农产品质量安全检测工作中气相色谱法和气相色谱-质谱法的具体应用阐述

文 黄维 刘婷 湖北省阿克瑞德检验检测有限公司

气相色谱法可以对有机化合物进行有效分解，并确定其纯度；质谱法可以对化合物类型进行科学鉴定。气相色谱法和质谱法联合应用，形成气相色谱-质谱法，可以对复杂的混合物样品进行直接分离，并将其引入到质谱仪中，实现化合物的离子化转化，方便对其具体类型进行明确。在农产品质量安全检测中引入气相色谱法、气相色谱-质谱法，可以对农产品残留农药、化肥的种类和含量等进行精准分析，从而保障农产品食品安全。

1.气相色谱法在农产品质量安全检测中的应用

1.1 技术概述

气相色谱法是农产品质量安全检测中常见的一种实验室检测方法。色谱分离过程中包含流动相和固定相两相，因此，色谱法分为气相色谱法和液相色谱法两种。在农产品质量安全检测中，主要是气化的待测样品随载气进入色谱柱中，柱中固定相与待测样品中各组分作用力存在一定差异性，引起流出时间不同，在完成分离后，可以对比色图谱进行进一步分析，以此来确定样品中是否存在农药残留超标问题，并明确超标的农药类型。气相色谱法可以对混合物、有机物、异构体等多个物体进行检测。

1.2 关键技术

（1）固相萃取。该技术在农产品质量检测中应用较早，技术相对成熟。其应用原理为：在样品中添加固相吸附剂，发挥其吸附功能，实现检测物与其他成分的有效分离，然后使用固相-液相色谱分离理论对其进行物理提取。使用该方法对农产品进行检测，具有较高的回收率，对外界干扰因素的抵抗能力较强，必要情况下可以重复检测几次，以便提高检测成果的准确性。（2）凝胶渗透色谱分析。主要是选择专用的凝胶色谱分析仪，从而通过凝胶对小分子化合物进行吸附，并利用凝胶渗透色谱分析法，对干扰高分子物质的因素进行排除，从而提升对化合物的提取效果。该方式应用成本较低，效率高，在各种样品中都可以进行检测使用。（3）超临界流体萃取。超临界流体萃取是一种新型萃取分离技术，它利用超临界流体，即处于温度高于临界温度、压力高于临界压力的热力学状态的流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取出特定成分，以达到分离目的。超临界流体萃取的特点是:萃取剂在常压和室温下为气体，萃取后易与萃余相和萃取组分离；在较低盈度下操作，特别适合于天然物质的分离；可调节压力、温度和引入夹带剂等调整超界流体的溶解能力，并可通过逐渐密度交温度和压力把萃取组分引入到希望的产品中。

1.3 检测农药残留

农药残留是影响农产品质量安全的关键性因素，直接危害到人们的身体健康，受到人们的广泛关注。为了确保农作物的健康成长，减少虫害的危害性，农民往往需要使用大量的农药化肥等化学物质，导致农作物农药残留情况严重，因此需要加大对食品安全的管控力度。针对农药中的化学药剂，可以使用气相色谱检测法进行定性分析。该技术在应用中可以保障检测结果的精准性，提高辨析率，同时能够对农产品中的氮、磷等农药残留量进行精准掌握，促进检测速度的提升，确保检测结果的可靠性。在《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》（NYT/761-2008）中，该方式的原理为：试样中有机磷类农药用乙腈提取，提取溶液经过滤、浓缩后，用丙酮定容，注入气相色谱仪，农药组分经毛细管柱分离，用火焰光度检测器（FPD磷滤光片）检测。保留时间定性、外标法定量。

（1）样品处理。制作样品试样，需要提前采集样本，并对其预处理，进行标准化粉碎，然后取出30克样品，加入40克乙腈，进行均匀搅拌，测量100毫升的测量纸体积；在量筒中加入6克氯化钠，对其进行充分振荡后，直到两种液体充分混合，静置半小时。这时候乙腈会从液体中分离出来。选择合适的净化方法对样品进行净化处理。在对农产品残留农药进行检测时，可以在液体中添加凝胶，如在50毫升的烧杯中导入溶液，对其进行加热，在此过程中水分会逐渐蒸发，然后添加2毫升的乙烷，通过超声净化溶液样品，完成样品制作。（2）样品分析。主要是在气相色谱检测仪中对样品进行检测分析，需要保留样品中未知样品，并对这些物品的保留时间进行检测和记录，然后与检测物的保留时间进行比较分析，可以确定溶液的具体组分；在检测过程中可以得到高度与面积的峰值，代表不同的溶液组分。如果两种物质的保留时间相差半分钟，说明存在农药残留。然后利用外标法展开定量分析，获得农药残留值。

1.4 检测添加剂

农产品的食品质量安全问题不仅出现在生产阶段，在流入市场后，往往经过多道工序进行加工，以便保障其质量和品质，在此环节中往往会添加大量的添加剂，对食品安全造成威胁。因此，需要使用气相色谱法对农产品中的添加剂成分、含量等进行精准检测，其中主要包含苯甲酸、山梨甲酸等物质。在具体应用中，需要使用毛细管柱等设备，从而提升分析参数的精准度，同时加快分析速度，减少样本与空气的接触时间，确保样本品质，促进检测结果的准确性与可靠性。

