浅谈液相色谱-质谱联用技术在食品安全分析中的应用

◎ 祝海珍

（南京旅游职业学院烹饪与营养学院，江苏 南京 211100）

在全球化的时代背景下，食品安全监管已经形成一种全球性现象，给民众的生活质量造成一定的影响。对食品安全造成影响的有害物质大致包括内源性有害物质和外源性感染有害物质。对内源性有害物质而言，主要是因为其自身所携带或者动植物在生长过程当中遭受化学物质侵害或者污染的影响；外源性有害物质主要是因为食物添加剂的不合法应用，或是在食品包装、加工等生产环节中带入的有害物质。食品安全监管问题会与政治、经济社会发展等诸多原因产生非常密切的联系。要想真正把控食品安全监管问题，就必须运用更加高级的食物分析检验方式。在对食品安全进行分析的领域当中，虽然电化学、光谱等分析方法可以对特定的化合物进行高灵敏度检测，但是最适合于化合物分离检测的方法是液相色谱-质谱联用技术。因此，本文对其在食品安全分析中的应用研究进行了细致探讨。

1 高效液相色谱-质谱联用技术的概述

1.1 液相色谱技术

近年，随着天然产物和化学药物等相关学科的不断进步与发展，热稳定性比较差以及沸点高的大分子化合物，成为各个国家的研究热点。因为样品复杂程度的不断增加，且上样量逐渐减少，使得具有高分离能力的色谱技术赢得大众的青睐。目前，液相色谱分析法的探测器通常选用荧光探测器、紫外检测器等。随着学界对二极管阵列检测器的深入研究，推动了高效液相色谱法的普遍应用。在实际进行测试的过程中，色谱法能够直接与已标定的试样保存时间和反应信息进行比对，从而可以对未知化合物的分子结构加以确定。然而，由于其对未知物质进行分类方面还存在相应的技术缺陷，因而必须将液相色谱技术与各种实验仪器设备加以结合应用，从而对具备未知物质识别功能的仪器设备进行联用，以便真正显示出物质的实时分离和识别功能[1]。

1.2 质谱技术

质谱分析法是将被测物质通过毛细管直接导入离子源中，将各个成分在离子源中进行离子化，从而形成不同质荷比的小分子，之后又进入高速电场技术当中产生离子束，并进入质量分析类型之中。通过对电荷和磁能进行利用，可以产生高能量色散现象，使不同质荷的小分子能够从不同点聚焦，从而获得质谱图像，最终对其质量加以检测。通过将质谱图像中的小分子进行离子峰，不但能够对物质的分子量信息进行解析，而且能够利用对碎片分子进行研究，从而对物质的分子结构信号信息加以获取，进而对分子式及其结构信息作出判断。虽然质谱技术具有很强大的结构解析能力，但是对样品也会具有严格的要求，只有纯物质才可以进行检测，对于混合性的复杂样品，如果仅依靠质谱进行结构鉴定，不会得到更加良好的效果。因此，需要将质谱技术与高分离能力仪器进行联用，进而发挥出其最大功效[2]。

1.3 液-质谱联用技术

色谱最主要的优势就是分离，即对复杂混合物进行区分。但是，它最大的不足在于不能确定物质的特征，只能通过与正常的色谱数据进行比对，从而对未知物质作出识别。质谱能够对化合物的组成数据加以提取，上样量相对低，但是质谱只能确保样品进行提纯后方能完成研究。液-质谱联用主要以液相色谱作为分离体系，质谱则作为进一步测定的体系，从而使分离和测定技术加以紧密结合，这一技术创新正是目前分离科学领域中最大的一个尝试。现代液相色谱-质谱联用技术，主要通过利用接口的方式，将传统液相色谱和现代质谱技术进行紧密结合，能够将传统液相色谱技术高分离复杂样品能力与质谱的鉴定结构简便等优点加以紧密结合，对未知混合物中的多组分物质进行分离和鉴别。同时，液相色谱-质谱联用技术使分析方法更为具备适应性，可以更好地进行分离，且检测限比较低，在食品安全分析、生物大分子检测等领域得到了广泛应用。

