气相色谱-质谱联用技术在食品检测方面的应用及进展

气相色谱-质谱联用技术在食品检测方面的应用及进展

魏红

绵阳市疾病预防控制中心   四川绵阳  621000

摘要：食品种类繁多，成分结构复杂，食品安全问题关系到人民群众的身体健康和生命安全,关系到经济健康发展和社会稳定。由于气相色谱-质谱联用法具有高灵敏度、准确度和分辨率的特点，因此被广泛的应用于分离和鉴定各类复杂组分，已成为食品检测的关键技术和手段。本篇文章详尽地探讨气相色谱-质谱联用法在食品检测领域的运用，并对其在检测食品中的有毒有害物质和成分分析等方面的优点和难题做深度剖析，同时也展望气相色谱-质谱联用技术未来在食品安全检测领域的可能研究路径和发展前景。

关键词：气相色谱-质谱联用法；食品检测；应用进展

Application and progress of gas chromatography-mass spectrometry technology in food detection

Abstract: Food comes in many categories and has complex structures,food safety issues are related to the health and safety of the people, as well as the healthy development of the economy and social stability. Due to its high sensitivity, accuracy and resolution, gas chromatography-mass spectrometry has been widely used in the separation and identification of various complex components, and has become a key technology and means of food detection. In this paper, the application of gas chromatography-mass spectrometry in the field of food detection is discussed in detail, and the advantages and problems of gas chromatography-mass spectrometry in the detection of toxic and harmful substances in food and component analysis are analyzed in depth. At the same time,the future research path and development prospect of gas chromatography-mass spectrometry technology in the field of food safety detection are also prospected.

Key words: gas chromatography-mass spectrometry ; food detection; application progress

近年来，我国对食品安全问题的重视程度不断提升。食品中有害物质的检测，如食品添加剂的过量使用、农药的残留、微生物毒素测定等，对于确保食品的安全性具有极其重要的作用。此外，食品基质复杂，包含多种不同的化学成分，并且大部分有害物质和特定成分的含量都处于微量或痕量水平，检测时干扰较多，因此，对食品中各组分进行准确检测就变得异常困难。气相色谱-质谱联用技术结合了两种仪器的优势，既有色谱强大的分离能力又具有质谱灵敏的鉴别功能。气相色谱作为质谱仪的“分离进样器”，常用于复杂的挥发性成分的分离与分析。质谱是“检测器”，可以确定各化合物的分子量和官能团，再通过标准谱库的检索，进而实现对待测物的定量和定性分析[1]。气质联用法具有技术和设备成熟、高准确度、灵敏度和选择性以及分析速度快，同时还拥有卓越的样本预处理技术等特点，从而在食品分析领域的运用越来越广泛。

1 气质联用技术在食品内源性有毒有害物质检测方面的运用

食品内源性物质包括内生毒素和加工过程中产生的有害物质，内生毒素包括有毒蛋白质类、生物碱类，河豚毒素等。食品在加热、灭菌等加工过程会导致脂肪、蛋白质、碳水化合物等发生变化，可能会产生丙烯酰胺、多环芳族、亚硝基化合物等有害物质。食品中内源性有害物质类别众多，测定方法主要包括气相色谱及质谱联用法、液相色谱及质谱联用法、酶联免疫法（ELISA）等，其中气相色谱及质谱联用法是检测内源性有害物质的主要分析方法

[2]。气质联用法又结合了气相色谱高效快速和质谱精准鉴别的优势，蒋薇等[3]借助气质联用技术建立了一种操作简便、检测效果准确的可可碱和咖啡因检测方法。

油炸、高温烘烤类食物在特定情况下，会产生非褐变的美拉德反应，激发食物独特的风味和色泽，但同时会产生2A类致癌物丙烯酰胺（AA）。AA有神经毒性、生殖毒性和遗传毒性[4]。气质联用法是AA检测中一种常用方法，也是标准检测方法之一。李海霞等[5]以食糖为检测对象，样品经固相萃取小柱净化后，不用衍生直接进气质联用仪分析，内标法定量，简化了样品前处理过程，净化效果好，可以满足食糖中丙烯酰胺的测定。

N-亚硝胺广泛存在于腌制品、水产品等各类肉制品以及啤酒等食品中，1978 年国际癌症研究机构将N-亚硝胺类化合物定义为有强致癌性的食源性污染源，其中N-二甲基亚硝胺被评定为2A类致癌物。陶声萍[6]使用QuEChERS前处理技术结合气质联用仪建立了一种快速检测食品中N-二甲基亚硝胺的检测方法，并运用于实际样本的测定。气质联用技术在各类食品的内源性有害物质检测中均有运用，是日常分析的必备手段。

2 气质联用技术在食品外源性有害物质检测方面的运用

食品添加剂是指为改善食品色、香、味以及防止腐败或加工工艺的需要而加入的化学合成或天然物质。尽管如此，过度或非法使用某些添加剂可能会对人体造成伤害，因此，对食品添加剂的检测在食品安全保障系统中是必不可少的一环。景赞等[7]用气质联用法同时测定豆类、糕点、肉制品、蜂蜜及酱制品等多种食物中的四种防腐剂，发现该方法在各类食品检测中的回收率、精密度和灵敏度都能满足分析要求，从而提升了检测的效率。植物精油的使用已成为农业和食品工业的新焦点，作为合成食品添加剂的代替品，用于灭活微生物，EVRENDILEK G A[8]使用气质联用法对茴香、肉桂皮等提取的14种精油进行分析，共检测到65种具有不同抗氧化能力和抗菌性能的化合物。气质联用技术对于食品添加剂的监控起着关键的作用，尽管如此，伴随着新兴的食物类别，例如预制菜的出现和消费的增长以及新型添加剂的出现，气质联用技术的深度探索与实践将会是未来的主要研究领域。

