气相色谱质谱联用于食品检验中的效果研究

2021-09-14阮家成

现代食品 2021年13期

◎ 阮家成，张苗

（陕西科仪阳光检测技术服务有限公司，陕西西安 710000）

随着我国社会的整体进步和经济水平的大幅度提升，人们对食品质量和食品安全问题的重视程度与日俱增。而食品安全主要涉及的内容是有害化学污染物残留和食品添加剂滥用等，食品中存在的各类有害化学污染物和各种残留物等严重危害人们的身体健康，轻则引发各种疾病，重则会给人们带来生命危险。因此，将气相色谱质谱联用技术用于食品安全检测分析，对保障食品安全具有重大意义。

1 气相色谱质谱联用概述和原理分析

1.1 气相色谱概述

气相色谱以惰性气体为流动相，利用试样中各组分在色谱柱中的气相和固相间的分配系数不同，当气化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，该组分在两相之间反复多次分配，整个过程是先吸附，再脱附，最后释放。在此过程中，由于固相对于各组分相应的吸附能力不尽相同，因此各组分在色谱柱中对应的运行速度也有很大差异。试样在色谱柱中运行一段距离后，各组分之间相互分离，陆续离开色谱柱进而进入检测器。在检测器上，流动相中各组分浓度的变化将转变为相应的电信号，对应的电信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰，形成色谱流出曲线。

1.2 质谱概述

质谱分析是一种测量离子电荷与质量比值的分析方法。其工作过程是先将试样中气相组分电离，产生不同荷质比的阳离子，在加速电场的作用下，进一步形成一定数量的阳离子束，并将其直接带入检测分析器中。在检测分析器中，在电场和磁场作用下，相应的阳离子束以彼此相反的速度色散，色散后的离子束分别聚焦，进而得到离子束形成的质谱图，从而将这些待检物进行准确的定性和定量分析。

1.3 气相色谱质谱联用原理概述

气相色谱质谱联用是气相色谱和质谱的结合。气相色谱的主要作用是分离混合物中的各组分，在对混合物的分离分析方面具有不可撼动的关键作用。质谱可以将混合物分离后的各组分进行细致的定量分析检测。当单一组分进入质谱检测器时，可采用各种离子化检测方法获得该组分相应的质谱图。采集到该混合物各组分的质谱图后，可以进一步确定该混合物具体的分子结构，进而准确甄别出该混合物的特定物质。气相色谱质谱联用可以充分利用气相色谱的分离能力和质谱的定性和定量能力，进而实现对相对复杂的混合物进行更为准确而细致的定性和定量分析，从而使被检试样的处理过程变得更为简便快捷，进一步简化了整个试样的分析过程，并且节省时间，提高了分析试样的能力[1]。

2 气相色谱质谱联用于食品检验中的重要性

2.1 食品检验遇到的困难

目前，检测分析食品中的有害化学污染物有一个明显的问题，即有毒有害物质在食品内的含量较少，且存在的方式相对复杂，传统常规的化学分析和仪器检测很难做到对这些有毒有害物质进行细致清晰地甄别和筛选，确定其中有毒有害物质的成分和含量更是难上加难。在这种情况下，清晰地分离出相应物质的各个组分，准确定性和定量分析出相应物质的各组分含量显得尤为重要[2]。

2.2 单一气相色谱和单一质谱在物质检测方面的不足

气相色谱分离混合物的各组分是强有力的物质分离分析手段。但气相色谱法不能具体确定相应待检物的详细结构信息，在实际检测试样的过程中，主要用于将待检试样与标样进行对比辨别，从而推断出待检物质的结构。这种方法检测结果不够严谨，检测效率相对较低。因此，在检测分析相对复杂混合物的结构时，气相色谱法水平仍然有限，无法准确检测出相应的结果。

质谱检测分析是一种能力较强的物质结构甄别工具，对检测和分析有高灵敏度，能提供种类全面且内容丰富的各类物质的详细结构信息，且在所有色谱学中，所需试样的数量最少。与其他种类的检测器相比，质谱检测分析对于物质的选择范围更广，物质检测种类更多，检测分析结果更加准确。但质谱检测分析只能对单一物质或混合物中单一组分的物质结构进行甄别，并进行定性和定量分析。

