初探高效液相色谱-质谱联用技术在食品安全中的应用

◎ 姜诗雨，缪 雄，单月梅

（ 1.无锡市食品安全检验检测中心，江苏 无锡 214142；2.国家市场监管技术创新中心（特殊食品），江苏 无锡 214142）

近年，我国食品安全事件频发，据调查显示，2005年至2014年，全国发生食品安全事件高达227 386起，60%发生在生产、加工环节，包括不规范的使用添加剂、造假、使用过期原料、农药残留不合格等。食品中可能存在各种有害的污染物，如重金属、农药残留、化学添加剂、致病菌、毒素等，通过食品安全检测，可以及早发现和识别这些污染物，避免食品中毒和健康问题的发生。高效液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS）在食品安全领域的应用非常广泛，涵盖了检测、分析和鉴定食品中的各种潜在污染物和有害物质。

1 高效液相色谱-质谱联用技术的原理

①高效液相色谱（HPLC）是一种基于液相流动的色谱技术，通过色谱柱中的固定相对样品进行分离。②质谱（MS）是一种基于离子化和质量-电荷比的分析技术，用于确定物质的化学结构和分子量，质谱仪将样品中的分子转化为离子，进一步对其进行分析[1]。③高效液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS）结合了高效液相色谱和质谱的优势，充分发挥了两种技术的互补作用，在HPLC-MS中，HPLC用于将复杂样品中的化合物分离成单个组分，然后将这些组分引入质谱中进行离子化和分析，质谱检测器根据分子的质量-电荷比对离子进行排序，并输出相应的质谱图谱，通过与质谱库中的标准谱图进行对比，可以鉴定样品中的化合物。

2 高效液相色谱-质谱联用技术优点分析

2.1 分离能力强

HPLC-MS具有强大的分离能力，这对于分析复杂样品中的组分非常重要。在HPLC-MS中，选择适当的色谱柱，对于实现高效的分离至关重要，色谱柱通常具有特定的填料类型和化学性质，可以针对不同样品类型和目标分析物进行优化选择。常见的色谱柱类型包括反相柱（C18、C8）、离子交换柱和亲水性柱等，它们能够在不同的分析条件下实现高效分离。在HPLC-MS中，流动相的性质对分离能力和质谱信号强度具有重要影响，其中，溶剂性质和比例、缓冲剂的使用与否、pH调节等，都会影响流动相的性质。

2.2 灵敏度高

HPLC-MS具有很高的灵敏度，能够检测到低浓度的目标化合物。质谱仪的灵敏度对HPLC-MS的整体灵敏度起着重要作用，现代HPLC-MS系统配备了高分辨率和高灵敏度的质谱仪，可以检测到低至皮克等级的化合物，甚至是微量的痕量物质[2]。HPLC-MS结合了HPLC的分离能力和质谱的灵敏度，可以在保证分离效果的同时，实现对目标化合物的高灵敏度检测和定量分析，在许多领域都具有重要应用，如药物分析、环境监测、食品安全等。

2.3 可以进行多组分分析

在HPLC-MS联用技术中，HPLC先将混合物中的组分分离开来，随后通过质谱对分离后的组分进行检测和分析。质谱能够快速准确地确定样品中的化合物，并识别未知化合物的结构，因此，HPLC-MS可用于同时分析多种分子、化合物或成分。该技术在药物分析、天然产物研究、环境监测、食品安全等领域得以广泛应用。例如，在药物分析中，可以同时检测和定量多种药物和其代谢产物；在环境监测中，可以分析水、土壤和空气中的各种有机污染物；在食品安全领域，可以快速准确地分析食品中的农药残留、添加剂和毒素等。

2.4 可以定性定量分析

定性分析是指确定样品中存在的化合物或成分的特征、结构信息，通过质谱仪，可以对分离后的化合物进行质谱扫描，获得其质量谱图，并通过比对数据库等方式，对分析结果进行解释和确认，这样可以确定样品中的化合物类型、结构、分子量等信息。定量分析是指确定样品中化合物或成分的浓度或含量。通过联用HPLC-MS，可以同时获得化合物的分离、检测和定性信息，在定量分析中，质谱的高灵敏度和选择性，使得能够对目标化合物进行精确的定量测定，因此，HPLC-MS具有较高的定性和定量分析能力，并被广泛应用于药物分析、环境监测、食品安全等领域[3]。

