食品分析中气相色谱-质谱联用技术应用概述

◎ 张 文，吕 航，金昱言

（吉林省食品检验所，吉林 长春 130000）

气相色谱法是常用于小分子的分离技术，需要根据被检测组织的化学属性选择检测器，例如检测白酒中的甲醇，选择用FID 检测器；有机氯有机磷农药残留的检测，选择FPD 检测器，这就体现了该技术的一个弊端，无法快速简洁的对未知样品进行定性定量分析，而气相色谱质谱联用仪，运用三重四级杆技术，面对复杂的化学物质，依然可以做到精确的分离和定性，在日常检测和研究领域发挥了重要作用。因此，气质联用技术被广泛应用于食品、药品以及环境土壤检测中。

近年来，食品安全问题备受瞩目。本文以食品分析中气相色谱-质谱联用技术为研究内容，探讨在应用中如何发挥好气质联用技术的优势，从而确保食品安全[1]。

1 气相色谱-质谱联用技术简述

气质联用技术是一项将气相色谱与气相质谱技术相结合的技术形式。其中气相色谱技术是对混合物中的多组分进行分离的一种分析方法，是一种利用化合物的物理性质和化学性质进行分离分析的方法。而质谱分析法，主要是根据被测样品中带电离子的质量与所带电荷的比值来进行分析的一种技术方法。首先，要对被分析样品进行离子化，随后再利用不同离子在磁场中不同的运动行为，将离子按照质荷比分离，最终得到相应的质谱，进而确定样品检测结果。气相色谱可对混合物中的组分进行高效分离，但其对于化合物的鉴定缺乏明确性。通过质谱仪进行定性分析，因其并不具备分离功能，所以无法实现对混合物的直接分析。而质谱联用技术将二者有效结合，弥补了两项技术的缺陷，将两项技术的优势发挥到最大，进而成为了食品安全检测与分析的重要工具[2]。

就气质联用技术的原理来说，首先是对不确定样品运用气相色谱柱分离，随后，利用MS 离子源对气态分子进行轰击，从而实现对未知样品的分子状态通过多步分解分成碎片离子，在磁场与电场的作用下，再运用质谱法对带电荷的原子、分子或分子碎片根据质荷进行分离检测，使用质量分析仪进行检测、分离和记录，然后从定量、定性等两个方面进行样品分析。对于离子源来说，可以分为EI 源和CI 源，即电子轰击源和化学电离源。其中，电子轰击源可以通过分子离子来实现对化合物分子量的确定，随后，通过碎片离子推出化合物结构，这种方式对于正离子的检测来说效果明显，但对于负离子的检测却难以呈现。化学电离源的碎片离子峰少，灵活度强，图谱相对简单，可以作为负离子主要的检测方法。MS 扫描分为全扫描与选择性离子监测。面对不确定样品时，全扫描是关键一步，也是第一步。通过全扫描可以获得化合物的分子、离子以及碎片离子质量的全扫描图谱，从而确定化合物的分子量等信息。

2 气相色谱-质谱联用技术的特点分析

在气质联用技术当中，先利用气相色谱进行分离，样品被纯化为纯化合物后进入到质谱阶段，通过质谱仪进行检测。气质联用技术可以将质谱的鉴定力和气相色谱的高分离力优势发挥到最大，进而提升对于食品等化合物的检测准度，同时降低了复杂化合物的检测难度[3]。

气相色谱定性分析主要是根据出现色谱峰的时间进行定性，以色谱峰的峰高或峰面积为基础进行定量。作为一种定量、定性的分析方法，气相色谱拥有极强的分离功能，同时还具有高度的灵敏性。但是，对于一些复杂且难以分离的食品样品，气相色谱也存在着定性偏离等缺陷。

在磁场或电场的作用下，质谱法主要是依据带电粒子的运动规律，并利用质荷比对样品进行分离和离子分析，从而对离子强度大小和质量进行确定。它最重要的用途就是依据特征离子计算出化合物的分子量、分子结构、元素组成以及同分异构体等信息，具有定性准确、灵敏度极高、检测速度快等优势。