2.3 气相色谱质谱联用在食品检验中的重要性

气相色谱质谱联用技术具有气相色谱法高效率分离物质各组分的功能，也具有质谱法的极强定性和定量能力，很好地克服了单一气相色谱检测能力的不足，以及单一质谱检测不能检测混合物中每种组分具体确切含量的缺陷，将二者的优势结合在一起，不仅可以节省部分工作步骤，缩短检测时间，还可以进一步提升试样检测的整体工作效率。

气相色谱质谱联用技术具体优势如下。①避免了相应的试样制备和试样运送的前期准备过程。②满足了质谱分析仅能检测分析单一组分试样的苛刻要求。③气相色谱质谱联用技术能够收集质量、强度、保留时间等多方面的具体信息，并统一记录数据，以便后期查阅。④气相色谱质谱联用技术还可以借助计算机系统的强大功能，使整个物质检测分析过程更加简便快捷，逐步实现物质检测分析的的全系统、全过程的自动化操作模式[3]。

3 在食品检验中的效果

3.1 气相色谱质谱联用在检测食品成分的效果

气相色谱质谱联用技术是一种简洁方便的方法，可用于确定食品中各种成分的定性和定量分析。随着气相色谱质谱联用技术的逐步成熟和通过几代人的共同努力，越来越多的未知食品成分通过气相色谱质谱联用技术被一一检测分析出来。例如，成功鉴定出苹果酒中香气成分种类为40个，芥末油中风味成分为6个，啤酒中微量香气组分为41个，淡水鱼肉中气味成分为42个。

3.2 气相色谱质谱联用在检测残留有害化学污染物的效果研究

目前，食品安全问题已经成为一个不可忽视的重要问题，为确保人们所摄入食品的安全和健康，应及时有效地检测出食品中所含有的残留有害化学污染物含量。

我国蔬菜生产中滥施农药的情况越来越严重，各类食用蔬菜中含有的残留有害化学污染物总类繁多，情况复杂，一般传统方法难以实现对这些有害污染物的准确检测分析。采用气相色谱质谱联用技术，可同时检测多种类型的有害污染物，准确对待检物进行定性和定量分析。

我国畜禽养殖过程中使用兽药进行预防控制和治疗相应的畜禽类疾病，已经成为一种社会趋势。畜禽接种兽药后，会在其体内形成兽药残留或相应兽药代谢产物的累积。一般比较常见的残留兽药可能包括生长促进剂类、抗驱灭虫类、抗生素类、镇静剂类及其他化学物质等[4]。有关气相色谱质谱联用技术检测分析食品中残留有害化学污染物的效果事例见表1。

表1 气相色谱质谱联用技术检测分析食品中残留有害化学污染物的效果事例表

3.3 气相色谱质谱联用在检测食品添加剂的效果研究

在实际食品制作过程中，为了提升食品的整体口味水平，在食品生产加工过程中一般会加入一些天然的或经化学人工合成的各类食品添加剂，这些食品添加剂不仅可以提升食品整体的味道和口感，还可以实现一些其他的功能和作用[5]，例如，使食品颜色鲜艳，增加人们的食欲；延长食品保质期；提高食品的整体营养含量等。目前我国的食品添加剂种类繁多，功能齐全，如着色剂、防腐剂、增味剂、营养强化剂、抗氧化剂以及香料等，具体品种大约有23个类别和 2 000多个子类别。

例如，瓜子中矿物油含量的一般检测是以C19～C28间的正构烷烃的含量作为衡量样品中是否含有矿物油的一个标准，采用气相色谱质谱联用技术可以检测待检物中C19～C25全部烷烃的具体种类，并对此进行精确的定性和定量分析。结果表明，食用植物油中含有的天然不皂化物非常有限。而运用传统的皂化法检测的结果，由于待检物只能是食用植物油等有限的几种品类，有很大的局限性，已不能满足日益发展的食品添加剂种类的检测分析工作。因此，采用气相色谱质谱联用技术检测相关食品中含矿物油的含量，整体检测过程灵敏度高，准确性好，适用于当前食品添加剂的发展需求。