液相色譜-串聯質譜法在食品或中藥材含量分析的應用

2021-08-09 16:51:54 來源：食品安全導刊

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邱富源，黃照榮
（無限極（中國）有限公司，廣東江門 529100）

摘要：液相色譜-串聯質譜法（Liquid Chromatography-tandem Mass Spectrometry，LC-MS）是將液相色譜的分離性能和質譜的質量分析能力相結合的一種分析學技術，可實現對復雜混合物更準確的定量和定性分析，同時簡化了樣品制備過程，使樣品分析更加便捷，本文重點探究了液相色譜-串聯質譜法在食品和中藥材檢測中的應用分析。
關鍵詞：液相色譜-串聯質譜法；食品；中藥材檢測；應用

液相色譜-串聯質譜法（LC-MS）是基于質譜儀而發明的檢測技術，質譜儀是由英國著名物理學家湯普森（Thompson）于1820年發明。其早期被用來檢測分子的質量差異，經過多年的研究和開發，高分辨率飛行時間質譜儀在1980年末和1990年初得到開發，并推廣應用于許多行業。液相色譜-串聯質譜技術由于在高分辨率飛行時間質譜儀的廣泛應用，且具備良好的分離能力和高效檢測等優點，被廣泛應用于檢驗食品和中藥品的功效與安全指標等。
1 液相色譜-串聯質譜法的技術特點
首先，液相色譜-串聯質譜技術是一種新型的現代儀器分析方法，其分析范圍廣泛且選擇性強，幾乎可以檢測所有的化合物，并且可以有效解決氣相色譜中熱不穩定化合物的分析問題。其次，分離性能強大，不僅可以分析液相或氣相色譜中沒有完全分離出的待分析混合物，而且還可通過特征離子質量色譜圖進行定性和定量分析，從而提供每種組分的結構信息和分子量[1]。
2 液相色譜-串聯質譜技術的工作原理
2.1 電噴離子化技術
分析物電離是液質檢測中最重要的環節。所謂的分析物電離是通過離子源將要分析的物質轉換為帶電離子，目前常使用電噴霧技術實現電離過程，該方法是食品檢測中最常用的方法。
2.2 質量分析器篩查離子
質量分析器主要功能是篩選并選擇要檢測的離子，可根據要檢測的離子特性和檢測方法進行分析，其是質譜儀的重要組件之一。質量分析儀分為磁分析儀和離子旋轉共振分析儀等多種類型，可組合起來檢測物質。
2.3 檢測信號分析
通過光電倍增管將所需信號轉化為電信號，并在檢測器上呈現。
3 LC-MS在食品檢測中的應用分析
3.1 LC-MS在食品營養成分檢測中的應用
3.1.1 LC-MS對糖分的檢測
糖是食品中種類最廣泛的成分。液相色譜-串聯質譜法在糖分檢測過程中具有很高的靈敏度，可以有效地提取糖分和避免測定結果的不準確性。樣品中所含的糖成分、水溶性單糖的類型和含量可以通過液相色譜-串聯質譜蒸發光散射和流體發散光輻射進行檢測[2-3]。
3.1.2 LC-MS對維生素的檢測
維生素對人們來說是相對重要的有機物質，在維持人體健康方面發揮著很好的作用。人體中某些維生素的缺乏易引發生理功能障礙，從而導致一系列疾病。借助高效液相色譜儀，可以有效地檢測維生素B1和維生素B2。該方法節省時間、操作簡單、幾乎沒有干擾，并且適用于多種維生素的檢測應用。
3.1.3 LC-MS對氨基酸的檢測
氨基酸是生物生存和發展的必需物質，是酶和蛋白質的基礎。液相色譜-串聯質譜可基于流動相色譜的廣泛范圍和高靈敏度特性，有效檢測氨基酸。
3.2 LC-MS在食品微生物和微生物代謝產物檢測中的應用分析
食物中所含的微生物在安全可控的范圍內不會危害到人體健康，但如果代謝產物（如黃曲霉毒素）超過標準值，則可能危害消費者的身體健康[4]。由于食品中微生物的種類、化學成分、分離及分析檢測技術的不同，使用常規檢測技術會增加檢測工作量。液相色譜-串聯質譜技術具有廣泛的應用范圍，可以檢測多種食品微生物和代謝產物，以及食品中致病微生物的特定化學組成。通過檢測后的合格食品才能出售，若微生物含量不符合使用標準，應及時處理。
3.3 LC-MS在食品添加劑檢測中的應用分析
3.3.1 LC-MS對甜味劑的檢測
