初探高效液相色譜-質譜聯用技術在食品安全中的應用

◎ 姜詩雨，繆 雄，單月梅

（ 1.無錫市食品安全檢驗檢測中心，江蘇 無錫 214142；2.國家市場監管技術創新中心（特殊食品），江蘇 無錫 214142）

近年，我國食品安全事件頻發，據調查顯示，2005年至2014年，全國發生食品安全事件高達227 386起，60%發生在生產、加工環節，包括不規范的使用添加劑、造假、使用過期原料、農藥殘留不合格等。食品中可能存在各種有害的污染物，如重金屬、農藥殘留、化學添加劑、致病菌、毒素等，通過食品安全檢測，可以及早發現和識別這些污染物，避免食品中毒和健康問題的發生。高效液相色譜-質譜聯用技術（HPLC-MS）在食品安全領域的應用非常廣泛，涵蓋了檢測、分析和鑒定食品中的各種潛在污染物和有害物質。

1 高效液相色譜-質譜聯用技術的原理

①高效液相色譜（HPLC）是一種基于液相流動的色譜技術，通過色譜柱中的固定相對樣品進行分離。②質譜（MS）是一種基于離子化和質量-電荷比的分析技術，用于確定物質的化學結構和分子量，質譜儀將樣品中的分子轉化為離子，進一步對其進行分析[1]。③高效液相色譜-質譜聯用技術（HPLC-MS）結合了高效液相色譜和質譜的優勢，充分發揮了兩種技術的互補作用，在HPLC-MS中，HPLC用于將復雜樣品中的化合物分離成單個組分，然后將這些組分引入質譜中進行離子化和分析，質譜檢測器根據分子的質量-電荷比對離子進行排序，并輸出相應的質譜圖譜，通過與質譜庫中的標準譜圖進行對比，可以鑒定樣品中的化合物。

2 高效液相色譜-質譜聯用技術優點分析

2.1 分離能力強

HPLC-MS具有強大的分離能力，這對于分析復雜樣品中的組分非常重要。在HPLC-MS中，選擇適當的色譜柱，對于實現高效的分離至關重要，色譜柱通常具有特定的填料類型和化學性質，可以針對不同樣品類型和目標分析物進行優化選擇。常見的色譜柱類型包括反相柱（C18、C8）、離子交換柱和親水性柱等，它們能夠在不同的分析條件下實現高效分離。在HPLC-MS中，流動相的性質對分離能力和質譜信號強度具有重要影響，其中，溶劑性質和比例、緩沖劑的使用與否、pH調節等，都會影響流動相的性質。

2.2 靈敏度高

HPLC-MS具有很高的靈敏度，能夠檢測到低濃度的目標化合物。質譜儀的靈敏度對HPLC-MS的整體靈敏度起著重要作用，現代HPLC-MS系統配備了高分辨率和高靈敏度的質譜儀，可以檢測到低至皮克等級的化合物，甚至是微量的痕量物質[2]。HPLC-MS結合了HPLC的分離能力和質譜的靈敏度，可以在保證分離效果的同時，實現對目標化合物的高靈敏度檢測和定量分析，在許多領域都具有重要應用，如藥物分析、環境監測、食品安全等。

2.3 可以進行多組分分析

在HPLC-MS聯用技術中，HPLC先將混合物中的組分分離開來，隨后通過質譜對分離后的組分進行檢測和分析。質譜能夠快速準確地確定樣品中的化合物，并識別未知化合物的結構，因此，HPLC-MS可用于同時分析多種分子、化合物或成分。該技術在藥物分析、天然產物研究、環境監測、食品安全等領域得以廣泛應用。例如，在藥物分析中，可以同時檢測和定量多種藥物和其代謝產物；在環境監測中，可以分析水、土壤和空氣中的各種有機污染物；在食品安全領域，可以快速準確地分析食品中的農藥殘留、添加劑和毒素等。

2.4 可以定性定量分析

定性分析是指確定樣品中存在的化合物或成分的特征、結構信息，通過質譜儀，可以對分離后的化合物進行質譜掃描，獲得其質量譜圖，并通過比對數據庫等方式，對分析結果進行解釋和確認，這樣可以確定樣品中的化合物類型、結構、分子量等信息。定量分析是指確定樣品中化合物或成分的濃度或含量。通過聯用HPLC-MS，可以同時獲得化合物的分離、檢測和定性信息，在定量分析中，質譜的高靈敏度和選擇性，使得能夠對目標化合物進行精確的定量測定，因此，HPLC-MS具有較高的定性和定量分析能力，并被廣泛應用于藥物分析、環境監測、食品安全等領域[3]。