农药被广泛的应用于保护农作物，预防和管理害虫、疾病以及杂草等，但是农药的滥用有可能引发农药残留，这将对人的健康以及环境造成潜在的危害。所以，准确且快捷的农药残留检测方法显得至关重要。王海凤等[9]用气质联用法同时测定果蔬中11种有机磷农药残留，并且对市场上随机购买的油麦菜和梨进行检测，发现有甲拌磷、氧化乐果等农残检出。格伦比亚的LÓPEZ D R等[10]使用气质联用法测定了61份蜂蜜样本，其中32份含有杀菌剂、杀虫剂以及杀螨剂，占总样品的52.4%，有4.9%的样本超过了欧洲议会法规（EC）No 396/2005中规定的MRL浓度。此外，在不使用标准物质的情况下，气质联用法可利用保留指数及数据库技术对食品中的各类农药进行快速筛查，以解决农残检测种类过多，检测效率要求高，标品利用率低等问题。

随着我国农业和养殖业的不断发展，兽药的使用比例也越来越高，兽药的残留会导致农产品质量下降，严重则危害健康。目前色谱联用质谱法已普遍应用于农产品农兽药残留检测中，有利于高通量检测多种痕量化合物[11]。邢银英等[12]借助气质联用技术开发出一套操作性强、效率高以及覆盖面广的分析方法，用于测定禽源类肉及其肉制品中氟虫腈及3种代谢药物残留。

食品包装材料是关系食品安全的重要因素，人们对食品包装的安全性也日益关注。气质联用法可以检测塑料食品包装材料中偏氯乙烯、乙苯、苯乙烯等有害成分，平时主要应用于塑料食品包装材料污染的监管[13]。张霞等[14]利用气质联用法对食品包装纸中的24种有害物质同时进行了测定，6种不同品牌的食品包装纸中的有害物质的最高残留量为26.53 mg/kg。梁剑锋等[15]利用气质联用法对20个茶叶包装材料中的9,10-蒽醌含量进行了测定，用内标法定量，具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点。随着新型包装材料的开发和应用，如何有效提高食品包装材料检测的精确性、便捷性成为今后的发展方向。

3 气质联用技术在微生物毒素检测方面的运用

在加工和储存食品的过程中，食物也容易受到微生物的污染，具体来说，微生物毒素分为细菌毒素和真菌毒素两种。常见的细菌毒素有组胺和蓝细菌毒素，真菌毒素主要包括黄曲霉毒素、镰刀菌毒素等类型[16]。目前，微生物毒素主要的检测方法有液相色谱法、生物传感器法、酶联免疫吸附法等。气相色谱及质谱联用法分析微生物毒素大部分都需要经衍生后测定。由于存在着大部分真菌毒素找不到合适的衍生化试剂，且衍生化等处理过程耗时复杂的问题，限制了其在真菌毒素检测方面的应用[17]。生物胺衍生后的产物易产生拖尾问题，因此也不常用于生物胺的测定[18]。玉米赤霉烯酮可使用气相色谱及质谱联用检测，但也必须在衍生化后才能测定这也成为制约该分析方法发展的一个主要因素，国内外相关报道主要集中于GC-ECD、GC-MS等同时测定多种镰刀菌毒素方面

[19-20]。因此，对微生物毒素前处理衍生方法的改进，从而能实现快速、准确的检测也是气质联用技术的研究方向。

4 气质联用技术在食品成分分析方面的运用

从上世纪八十年后，气质联用法在食品成分分析中的应用愈来愈多，食品成分分析可分为物质成分检验和营养成分检验，Oteri等[21]采用气质联用法完成了橄榄油中的三酰基甘油组成分析，并基于所建数据库，成功根据品种、种植区域和商标来筛选优质橄榄油。Giannetti等[22]使用气质联用技术测定比尔森风格的啤酒中风味成分，共检测出111种挥发性成分，并证实样品中的13种挥发性成分可作为手工啤酒的指纹图谱。郭瑞等[23]采用固相微萃取-气相色谱质谱法对小麦籽中73种挥发性风味物质的种类和含量进行分析，以此鉴别小麦储藏年份，其中γ-辛内酯、1-己醇等含量与小麦储藏年份呈正相关。气质联用技术在食品成分分析中的运用十分普遍，除了定量分析各组分浓度，也能根据鉴定出的各种成分和含量区分不同食物的品种、产区以及加工方式等，来实现对食品的溯源分析和对食品品质的判断。

5 结语

总的来说，气相色谱质谱联用技术在食品检测中显示出极强的实际运用价值，特别是在食品安全和食品成分分析方面，尽管如此，由于食品质量标准的升级以及新型食品污染源和毒性标志物的涌现，这项技术同样面临新的考验。所以，有必要持续探索并发展气质联用技术，例如，除了开发出更为灵敏、准确和快速的检测方法，也应加强现场检测的运用，向着小型便携化仪器研发，朝专业化、快捷化、信息化程度更高的方向发展。以增强它在食品检验领域的效能，从而更有力地确保食品的安全性，维护大众的健康。在未来，气相色谱质谱联用技术在食品安全监测方面的运用将变得更加广泛，并对食品安全行业的进步产生更深远的影响。

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