在食品添加劑中，甜味劑主要是增加食品的甜度，當前市場上所使用的甜味劑是人工合成的。如糖尿病人可食用不產熱量，以阿斯巴甜作為甜味劑的食物。液相色譜-串聯質譜法是檢測食品中甜味劑含量的專業技術方法，因此即使甜味劑的含量很小，也仍可以非常準確地檢測出來。
3.3.2 LC-MS對著色劑的檢測
為促進消費者的購買力，制造商經常在食品中添加著色劑使食物具有多種顏色。食用過多著色劑添加的食物會對消費者的身體健康造成影響，長時間食用甚至會致癌。芳香胺是合成色素的原料之一，過量食用會損害人體的新陳代謝系統。液相色譜-串聯質譜技術可以快速準確地檢測出色料的類型和含量，從而將色料引起的食品安全問題減少到可接受的范圍。
3.3.3 LC-MS對防腐劑的檢測
為延長食品保質期，食品制造商在食品生產過程中經常向食品中添加防腐劑，但許多國家禁止在食品中添加防腐劑，即使需要添加防腐劑，也應按照防腐劑在食品中的添加標準來執行。液相色譜-串聯質譜檢測技術可以快速，準確地檢測食品中的防腐劑。
4 LC-MS在中藥檢測中的應用分析
4.1 LC-MS在中藥飲片質量中的應用
中藥飲片可治愈疾病的最主要原因是其含有治療疾病所需的藥用成分。自2005年《中國藥典》實施以來，LC-MS技術已開始在中草藥質量檢驗中發揮著重要作用。例如，研究人員使用LC-MS技術來準確地確定丹參、葛根和金銀花在發揮其功能時的相關元素含量；通過LC-MS技術確保丹酚酸B含量至少為3%時，丹參發揮其藥理作用。綜上可知，LC-MS技術在中藥材和煎劑的質量檢測中可發揮不可替代的作用，也可被研究人員用來評估監管中藥飲片質量，及時發現中草藥質量和中草藥功效的更多影響因素。
4.2 LC-MS在中草藥檢測中的應用
在鑒定新藥制劑的含量時，LC-MS技術是通用的藥物含量檢測方法。研究人員能夠使用LC-MS技術檢測412種藥物的含量。例如，六味地黃丸的藥物含量研究中，研究人員可知：小密丸總含量應為0.7 mg，大密丸含量應為4.5 mg。在對雙黃連口服液進行檢測時，研究發現口服液中黃甘素含量為8 mg時，才確保口服液具有相應的治療感冒效果，若低于規定的最低限度，將不會有效治療疾病。通過研究可知，LC-MS技術可使研究人員分析藥物中的相關元素含量，并最終控制藥物的整體元素含量[4]。
4.3 LC-MS在中藥指紋圖譜研究中的應用
指紋圖是基于對草藥化學成分的系統研究而得出的全面且可量化的識別方法，主要用于評估草藥和中草藥制劑半成品質量的真實性，優越性和穩定性。由于成分復雜且雜質很多，草藥很難分離和純化。研究表明，草藥的功效是多種成分協同作用的結果，某些關鍵或特定成分在其中發揮著作用。中藥指紋技術已逐漸成為一種有效的檢測技術手段。在未知組分的研究中，LC-MS的原理是在串聯質譜中獲得諸如特征碎片離子之類的結構信息，并結合已知結構化合物的裂解，對未知組分進行定性和定量分析，以研究指紋圖譜[5]。
5 結語
綜上所述，液相色譜-串聯質譜技術已廣泛用于各種食品和中藥的檢驗中，并具有通用的殘留分析功能，可用于樣品分析。液相色譜-串聯質譜技術是一種高效率、高靈敏度、高精度和易于操作的分析方法，可以滿足食品、藥品檢測行業不斷增長的檢測要求，在未來會受到更廣泛的關注。當前的大多數研究只是檢測和分析食品和中藥中一種或幾種成分，還需要更深層次的研究。
參考文獻
[1]周迎楠,高澤岳,王圣博,等.液相色譜-質譜聯用技術在食品安全檢測中的應用研究[J].吉林農業,2019(11):73.
[2]鄧卿豐.高效液相色譜-質譜技術在食品安全分析中的應用進展[J].現代食品,2018(20):85-87.
[3]關金龍.高效液相色譜-質譜聯用法在分析檢測中的運用分析[J].機電信息,2015(5):40-42.
[4]張欣悅.中藥材中黃曲霉菌及其毒素檢測新技術研究[D].北京:北京中醫藥大學,2017:1.
[5]朱莉莉,陳大勇,童文駿.高效液相色譜串聯高分辨多級質譜應用于亞麻籽環肽氧化監測[J].分析化學,2021,49(4):
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