应用多维色谱-质谱联用技术 建立食品中残留物检测新平台（四）

　　3 在线净化-色谱/质谱联用技术

　　多维色谱技术除包括多维气相、多维液相之外，目前发展的在线净化与色谱/质谱的联用技术也属于多维色谱范畴。离线的前处理方式耗时长、耗资大，并且重现性差，操作过程中还可能会带来二次污染，因此需要开发在线净化技术。目前食品检测中常用的在线净化技术主要包括在线凝胶色谱和在线固相萃取。

　　3.1 凝胶色谱-气相色谱/质谱(GPC-GC/MS)

　　凝胶色谱(gel permeation chromatography，GPC)对于消除大分子物质的干扰具有较好的效果，已成为一种常用的前处理净化方法，用于除去脂类、蛋白质和色素等杂质，还可以提高分析方法的精密度和精确度。GPC可以与GC或LC联机使用，构成二维色谱。GPC与GC联用实际上属于LC-GC联用，LC-GC联用的难点是如何将大量的溶剂快速挥发，传统GPC的流速是 5 mL/min，要将其与GC联用难度较大，目前的联用技术是将GPC柱微量化，流速降为0.2 mL/min，配合GC的PTV汽化室，以及独特的预柱连接方式，较好地解决了二者联用的问题，见图7。

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图7 GPC-GC/MS示意图

Figure 7 Schematic diagram of online GPC-GC/MS

　　根据GPC理论，分子量较大的脂肪和色素先从色谱柱中流出，通过六通阀位置的设定将这些基质干扰物排出系统，之后将所要检测的小分子量的农药成分导入试样捕集环路后再送入GC/MS进行分离检测。GPC-GC/MS联用技术是一项方便、快捷、准确的分析方法。目前国内外很多学者将该项技术应用到食品中残留农药检测领域。如Hashi等使用GPC-GC/MS联用技术测定包括有机氯、有机磷、有机氮、氨基甲酸盐、硫代氨基甲酸盐等97种农药残留，大多数农药的回收率在70~120%，相对标准偏差小于10%；杨惠琴等采用GPC-GC/MS测定植物性产品中75种农药残留，检出限在0.01-0.05 mg/kg之间，满足植物性食品中多种农药残留的筛选，具有灵敏、快速、重现性好的特点。张帆等利用该技术测定苹果中的2 ,4-二氯苯氧乙酸残留检测限为5μg/kg;康庆贺等采用该联用技术测定松子仁中的28种有机氯农药和拟除虫菊酯，检测限在2~50ppb，回收率在70%~120%之间。

　　在GPC-GC/MS的基础上我们实验室又组合了一套凝胶色谱-二维气相色谱-质谱联用技术(GPC-2DGC/MS)。这样组合主要用于动物源食品中农药残留的检测，该项技术较之GPC-GC/MS可以更有效的减少本底干扰。目前该项技术已经用于农药多残留分析，但是还未推广使用。

　　3.2 在线固相萃取-液相色谱-质谱联用技术

　　固相萃取(Solid Phase Extraction, SPE)技术是食品中残留物分析的重要前处理手段，可以对多种极性的物质进行净化、富集，因此SPE成为样品前处理过程中首选的方法，近90%残留兽药的检测项目都采用SPE净化。虽然SPE净化过程不是一个典型的液相色谱过程，但可以将其视为一个广义上的色谱过程。SPE柱典型净化操作步骤为：活化—平衡—上样—淋洗—洗脱。完成一个操作程序通常要20分钟以上，如遇到高脂肪、高蛋白样品有时花费的时间会增加数倍。若洗脱液中含水，吹干定容所花费的时间则以小时计。所以将SPE技术和色谱-质谱技术在线联用可以大大缩短前处理时间，并减少有机试剂的使用量。

