高效液相色谱及液相色谱-质谱联用技术在食品检测中的应用分析

◎ 秦 捷，罗宽能，梁先长

（1.怀化市疾病预防控制中心，湖南 怀化 418000;2.湘西自治州疾病预防控制中心，湖南 吉首 416000）

随着我国社会经济的迅速发展，人民生活日益改善，人们对食品质量安全的关注度越来越高。因此，食品检测显得尤为重要。食品中各种营养成分和污染物对人体健康的影响引起了社会各界的广泛关注。其中，高效液相色谱（HPLC）及其联用技术——液相色谱-质谱（LC-MS）和液相色谱-质谱-质谱（LC-MS/MS），因具有高度灵敏度、选择性、精确性和高通量分析能力等特点，在食品检测领域得到了广泛应用。本文主要综述了近年高效液相色谱及液相色谱-质谱联用技术在食品检测中的应用和研究进展。

1 高效液相色谱技术在食品检测中的应用

1.1 高效液相色谱技术的基本原理

高效液相色谱法（HPLC）是以高压泵输送流动相，采用高效固定相和高灵敏度检测器进行在线检测，与传统液相色谱法（TLC）和柱色谱法相比，其具有高压、高速、高效和高灵敏度。

1.2 高效液相色谱技术在食品检测中的应用

1.2.1 食品营养成分分析

氨基酸分析：HPLC 能够对食品中的氨基酸进行分离和定量。因为不同种类的氨基酸在色谱柱上的保留时间和峰面积不同，所以可以通过峰面积的大小来推算氨基酸的含量。曹明月[1]等采用高效液相色谱法测定饲料中的氨基酸含量。采用C18 色谱柱，流动相为0.05 mol/L，乙酸钠溶液和50%乙腈溶液，最低检出限为0.02 mg/kg，平均回收率为98.38%，相对标差为0.46%～2.06%。

糖类分析：HPLC 可以用于食品中的糖类成分分析，如果糖、葡萄糖、麦芽糖等。这些糖类成分通常可以通过色谱柱上的色谱分离和检测鉴定来识别与定量。彭礼枚等[2]采用高效液相色谱技术分析了蜂蜜中4 种水溶性糖的含量，研究发现，通过基于高效液相色谱的检测相关系数均大于0.999，检出限为0.04～0.28 mg/L，回收率为 99.0%～104.5%，RSD 为0.44%～3.30%（n=5）。研究证明，该方法样品处理简便，可用于蜂蜜中的水溶性糖含量的检测。

1.2.2 食品添加剂检测

食品添加剂指的是为了对食品色、香、味等品质进行改善，以及为了满足防腐和加工工艺的需要，而加入食品中的人工合成或者天然物质，包含酸度调节剂、着色剂、护色剂、营养强化剂、防腐剂、甜味剂、增稠剂、香料等23 个类别、2 000 多个品种[3]。高效液相色谱法因具有应用范围广、分离效率高等优点，被广泛应用于食品中添加剂含量的检测。张飞等[4]采用高效液相色谱法(HPLC)测定奶制品中苯甲酸、山梨酸、糖精钠、甲基香兰素和乙基香兰素，结果表明，5 种食品添加剂在0.5～20.0 μg/mL浓度范围内呈良好线性，相关系数均大于0.999 7，检出限均为1.00 mg/kg，定量限均为3.00 mg/kg。3 个不同添加浓度(5.0、10.0、50.0 mg/kg)的平均回收率在80.0%～100%之间，相对标准偏差(RSD，n=6)在0.40%～7.4%之间，研究表明，高效液相色谱（HPLC）技术适用于大批量奶制品中5 种添加剂的测定。赵立峰等[5]利用高效液相色谱技术，研究了糕点食品中常见的4 种抗氧化剂：丁基化羟基茴香醚(BHA)、丁基化羟基甲苯(BHT)、没食子酸丙酯(PG)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)；2 种甜味剂：安赛蜜、糖精钠；7 种防腐剂：苯甲酸、山梨酸、脱氢乙酸、对羟基苯甲酸甲酯(Me-PHBA)、对羟基苯甲酸乙酯(Et-PHBA)、对羟基苯甲酸丙酯(Pr-PHBA)、对羟基苯甲酸丁酯(Bu-PHBA)。结果表明，用乙腈与 pH5.5 的醋酸铵（1.54 g/L)醋酸溶液作流动相梯度洗脱时，各组分得到了很好的分离，并且具有很好的线性，加标回收率为87%～103%， RSD 为2.1%～7.2%。该方法具有较低的检出限和较高的精确度等特点，适用于实际样品的检测。

2 液相色谱-质谱联用技术在食品检测中的应用及研究进展

2.1 液相色谱-质谱联用技术的基本原理

液相色谱-质谱联用系统（LC-MS）由高效液相色谱仪、接口、质谱仪和计算机4 部分组成。其基本原理是试样先通过液相色谱系统进样，色谱柱分离，然后进入接口；在接口中，试样被离子化，再聚焦于质谱的质量分析器中，根据质荷比不同而被分离检测，获得各种色谱和质谱数据。