2.气相色谱-质谱法在农产品质量安全检测中的应用

2.1 技术概述

质谱法主要是利用高速电子撞击气体分子和原子，这样可以在离子源中对样品进行分离，形成电荷质量比差异较大的带正电离子，并形成离子束，将其引入到质量分析仪中。在这里，电场与磁场会被重新用于引起相反的速度分散，并对其进行分别聚集获得质谱，以便确定农产品质量。气相色谱-质谱法是对气相色谱法和质谱法的串联应用，可以对复杂的混合物样品进行直接分离，并将其引入到质谱仪中，利用化学离子化、电子轰击等方式进行处理，实现化合物的离子化转化，方便对其具体类型进行明确。在《蔬菜和水果中500种农药及相关化学品残留量的测定》（GB23200.8-2016）中，应用气相色谱-质谱法进行测定，其原理为：试样用乙腈匀浆提取，盐析离心后，取上清液，经固相萃取柱净化，用乙腈-甲苯溶液（3+1）洗脱农药及相关化学品，溶剂交换后用气相色谱-质谱仪检测。

2.2 技术优势

对标准品的要求较低，气相色谱-质谱法主要是气相色谱法、质谱法相串联，并通过计算机控制单元模块构成。气相色谱法会对各个被检测物进行有效分离，然后经过相关接口进入到质谱治理源中实现离子化。在此过程中，由于受到电子轰击的能量恒定原理的影响，质谱图的重现性能比较好，因此对标准品的要求较低，即使没有标准品也可以利用相似度检索方式对谱库中的数据进行对比，以便实现定性分析；定性与抗干扰能力较强，在接口技术、毛细管色谱技术的广泛应用背景下，气相色谱法技术高柱压与质谱法技术高真空度技术实现统一，改变了以往单一质谱法技术的定性能力较差的现状。在电离检测理论基础上，气相色谱-质谱法在所有类型的物质中都比较适用，而且还可以通过全扫描方式获得质谱图，并与保留时间进行结合，实现检测目标的双重定性，促进定性结果的准确性。该技术在应用中所需样品量较少，灵敏性高，杂质、基质效应的干扰较小；应用范围较广，气相色谱-质谱法能够对被测化合物的分子量进行精准测定，测量精度较高，可以达到1个相对分子量，方便未知物图谱解析工作的开展。该技术方法对针对性的检测对象较为广泛，如气体、液体、低熔点金属、高分子固体等。

2.3 具体应用

那么，气相色谱质谱仪器是怎样工作的呢？在具体应用中，需要气象色谱仪器对样品混合物进行分离，然后才能进入到质谱仪器中对分析物分析进行分析进而开展检测。在此期间主要是通过载气进行分析物的输送，载气可以持续性流经气相色谱仪并进入到质谱仪中，并通过真空系统抽空。具体如图1所示。

图1 气相色谱仪-质谱仪的简化图

图中（1）载气，（2）自动取样器，（3）进气口，（4）分析柱，（5）接口，（6）真空，（7）离子源，（8）质量分析器，（9）离子检测器，（10）电脑。

（1）样品需要通过手动或者自动进样器等引入到气相色谱仪中，并在入口处进入载气。当样品处于液态状态时，需要在加热的气相色谱仪入口处被汽化，然后蒸汽会被引入到分析柱中。（2）样品成分在其环节中会在流动相与液体固定向之间的分配差异为被分离；针对那些更加容易挥发的气体，会被固定相吸附。在气象色谱-质谱法分析过程中，一般会把液体固定相固定在狭窄和较短的柱子中。（3）当完成分离作业后，还需要把中性分子通过加热的传输线路洗脱到质谱仪中。如果分析物为异构体，还需要总基线分辨率。（4）在质谱仪中，首先需要对中性分子进行电离处理，常用的电离方式就是电子电离。在该环节中，需要通过灯丝产生的电子进行加速度，并把电子从分子中击出，形成分子离子，这是一个自由基阳离子。由于电离过程的能量较高，引起分子离子不稳定现象，导致多余的能量出现分裂损失问题。

气相色谱-质谱分析中数据是三维的，如图2所示。其中X轴表示保留时间，从样品注入到气相色谱仪结束的时间，y轴是离子检测器测量的反应或强度，z轴是所获得的质量范围内的离子的m/z。

图2 气相色谱质谱分析法数据显示

结语

综上所述，随着生活质量的提高，人们对农产品质量安全提出了更高的要求。因此，需要采取科学方法对农产品质量安全进行合理检测，尤其要对农产品中的农药残留进行严格检验，保障食品安全。其中气相色谱法操作方便，检测结果较为准确，而且检测速度较快，在农产品质量安全检测中发挥了重要作用。此外，在农产品农药残留检测中引入气相色谱质谱联用技术，同时与基质固相分散技术进行联合使用，可以减少基体干扰因素，提高农药回收率，提高检测效果，并对农产品中的农药残留进行有效分析。