2 我国食品安全问题的状况

食品安全问题一直是每个人都关心的热点问题，是影响人类社会稳定的主要方面。在对食物进行加工、销售、运送、贮存等各个环节，相关部门都会展开专业的研讨，以便确保食物更加健康和安全，降低安全隐患，防止出现食物中毒的情况，这也属于多个学科交叉的领域。目前，中国食物安全监管问题主要表现在人为破坏和泛滥添加的领域，处于相当复杂且严重的局面。第一，突出的食品安全监管现象存在于农牧业的栽培及其饲养过程中。伴随当前中国市场经济的蓬勃发展及科技的不断完善，为满足现代人更高的生存需要，农牧者在实际进行农作物种植以及动物养殖的过程中会违反规定，使用各种违禁药品、兽药、农药等，以促进生长，提高产量。这样虽然会带来一定的经济利益，但是也会引发食品安全问题，进而对人们的身体健康带来威胁。第二，在食品加工以及生产的过程中，具有较为严重的安全问题，包含不合格的卫生条件、较为落后的生产工艺、违纪滥用食品添加剂等，进而使得食品不能达到安全指标。第三，在食品实际进行流通的过程中，市场秩序较为杂乱，缺乏相对合理的质量控制措施和质量检验方法。第四，在食品以及餐饮消费的过程中，食品卫生条件是对传染病作出有效防范以及治理的手段。自从中国加入WTO 之后，食品安全现象不仅会对中国民众的健康产生危害，而且会影响西方国家对我国食品的看法和态度。

3 食品安全检测分析

食品种类比较多，且基质也比较复杂，会为分析人员带来很多困难，主要有4 个方面原因。第一，食物中很多待检测的化合物含量限度比较低，要求运用灵敏度较高的食品检测方法。第二，在环境友好化理念之下，使食品检测的方法朝着无毒、无害、经济以及零排放方面发展。第三，食品的基质比较复杂，会为样品的前处理带来较大的难度。第四，食品待检测的项目比较多，包含兽药残留、食品添加剂、农药残留等。由于对食品行业中各种污染物的检验标准日益增多，检测限逐步降低，相对独立的技术手段已无法满足检验要求，必须实现技术手段的结合，并以此对食品安全监督管理问题加以解决。由于液相色谱—质谱联用技术有着很强的优势，使其可以广泛应用于食品安全分析工作中。

4 液相色谱-质谱联用技术在食品安全分析中的应用

4.1 农药残留分析

通过对我国农业生产状况进行分析可以发现，为避免病虫草害对农产品带来危害，农业生产中会大量使用各种农药。虽然农药能有效抑制病虫草害对农产品的伤害，但其残余的农药也会对人类的生活健康造成一定的危害。因此，国家相关部门对农作物上农药残留制定了相应的法律法规。黄季维等人[3]应用分散固相萃取-液相色谱质谱/质谱法，测定茶叶中吡虫啉、啶虫脒、茚虫威和氯虫苯甲酰胺农药残留，在0 ～200 μg/L 浓度内线性关系良好（r值为0.996 9～0.999 9），检出限为0.000 3 mg/kg，低、中、高3 个加标水平下回收率分别为72.1%～82.6%、74.5%～85.2%、70.3%～83.1%，相对标准偏差(RSD)为0.6%～4.5%。

农药的种类较多，在对目标物进行分析的过程中，有很多学者研究利用液相色谱-质谱联用技术对动物组织中的多种农药进行分析，并对不同机制对分析带来的影响加以研究，选择了多种不同性质的食品样品。在食品农药残留的分析中，液相色谱-质谱联用技术的作用就是对无目标物以及未知代谢产物进行检测，这一技术在对农药残留进行检测的应用方面处于初级阶段，有广泛的应用前景[4]。

4.2 兽药残留分析

随着我国经济的不断发展，动物食品国际贸易相对频繁，各种动物食品交易数量正在逐渐增多，动物兽药的应用也会导致家畜在成长过程中产生兽药残留的状况。兽药中残留的样本基质及其所测定成分的性质比较复杂，检出限也会比较小。液相色谱-质谱联用技术拥有较强的成分低背景干扰能力，敏感性也较好。王文鹏等人[5]经过乙腈提取、环己烷脱脂，以甲醇和水为流动相梯度洗脱，采用电喷雾电离模式，多反应监测模式进行采集，用内标法定量，得出氯霉素、甲砜霉素、氟苯尼考和氟苯尼考胺在0.5～200.0 ng·mL-1线性关系良好，相关系数大于0.995，加标回收率在88.45%～112.45%，RSD 在1.86%～8.04%。

