，以减少衍生化，并且灵敏度高。

三、高分辨力质谱技术

常规质谱的分辨力在2000左右，而高分辨力质谱的分辨力一般在5000以上。飞行时间质谱（TOF）、磁质谱、傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR）、傅立叶变换静电场轨道阱质谱（Orbitrap）、双聚焦磁式扇形高分辨质谱（HRGC）及离子迁移质谱（IMS）都是高分辨力质谱，可以和气相色谱或液相色谱联用。它突出的优点是高分辨力，可以准确测定样品的精确分子量，尤其适合复杂化合物、同分异构体及同系物等分析，也常常作为阳性样品的确证方法。食品中的持久性有机污染物二噁英和多氯联苯在食品基体中含量低、异构体多，高分辨力质谱在此检测有突出的优势。另外涉及复杂化合物的话，高分辨力可以在大量基质背景干扰下，检出低浓度的分析物，如食品中瘦肉精的检测，低浓度情况下在一般液质质联用技术（LCMS/MS）上无法检测，基质干扰严重，而IMS可以通过离子淌度装置的分离效果，提高目标化合物的选择性，降低基质中的噪音。随着色谱、质谱技术的发展，将四级杆串联飞行时间质谱（Q-TOF）与超高效液相色谱仪（UPLC）串联，通过UPLC的高分离效率和Q-TOF的高灵敏度和高检测速度相结合，分析速度快，可同时获得待测化合物的母离子和碎片离子信息，非常有利于低含量未知化合物的结构鉴定和定量分析。

四、实时直接分析质谱技术

实时直接分析质谱技术（DART）是一种新型的敞开式常压电离技术，使无样品制备而直接分析成为可能。它是在常压条件下，中性或惰性气体经放电产生激发态原子，对该激发态原子进行快速加热和电场加速，使其解析并瞬间离子化待测样品表面的标志性化合物和待测化合物，进行质谱或串联质谱分析，从而实现样品的实时直接分析。极性和非极性化合物均能在DART条件下产生离子信号，不需要溶剂，没有离子抑制的发生。DART的特点是快速、无损的分析。目前DART应用于食品安全的多个检测领域，如食品中农药、兽药残留，真伪鉴别，食品违法添加物的检测。DART展示了快速、在线、高通量、易操作、同时定性及半定量分析的特征。

质谱技术能够提出化合物结构信息，抗干扰能力强. 与色谱技术结合，可以进行高通量分析，定量时本底低，检测灵敏度高，非常适合食品安全有机成分的检测分析。同时随着未来质谱技术不断发展，其在食品安全分析领域会有更广阔的应用前景，为加强食品质量、安全监控、保障人们的身体健康发挥更大作用。

阅读：  2016-03-26 22:00:05