GC-MS技术的应用研究进展*

2022-12-07陶静雨闫玉鑫

云南化工 2022年3期

陶静雨，闫玉鑫

(云南师范大学职业技术教育学院应用化学系，云南昆明 650092)

1 GC-MS简介

气相色谱(Gas Chromatography，GC)具有极强的分离能力；质谱(Mass Spectrometry，MS)对未知化合物有独特的鉴定能力。将GC与MS联用，即气-质联用，充分发挥GC的分离作用和MS的鉴别作用。由于GC-MS具有高分辨能力、高灵敏度和分析过程简便快速的特点，在医药、环保、农药等领域起着越来越重要的作用，因此是分离和检测复杂化合物的最有力工具之一。通过知网上可视化数据统计可知，GC-MS技术应用广泛，近些年也有过相关综述的发表。例如，GC-MS技术在植物挥发油检测分析中的应用研究[1]、在谷物食品中的应用研究[2]等等。本文将从医药检测、农药检测、工业生产和毒品检测四个领域入手，对GC-MS技术的最新应用进展进行综述，为GC-MS技术的进一步发展提供指引。

2 GC-MS应用

2.1 医药检测

2.1.1 药物检测

在药物检测方面，GC-MS主要以检测药材的挥发油为主。例如，朱丽云等[3]用GC-MS对来自湖北、湖南、四川、浙江、广东、山东等省的19批次的不同产地陈皮挥发油进行了检测，确定了质量标志物—D-柠檬烯和γ-萜品烯，并定量分析了二者的含量范围，为陈皮挥发油的质量评价奠定了基础；刘欢等[4]利用GC-MS对醋制香附挥发油进行了检测，发现香附醋制后提高了脑组织中5-羟色胺(5-HT)的含量，达到了抗抑郁的作用，也对其作用原理作出了进一步的说明；刘欣怡等[5]用GC-MS检测后得出，不同沉香叶片挥发油在药用、保健方面的功能各不相同，且有较好的开发潜能及应用前景；等等。

2.1.2 疾病检测

在疾病检测方面，GC-MS也提供了不少便利。例如，吴德鸿等[6]运用基于GC-MS的代谢组学方法分析了牙龈炎患者的血浆代谢表型变化，发现牙龈炎患者体内19种代谢物存在异常变化，证实了“虚火”和“实火”牙龈炎患者具有不同的代谢特征，为中医辨证分型客观化提供了思路；任利红等[7]利用GC-MS对孕先天性畸形儿孕妇羊水中的5种非极性氨基酸进行了检测，与正常值相比，其亮氨酸和异亮氨酸含显著降低 (P<0.01), 而另3种氨基酸含量则无明显变化，由此推断出亮氨酸和异亮氨酸含量的减少可能参与了先天性畸形的发生；张艳涛等[8]利用GC-MS检测出肥胖儿童和正常儿童之间的血清代谢成分存在33个差异代谢物，筛选出了和肥胖儿童相关代谢紊乱的16个潜在生物标记物，为预防和早期诊断肥胖儿童提供了良好的理论基础；等等。

2.2 农药检测

2.2.1 土壤、水质、空气

目前，GC-MS检测的前处理方法不断地被优化和创建，检测过程、结果也越发简便准确。在土壤检测方面，颜常盛等[9]利用超声波产生的机械效应和空化效应对土壤中多环芳烃进行了萃取，再经GC-MS检测，实现了绿色低污染、高效准确和低成本的测试要求，为土壤检测提供了新方法。在水质检测方面，陈海玲等[10]建立了固相萃取-在线凝胶渗透色谱-GC-MS/MS测定水中31种有机氯农药含量的方法，解决了福建各地水样的分析；聂宏骞等[11]建立了饮用水中5种拟除虫菊酯类农药的检测方法，减少了环境污染，极大降低了操作成本，加快了检测进程。在空气检测方面，刘淼等[12]建立了环境空气中多环芳烃、邻苯二甲酸酯、多氯联苯等有机污染物的检测方法，样品经超声波萃取，再经GC-MS测定，该项研究为人类安全提供了保障；谭光辉等[13]建立了利用GC-MS检测工作场所空气中苯胺的方法，推动了工作场所空气中苯胺的日常检测、监督监测或应急检测。