　　SPE与LC-MS联用有两种模式。其一是全自动模拟SPE，一个样品用一个萃取小柱，机械手将SPE柱从SPE柱架上取下并放置于流路上，先进行SPE操作进行净化分离，然后经过阀切换再切换到LC流路中进行分析，由于采用高效SPE柱，因此洗脱样品全部进入LC分析柱。整个过程通常不超过10分钟，较离线方式效率提高了很多。该仪器国外多用于血药检测，现在国内医院也有使用。我们实验室首先将其引进用于动物源食品中残留兽药及食品中添加剂的检测，经试验已初步建立了一些方法，如：动物源食品中盐酸克伦特罗、莱克多巴胺、沙丁胺醇的检测，检出限可以满足国际上最严的限量要求;奶及奶制品中的三聚氰胺检测也很方便、快捷。其它的检测方法还在试验中，待方法成熟后将与大家分享。通过实验，看到了该仪器用于食品残留物检测的广阔前景。有的仪器公司的自动SPE仪则是增加了可控六通阀和触发信号控制，可以直接与LC-MS连接联用，组成在线SPE-LC-MS。

　　另一种为在线净化-液相色谱-串联质谱仪。该技术主要特点：

　　(1)萃取柱是反复使用的，该萃取柱类似液相色谱柱，一次进样完成一次吸附-解析-平衡后再进行下一次进样操作；

　　(2)柱填料不是传统的填料。虽然就柱填料而言与传统的SPE一样，有C18、C8、MAX、MCX等，但其柱填料、柱规格和柱流量的特殊配合，使其既具有类似凝胶色谱的分离过程(按分子量大小分离)，又具有分配色谱的分离过程(按化合物与固定液之间的分配性能差别分离)；

　　(3)操作模式独特。由于柱径细，颗粒直径大，流速快，因此在柱里形成湍流，大分子化合物随流动的液体被排到废液瓶(这过程类似于凝胶色谱分离)，小分子化合物进入孔穴中，孔穴中的固定液选择性的吸附适合极性的化合物，而极性差异大的化合物随液体被排到废液瓶中(这个过程类似于SPE吸附-淋洗)，然后改变流动相和流向，将吸附在萃取柱上的化合物冲洗下来(这个过程类似于SPE的洗脱)，并送入LC流路(相当于LC进样)经LC分析柱对被测物进行分析。一个典型的样品处理过程为3~5分钟，与传统SPE操作过程“活化—平衡—上样—淋洗—洗脱—吹干—定容”相比仅是它的约1/8，而且还节约了试剂成本。

　　在线SPE-LC/MS已经广泛应用于食品多残留分析、蛋白质分析等领域，该技术的应用大大减少了前处理的时间，提高了工作效率。Liao等利用在线SPE-LC/MS测定脐血浆中的氯氰菊酯和毒死蜱农药残留，检测限可达到0.01~0.05 ppb，整个检测过程仅需要7 min。我们实验室利用在线SPE-LC/MS测定奶及奶制品中的三聚氰胺，药材中的真菌霉素和动物源性食品中的克伦特罗，在节省人力、简化前处理的步骤的同时方法满足国内外的限量要求。

　　另外，多维色谱-质谱除了检测食品中的有害残留物，还可用于食品、中药等商品指纹谱库的建立，对产品的等级分类、真伪鉴别、产地确定等可以提供技术支持。这是很大的一部分工作，但现在人们更关注食品卫生，所以，这项工作目前还没有太被重视。但我们实验室也开始尝试做一些相关的工作。

　　总之，多维色谱-质谱技术发展已日臻成熟，应用领域越来越广。虽然在食品中残留物分析领域的应用起步较晚，但也有相关工作者开始涉足。面对越来越多的食品安全问题，迫切需要建立起更高效、灵敏、准确、绿色的检测平台，而多维色谱-质谱联用技术的特性正好符合这个需求，因此必将得到快速发展。我们实验室这些年开始尝试多维色谱-质谱检测食品中的有害残留物，并取得了初步成果。接下来还会做更多的应用实验，包括食品中药的等级分类、真伪鉴别、产地确定等。希望有更多的同行关注这一领域，成果大家供享。