气质联用技术的应用可以弥补气相色谱定性分析的不足，质谱分析的各类电离模式能够对各种样品分子进行电离，经过质谱仪分离后的所有离子均能被成功检测；最终获得样品的质谱图，气质联用技术可以获得三维信息质量、强度和保留时间等信息。与此同时，计算机软件技术在气质联用技术中的应用对该技术的发展也具有良好的促进作用。一方面，促进了仪器性能的提升，另一方面，实现了通过计算机控制仪器。通过计算机可以实现从方法建立、进样到定性定量分析、打印谱图等全过程的信息化、智能化处理，极大地提高了仪器的使用效率和实验检测效率[4]。

3 气相色谱-质谱联用技术在食品检测中的应用

气质联用技术始于20 世纪末，发展至今，已经在食品、医药等各个领域中得到了广泛应用。尤其是对挥发性、衍生化合物的分析方面尤其适合，可以说气相色谱-质谱联用技术在食品安全检测及科研领域中的应用越来越多。在蔬菜、水果、生鲜等食品的生产加工过程中，都会使用一些药物对病虫害进行治理，或起到消杀的作用。如有机磷、有机氯、拟除虫菊酯、氨基甲酸酯等都是常用的药品成分。这些药物的使用都会导致果蔬生鲜等食品表面存在一些药物残留。而我国对于食品的药品残留检测，大多采用气质联用技术，并对照国家相应的食品安全标准予以执行。

例如：在利用气质联用技术对蔬菜食品进行检测时，首先可以根据实际需要，选取待测样品，并将其切碎匀浆备用。然后，准备20 mL 乙腈，并称取10 g准备好的待测样品加入其中，再加入2.5 g 氯化钠进行提取，并将其放入离心机准备离心，用清液进行净化。随后，要将净化后的提取液体借助Envi-18 柱与Envi-Carb 柱分别进行净化，同时在40 ℃的水浴中进行旋转浓缩，直到提取液的体积浓缩至1 mL 左右，再加入相应比例的内标溶液。摇晃均匀待测，以备在气相色谱质谱仪上进行检测。实验者根据实验方法设定仪器条件。每一种待测化合物可选择1 个定量离子和2 个定性离子。随后，根据出峰顺序对化合物中的离子进行保留时间、定量定性离子等相关数据的分析。在利用气质联用技术对食品样品完成检测后，如果色谱峰的保留时间和标准的样品一样，同时定性、定量离子在扣除背景后的样品质谱图中均有出现，并且离子丰度比值和标准样品的离子丰度比值一样，就可以依据检测数据判断出食品样品中含有某种农药。还可以根据内标法来开展定量工作，将食品样品中的药物残留含量计算得出。

气质联用技术在食品安全检测领域的有效应用，克服了利用气相色谱进行药物残留检测存在的效率偏低、品种单一的弊病，能够进一步增强对食品样品定量、定性分析的精准度，同时又能实现对药物残留的多样性检。在现代社会当中，各类食品添加剂已有上千种，包括各类防腐剂、上色剂、抗氧化剂等等。通过气质联用技术可以对上千种添加剂或药物残留实现快速、准确的检测和分析。食品中常用的添加剂有甜味剂、防腐剂、色素、过氧化苯甲酰等，长期摄入着色剂超标的食品会对人体器官造成严重损伤。气质联用技术可以实现对食品中各类添加剂残留的同时检测[5]。

由此可见，气相色谱-质谱联用技术应用在食品安全领域有其必要性和必然性，人们的生产生活都离不开食品，食品安全可以说是老百姓最关心和关注的问题。为此，食品领域，尤其是食品加工领域应着重加强对气质联用技术的创新应用研究，将该项技术的优势发挥出来，从而确保在开展食品安全检测时能够做到高效、精准，最终为人们的身体健康保驾护航。

4 结语

总而言之，气质联用技术因其自身所拥有强效的检测功能与分析功能，已经在食品行业得到了广泛应用，尤其是检验分析部门对于该项技术的应用更为成熟。当然，随着现代科学技术水平的不断增强，气质联用技术也在不断进行着技术与功能的突破与创新。作为食品安全保障的重要技术手段，食品各领域都应加大对气质联用技术的应用与研究，从根本上切实做好食品安全维护工作。