2.2 液相色谱-质谱联用技术在食品成分检测中的应用

2.2.1 添加剂检测

与传统的添加剂分析方法相比较而言，LC-MS 技术通过利用色谱柱分离和质谱检测相结合的方式，在添加剂检测中已经得到广泛应用。例如，M. F. Silva 等人[6]采用正离子模式下的LC-MS/MS 法建立了多残留检测方法，可以同时分析甲基对羟基苯甲酸酯、丙二酸二甲酯和乙酰水杨酸3 种添加剂在草莓上的残留情况。他们的方法对于甲基对羟基苯甲酸酯和丙二酸二甲酯的检测限分别为0.005 mg/kg 和0.01 mg/kg。

2.2.2 营养成分检测

营养成分是人体所需的重要物质，对于食品制造商和消费者来说，了解食品中各种营养成分的含量是非常必要的。LC-MS 技术作为一种高灵敏度和选择性的分析方法，已经被广泛用于营养成分检测。例如，C.Song 等[7]人利用离子交换色谱和液相色谱-质谱联用技术，成功地开发了同时检测维生素B1、维生素B2、烟酰胺和5-羟甲基四氢叶酸的方法。郑国建等[8]使用液相色谱-串联质谱技术，检测了婴幼儿奶粉中维生素A、维生素A 棕稠酸酯、维生素A 醋酸酯、维生素E、维生素E 醋酸酯、维生素D3、维生素K1，各化合物在各自质量浓度范围内线性相关系数均大于0.9，定量限为1～20 μg/100g，回收率为81.7%～99.8%，相对标准偏差为1.13%～6.33%。该方法结果准确、重复性好、操作简单，适用于婴幼儿奶粉中脂溶性维生素的测定。

2.3 液相色谱-质谱联用技术在食品中农药残留和兽药残留检测中的应用

2.3.1 农药残留检测

液相色谱- 质谱联用技术可用于分析农产品中的多种农药残留。王欣等[9]采用LC-MS/MS 法检测番茄中常见的18 种农药，对于大多数农药，检测限达到10 μg/kg 以下。李自强等[10]采用UPLC-MS/MS 技术，对茶叶中16 种农残进行了同时测定，经过对样品的提取、净化以及色谱条件的优化，目标农药的浓度范围在0.005～1.000 mg/kg，具有良好的线性，相关系数R2＞0.992 6；在 0.010、0.050、0.100和 1.000 mg/kg 4 个添加水平下，其平均回收率为74.0%～105.4%， RSD＜20.0%；其测定限在10～50 μg/kg 之间。因此，本方法快速、灵敏，所有技术参数都达到了国际和国内有关规定，能满足绿茶中多个农药残留量同时测定的需要。

2.3.2 兽药残留检测

动物源性食品中可能含有各种兽药残留，加强对其残留物的监管，成为食品安全管理的重要工作之一。利用液相色谱-质谱联用技术，可以对兽药进行准确的检测。杨兆甜等[11]采用UPLC-MS/MS 技术，对猪肉中20 种不同种类的兽药进行快速、灵敏的测定，用80%体积含量的乙腈水溶液对被测药物进行提取，通过固相萃取柱进行纯化，并在氮气中进行干燥，然后用UPLC-MS/MS 进行分析。20 种药物检出限为0.5～5 μg/kg，定量限为1.7～16.7 μg/kg 之间，当加标水平为 1、5、10 μg/kg 时， 平均回收率为62.1%～118.3% ，相对标准偏差为0.4%～16.7%。

2.4 液相色谱-质谱联用技术在食品中生物毒素检测中的应用

生物毒素是指由微生物、动物或植物等生物体产生的有毒物质，对人和动物可能产生严重的健康威胁。近年，越来越多的研究致力于开发和改进液相色谱-质谱联用技术在生物毒素检测中的应用。例如，Rosinska 等[12]开发了一种高效液相色谱-电喷雾串联质谱法，子离子X在定量离子中的含量为108.7，而在定性离子中的含量为80.8，与高效液相色谱-紫外检测法相比，该方法的灵敏度高出10 倍。丁学妍等[13]采用UHPLC-MS/MS 技术测定牛乳中24 种霉菌毒素的多残留。样品用80%的乙腈（体积比）萃取，再用基质分散固相萃取纯化，用UHPLC-CMS 串联质谱分析。24 种目标物的相关系数（R2）均大于0.985，加标回收率为71.0%～123.0%，相对标准偏差均小于10%。杨帅等[14]建立了一种HPLC-MS 联用检测食品油脂中28 种霉菌毒素的方法。测定28 种霉菌毒素为0.07～1.25 μg/kg，相对标准偏差＜12.5%，符合《实验室质量控制规范食品理化检测》和霉菌毒素限量标准的规定。

3 结语

高效液相色谱和质谱联用技术是当前食品检测领域中最常用、最为重要的分析方法之一，其应用范围广泛，可检测多种食品中的有害物质，如毒素、农兽药残留物等。随着高效液相色谱和质谱联用技术的迅速发展，研究人员需要不断创新，推动仪器设备的升级和完善。同时，随着大数据技术的发展，食品检测数据的分析方法也越来越先进，高效液相色谱和质谱联用技术在食品检测中将会持续发挥重要作用，成为食品安全和公众健康保障的有力支撑。相信未来，相关研究能够不断推陈出新，实现新的突破和进步，为食品检测提供更加可靠、高效、精准的技术保障。