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液质联用仪离子源和质量分析器在食品安全检测中的应用

摘　要：食品安全问题一直都是人们十分关注的问题,近年来从苏丹红到毒奶粉再到地沟油,食品质量问题屡见不鲜,促使消费者迫切要求构建一个能够运行良好的食品质量监督体系.液质联用仪离子源以及质量分析器,在食品质量监督和食品安全监测方面,具有相对良好的实际应用意义,能够满足消费者对食品安全的需求.因此,本文分析我国现阶段液质联用仪发展状况和质量分析器在食品安全检测中的实际应用情况,以期助力我国食品安全检测水平的提升.

关键词：液质联用仪；离子源；质量分析器；食品安全检测；液相色谱

中图分类号：TS207.3

食品安全的问题在我国连续不断发生,这一问题所影响到的,不仅是人民的生命健康和安全,更会对我国的社会发展情况产生深刻影响.消费者购买的食品不够安全,会直接影响消费者的生命安全,而食品的质量问题反复出现,也会给消费者以不信任感,令消费者尤其是国外的消费者不再信任食品类商品的质量,最终导致对外出口和经济发展受到影响.伴随着食品安全标准的严格化,食品的检测方式也在不断变化,而其中相对来说比较有效的检测方式,就是液质联用仪离子源与质量分析器的使用和发展.

1　液质联用仪

液质联用仪,就是用于液质联用技术的仪器.液质联用（HPLC-MS）的另一种说法是液相色谱- 质谱的联用技术,分离系统是液相色谱,而质谱则承担着检测系统的作用[1].具体的工作流程是：先采集样品,随后将其在质谱部分和流动相分离,在样品经过了离子化之后,把离子的碎片经质谱的质量分析器分开,分离标准为质数量,最后利用检测器来构建质谱图.它最大的优势是强分离性,尤其是样品为混合物的前提下,液质联用仪是良好的选择.但从另一方面来讲,采用液质联用技术,具有难得到物质结构信息的特点,进行检测的方式主要依靠样品与标准品之间的对比,因此有很大的不足.质谱则相反,它能够提供物质的结构信息,但样品需要纯化,而不是可以直接对混合物进行分析,而要求有较高的纯度.因此,如何将色谱与质谱相连接,弥补各自的缺点,是现在技术研究的主要方向之一.

2　离子源的类型

离子源（Ion source）是能够令中性原子或分子电离,并从中引出离子束流的装置,是很多设备不可缺少的部件.离子源的类型有很多,如高频离子源、弧放电离子源、PIG 离子源、双等离子体离子源、转荷型负离子源、溅射型负离子源等.在食品质量检测的过程中,经常使用的大致包括有限的几种,如FAB（快原子轰击源）和ESI（电喷雾电离源）等[2].

2.1　FAB 技术

FAB,也就是快原子轰击源,适合使用的情况是分子的数量较大,以及热稳定性较差等特点的样品.在食品行业,拥有低聚糖性和难以受热的食物,如富含更多维生素的蔬菜水果等食物,具有较为良好的分离作用.因此,在食品检测过程中,FAB（快原子轰击源）是较为常见、使用频率相对较高的一种离子源的类型.

2.2　ESI 技术

ESI 技术是样品在经过色谱的分离之后,受到电解和雾化作用的影响,令溶液产生高电荷液滴,利用库伦爆裂分离成样品离子,最后令带点的样品碎片离子进入质谱的质量分析器来进行分析.这种情况下,所使用的电离方式为软电离,因此比较适用于受热不稳定的某些极性化合物.

2.3　APCI 技术

APCI 只需要利用常规状态下的大气压就可以工作,通过电晕放电这种方式,令气相的食物样品能够与流动相电离.这种方式要求样品的溶液经过色谱柱进行分离,与流动相在石英管内加热,雾化后与溶剂产生反应离子后进入质谱进行检测,能够对非极性的化合物,且对热稳定的食物样品进行检测[3].它与以上两种电离子能够形成较好的互补,但缺陷在于,很容易导致溶剂的离子和需要进行检测的食物样品离子混合,导致出现相对而言比较高的化学噪音.

3　质量分析器

质量分析器是质谱仪器的核心,换句话说,只要质量分析器的类型有所不同,就意味着其质谱仪器的种类也会产生差别.究其本质,质量分析器的区别是通过离子源所产生的离子不同而进行划分的,依照m/z 的顺序,将样品例子分开并排并且将其列成谱.在食品安全的检测过程中,不同的质量分析器也会产生一定程度的不同效用.

3.1　单聚焦和双聚焦质量分析器

单聚焦质量分析器利用扇形磁铁产生均匀、稳定的磁场,利用不同m/z 离子运动R 不同的特点,使其能够被质量分析器分开.单聚焦质量分析器结构简单,具有操作方便的特点,但其分辨率相对较低.双聚焦质量分析器能够提高分辨率,通过在磁分析器前再加扇形电场的方式,令质量相同、速度不同的离子分离聚焦,提高效果.

3.2　离子阱

离子阱由两个端盖电极和环电极构成,在全扫描下也能够拥有较高灵敏度,能够相对简单地实现多级质谱功能.它能够实现多级串联质谱,性价比高,灵敏度高,质量范围大,使离子阱质谱计的应用范围更加广泛.

4　液质联用技术在食品安全中的应用

液质联用技术放到食品安全检测中,主要是针对食品,尤其是蔬果粮食等食品农药残留进行检测这一方面来进行的.另一方面,在兽类提供的食品中,如牛羊猪肉、奶、蛋等兽类食品,也可以检测兽药的残留.这在本质上是由于,液质联用技术是一种灵敏度非常高的科技,这一点在检测药物残留方面的作用十分明显.因此,这种方式已经在我国食品检测领域的各个环节中得到了极为广泛的应用,并且对保障食品质量产生了积极的影响.通过采用不同的液质联用仪、不同的离子源与类型不同的质量分析器,对肉类、蔬菜、水果等食品的药物残留进行分析,效果相对显著.

5　结语

食品的质量安全会直接影响人民的生命健康,在检查环节,消费者要求采用更加具有针对性的、效果更显著的检测技术.现阶段采用的食品检测技术种类众多,如微波消解（辅助萃取）技术,近红外光谱以及原子荧光等,都能提供较好的食品安全检测能力,但检测成果仍然比较有限.液质联用仪离子源与质量分析器采用化学的方法对样品进行监督和检查,在实际应用的过程中已经取得了比较好的效果.通过液质联用仪离子源与质量分析器进行食品安全检测,在实践中展示了其可行性和有效性,这也意味着,在社会发展的过程中,消费者的食品安全能够得到更加明确的保证和更加全面的保护.

参考文献：

[1] 孙登峰,王顾希,钱杉杉,等. 食品安全检测技术与标准研究[J]. 中国测试,2015,9（8）：1-7.

[2] 聂西度. 碰撞/ 反应池—电感耦合等离子体质谱在食品分析中的研究[D]. 长沙：中南大学,2013.

[3] 孙良娟,蔡　泓. 液质联用仪离子源与质量分析器的类型及其在食品安全检测中的应用[J]. 检验检疫科学,2014,11（2）：69-72.

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