4.3 真菌毒素分析

对于真菌毒素而言，其主要是由真菌形成的二级代谢物质，存在一定的生物危害性，会对农作物食品及饲料等进行严重污染。真菌毒素在对农产品进行污染的处理过程中相对分散，如果使用传统方式对其进行分类、监测较为不易。如果使用液相色谱-质谱联用技术，就可以对真菌毒素进行检测，并对食品中的微生物进行分析，进而防止真菌毒素对人体带来不利影响。万亚美等人[6]采用乙腈提取，C18 为分散净化剂的QuEChERS 净化柱净化，超高效液相色谱分离,多反应离子监测模式检测，外标法定量，测得青贮玉米中9 种真菌毒素的线性关系良好，9 种毒素的平均添加回收率为71.86%～110.00%之间，相对标准偏差为0.09%～8.94%。方法检出限(LOD)在0.05～7.5 μg/kg 之间，定量限(LOQ)在0.18～25 μg/kg 之间。

4.4 食品添加剂分析

现阶段，不少食品生产企业在食物制作的过程中，为改进食品的口感或延长食品保质期，会加入各类色素、抗氧化剂以及调味剂等。为了更加合理地对食品添加剂进行检测与评价，需要通过液相色谱-质谱联用技术检验食物的添加剂含量是否符合我国食品相关法律法规，从而为人们带来更为安全的产品。陈燕等人[7]利用超高效液相色谱-串联质谱法，同时检测食品中30 种食品添加剂，测得在0.05～1.0 mg/kg 线性内,各物质线性相关系数均＞ 0.99，加标回收率为60%～120%,相对标准偏差均＜10%。

4.5 微量元素分析

食物中含有许多和人体密切联系的微量元素，这些元素会通过各种渠道进入食物链中，以不同形式逐渐富集，并对食物安全产生一定的危害。在对食物微量元素的研究中，液相色谱-质谱联用技术的运用将更加深入。吕亚宁等人[8]采用C8 色谱柱分离,以0.1 mmol/L 四丁基氢氧化铵+0.1 mmol/L 乙酸铵+10%甲醇为流动相等度洗脱，ICP-MS 测定果汁饮品中Cr( Ⅵ)、Cr( Ⅲ)、As( Ⅲ)、As( Ⅴ)、Se( Ⅳ) 和Se(Ⅵ) 6 种元素无机形态，回收率为79. 5%～112%，相对标准偏差(RSD)小于5. 0%。

4.6 其他有害物质分析

对食品进行烹饪以及加工的过程中，会产生丙烯酰胺、苯并芘等有毒有害的物质，对食品安全带来一定的威胁。而液相色谱-质谱联用技术可以对这类物质进行分析。对丙烯酰胺来说，其属于具有遗传毒性的致癌物，会对人体神经带来损伤。曹杰等人[9]采用Atlantis d C18 柱（2.1 mm×150 mm，3 μm）分离，以甲醇-0.1%甲酸水溶液为流动相，采用电喷雾正离子源和多反应监测模式，建立超高效液相色谱-串联质谱法检测丙烯酰胺，得出的线性浓度范围是2.0～200.0 ng/mL，线性相关系数r＞0.999，方法检出限为0.5 μg/kg，低、中、高3 种浓度水平的平均回收率为94.1%～95.4%，相对标准偏差为1.6%～2.9%。

5 结语

当前，液相色谱-质谱法被认为是检测食品的一种理想的、高度特异性和极其灵敏的技术，具有十分广阔的发展前景，可以应用各个行业当中。与其他检测技术相比较，液相色谱-质谱联用技术要求的食品用量较小，从而可以有效节约成本，对食物安全的检测效果也会更加明显。

现阶段，我国食品分析与检测中液相色谱-质谱联用技术未得到普遍应用，并不能满足时代发展的基本需求。因此，我国食品安全检测工作在应用检测技术的过程中，需要进行相应的改革，对液相色谱-质谱联用技术加以普及，进而得到更好的检测效果，确保食品安全。