3 高效液相色谱-质谱联用技术在食品安全中的应用

3.1 检测食品中的农药残留

农药残留是指在种植过程中使用的农药在食品中残留下来，而HPLC-MS可以对食品中的农药残留进行准确、灵敏的定性和定量分析。①样品需要经过适当的前处理步骤，如样品提取、净化和浓缩，去除干扰物质并集中目标物，接着，利用HPLC-MS进行分离和定性分析检测。②HPLC可以通过色谱柱的选择和流动相的调节，对农药成分进行分离，样品中的化合物被进一步送入质谱进行检测，质谱将目标化合物离子化，进而对其进行质谱扫描，获得质谱图。在此基础上，根据质谱图中各离子和对应的相对丰度，可以确定目标化合物的特征和结构。③通过建立标准曲线，利用已知浓度的标准品进行测量，再根据待测样品中相应的峰面积或峰高进行计算，可以获得农药残留的浓度。

3.2 检测食品中的添加剂

添加剂是为了改善食品的质量、保存性或外观等而在食品中添加的物质，而HPLC-MS可以对食品中的添加剂进行准确、灵敏的定性和定量分析。①样品需要进行适当的前处理步骤，如样品提取和净化，去除食品基质中的干扰物质[4]。②采用HPLC进行分离分析，分离出食品中的添加剂，通过调节流动相成分、流速和梯度等参数，可以实现添加剂与其他组分的有效分离。③分离后的化合物被送入质谱进行检测，质谱将目标化合物离子化，并通过质谱扫描获得质谱图，根据质谱图中各离子和对应的相对丰度，可以确定添加剂的特征和结构信息，从而进行定性分析。

3.3 检测食品中的保健品成分

保健品是指含有营养成分、草药提取物、维生素、矿物质等的食品或药品，用于补充人体所需的营养物质或改善健康。使用HPLC-MS进行保健品成分分析的步骤如下。①样品需要进行适当的前处理步骤，如提取和净化，去除食品基质中的干扰物质。②使用HPLC分离技术，分离保健品中的成分，HPLC可根据组分的特性（如极性、分子量等）选择适当的色谱柱和流动相，以实现保健品成分的有效分离。③分离后，样品中的化合物通过质谱进行检测，质谱将目标化合物离子化，并通过质谱扫描获得质谱图。通过比对质谱图中的质谱片段和对应的相对丰度，可以确定保健品成分的特征和结构，从而进行定性分析。对于定量分析，可以利用已知浓度的标准品建立标准曲线，并通过测量待测样品中的峰面积或峰高，计算出保健品成分的浓度[5]。

3.4 检测食品中的毒素

食品中的毒素包括有害微生物产生的毒素，如真菌毒素（黄曲霉毒素、赭曲霉毒素等）、细菌毒素（肉毒杆菌毒素等）以及化学污染物，如重金属、农药残留等。HPLC-MS可以根据毒素的特性和检测需求，选择合适的分离技术、色谱柱和流动相。HPLC-MS可用于赤霉毒素的快速筛查和定量分析，以评估食品中赤霉毒素的风险。此外，HPLC-MS还可以用来检测食品中的其他天然毒素，如鱼类中的硝基酸盐、贝类中的紫贝毒素、蘑菇中的毒素等，通过针对不同毒素的特征分析和目标物质指纹图谱的对比，可以准确鉴定食品中的天然毒素。

3.5 检测食品中的微量元素

HPLC-MS可以用于检测食品中的微量元素，具体来说包括以下几个步骤：①样品前处理：将食品样品进行适当的前处理步骤，如样品消解或者酸解，将微量元素从食品基质中溶解出来。②分离与分析：使用HPLC分离技术，选用适当的色谱柱和流动相，以有效分离目标微量元素，接着，HPLC-MS将目标元素转化为离子并进行质谱测量。③绘制标准曲线：通过与已知浓度的标准品进行比对，建立标准曲线，并根据待测样品中的峰面积或峰高与标准曲线之间的关系，计算微量元素的浓度。

4 结语

综上所述，食品安全检测是保障食品供应链的关键环节，可以有效减少食品安全风险和问题的发生。通过使用HPLC-MS，食品安全监管机构和食品生产企业能够更准确、更全面地了解食品中的污染物和有害物质，继而采取相应的措施确保食品的安全性和质量。同时，HPLC-MS还可以提供快速分析结果，有助于迅速反应和处理食品安全问题。