2.2.2 食品、果蔬

QuEChERS方法是近年来发展起来的一种多组分农药残留提取、净化技术。QuEChERS-GC-MS/MS检测方法具有操作简便、廉价、高效等优点，被广泛用于食品、果蔬农药多残留的快速检测。在食品方面，丁春瑞等[14]用QuEChERS-GC-MS/MS法快速有效的测定了玫瑰花酱中10种有机磷农药残留；王莎莎等[15]建立了QuEChERS-GC-MS/MS检测生鲜肉中18种有机农药残留的分析方法，满足了生鲜畜禽肉中有机磷农药残留的高通量快速检测。在果蔬方面，姚建花等[16]通过优化改进的QuEChERS方法提取和净化待测样品，再结合GC-MS/MS测定了叶菜类蔬菜(豇豆、韭菜、芹菜、青菜等)中14种有机氯和拟除虫菊酯类农药残留，解决了蔬菜测试过程中的基质干扰的问题；张洁等[17]通过QuEChERS结合磁性纳米材料对样品进行前处理，再结合GC-MS/MS法同时检测了蔬菜水果中典型有机氯、有机磷和菊酯类等28种农药残留。

2.3 工业生产

2.3.1 烟草

GC-MS技术在烟草行业中应用比较广泛，主要还是检测香烟中的香味成分、有害物质等。王晓斌等[18]用GC-MS技术分析了6个不同品牌丝束加香卷烟滤棒中的主要香味成分，发现共有成分都是醇类，但其他成分含量上均存在明显的差异；管明婧等[19]研究发现，在烟叶中添加纳米Al2O3可有效实现降焦减害，当烟叶/纳米Al2O3质量比为100∶1时，可降低烟叶热反应产物中有害物质生成量并增加显效成分含量。

2.3.2 茶叶

GC-MS技术在茶叶方面的应用主要是检测茶叶中的某些香味成分。例如，朱晓凤等[20]分别采用同时蒸馏萃取法和顶空固相微萃取法提取了霍山黄大茶中的香气成分，再通过GC-MS定性定量分析得到了有30、32种香气成分，并发现糠醛、5-甲基呋喃醛等化合物是霍山黄大茶的主要特征成分；蒋青香等[21]用GC-MS对四种不同白芽奇兰茶叶的香气品质进行了分析，在四种茶叶中共鉴定出55种挥发性成分，其中酯类、醛类为白芽奇兰茶叶中挥发性成分的主要类别。

2.3.3 酒

GC-MS技术在酒产业的应用主要是检测其风味成分和有害物质。例如，魏泉增等[22]用表面活性剂强化乳化液-液微萃取，结合气相色谱-质谱联用法测定了32份不同白酒中的15种邻苯二甲酸酯类塑化剂的含量，发现有9种塑化剂的检出率大于70%，且邻苯二甲酸二乙酯的检出率100%，检出值范围为0.001～0.740 μg/mL，这一研究为白酒企业控制塑化剂含量提供了数据基础；段丽丽等[23]用GC-MS分析了不同酒花添加量的葡萄酒中的挥发性物质，并检测到24种挥发物质，酯类12种、酮类1种、醇类7种、其他类4种，发现当添加酒花浓度达到一定剂量时，对葡萄酒的风味和色泽有积极的作用，反之则可能是消极作用。

2.3.4 日化品

谭丽君等[24]建立了检测市场上儿童驱蚊扣产品中菊酯类物质的气相色谱质谱方法，该方法可检测出儿童驱蚊扣中8种菊酯类物质。马彤梅等[25]建立了一种能同时测定玩具中20种可迁移有机锡化合物的 GC-MS/MS检测方法。在化妆品行业，易路遥等[26]建立了用GC-MS/MS测定膏霜乳液类和液态水基类化妆品中新铃兰醛的方法，可对化妆品中致敏香料进行定性与定量分析,为化妆品的质量安全检测提供了有效的技术手段等

2.4 毒品检测

某公安局刑警大队查获网络贩毒案件检材1支，阎仁信等[27]用GC-MS对管内封装的淡绿色凝胶状液体(约2 mL)检测发现了色胺类新精神活性物质(“5-Me O-AMT”)，其具有类似麦角二乙胺的致幻作用。闻武等[28]利用GC/MS和LC/MS/MS技术在山东省缴获的疑似毒品烟叶和陕西省缴获的烟油中同时检出一种新型合成大麻素：ADB-BUTINACA，此项研究为以后案件分析和相关合成大麻素筛查奠定了数据基础。利用GC-MS技术对毒品进行高效准确的检测，大大提高了执法人员的工作效率。