3 高效液相色譜-質譜聯用技術在食品安全中的應用

3.1 檢測食品中的農藥殘留

農藥殘留是指在種植過程中使用的農藥在食品中殘留下來，而HPLC-MS可以對食品中的農藥殘留進行準確、靈敏的定性和定量分析。①樣品需要經過適當的前處理步驟，如樣品提取、凈化和濃縮，去除干擾物質并集中目標物，接著，利用HPLC-MS進行分離和定性分析檢測。②HPLC可以通過色譜柱的選擇和流動相的調節，對農藥成分進行分離，樣品中的化合物被進一步送入質譜進行檢測，質譜將目標化合物離子化，進而對其進行質譜掃描，獲得質譜圖。在此基礎上，根據質譜圖中各離子和對應的相對豐度，可以確定目標化合物的特征和結構。③通過建立標準曲線，利用已知濃度的標準品進行測量，再根據待測樣品中相應的峰面積或峰高進行計算，可以獲得農藥殘留的濃度。

3.2 檢測食品中的添加劑

添加劑是為了改善食品的質量、保存性或外觀等而在食品中添加的物質，而HPLC-MS可以對食品中的添加劑進行準確、靈敏的定性和定量分析。①樣品需要進行適當的前處理步驟，如樣品提取和凈化，去除食品基質中的干擾物質[4]。②采用HPLC進行分離分析，分離出食品中的添加劑，通過調節流動相成分、流速和梯度等參數，可以實現添加劑與其他組分的有效分離。③分離后的化合物被送入質譜進行檢測，質譜將目標化合物離子化，并通過質譜掃描獲得質譜圖，根據質譜圖中各離子和對應的相對豐度，可以確定添加劑的特征和結構信息，從而進行定性分析。

3.3 檢測食品中的保健品成分

保健品是指含有營養成分、草藥提取物、維生素、礦物質等的食品或藥品，用于補充人體所需的營養物質或改善健康。使用HPLC-MS進行保健品成分分析的步驟如下。①樣品需要進行適當的前處理步驟，如提取和凈化，去除食品基質中的干擾物質。②使用HPLC分離技術，分離保健品中的成分，HPLC可根據組分的特性（如極性、分子量等）選擇適當的色譜柱和流動相，以實現保健品成分的有效分離。③分離后，樣品中的化合物通過質譜進行檢測，質譜將目標化合物離子化，并通過質譜掃描獲得質譜圖。通過比對質譜圖中的質譜片段和對應的相對豐度，可以確定保健品成分的特征和結構，從而進行定性分析。對于定量分析，可以利用已知濃度的標準品建立標準曲線，并通過測量待測樣品中的峰面積或峰高，計算出保健品成分的濃度[5]。

3.4 檢測食品中的毒素

食品中的毒素包括有害微生物產生的毒素，如真菌毒素（黃曲霉毒素、赭曲霉毒素等）、細菌毒素（肉毒桿菌毒素等）以及化學污染物，如重金屬、農藥殘留等。HPLC-MS可以根據毒素的特性和檢測需求，選擇合適的分離技術、色譜柱和流動相。HPLC-MS可用于赤霉毒素的快速篩查和定量分析，以評估食品中赤霉毒素的風險。此外，HPLC-MS還可以用來檢測食品中的其他天然毒素，如魚類中的硝基酸鹽、貝類中的紫貝毒素、蘑菇中的毒素等，通過針對不同毒素的特征分析和目標物質指紋圖譜的對比，可以準確鑒定食品中的天然毒素。

3.5 檢測食品中的微量元素

HPLC-MS可以用于檢測食品中的微量元素，具體來說包括以下幾個步驟：①樣品前處理：將食品樣品進行適當的前處理步驟，如樣品消解或者酸解，將微量元素從食品基質中溶解出來。②分離與分析：使用HPLC分離技術，選用適當的色譜柱和流動相，以有效分離目標微量元素，接著，HPLC-MS將目標元素轉化為離子并進行質譜測量。③繪制標準曲線：通過與已知濃度的標準品進行比對，建立標準曲線，并根據待測樣品中的峰面積或峰高與標準曲線之間的關系，計算微量元素的濃度。

4 結語

綜上所述，食品安全檢測是保障食品供應鏈的關鍵環節，可以有效減少食品安全風險和問題的發生。通過使用HPLC-MS，食品安全監管機構和食品生產企業能夠更準確、更全面地了解食品中的污染物和有害物質，繼而采取相應的措施確保食品的安全性和質量。同時，HPLC-MS還可以提供快速分析結果，有助于迅速反應和處理食品安全問題。