一文总结，超临界流体色谱-质谱联用技术及其应用研究进展
中国检验检疫科学研究院的马强研究员团队近期发表了题为《超临界流体色谱-质谱联用技术及其应用研究进展》的综述文章，该综述详尽地回顾了近十年来超临界流体技术的显著进展，并深入探讨了这一先进技术在中药检测领域的广泛应用与实践成果。文章不仅展示了超临界流体技术在提升中药检测精度与效率方面的独特优势，还揭示了其在保障中药质量、促进中药现代化进程中的重要作用，为中药科学研究和技术应用提供了宝贵的参考和启示。
超临界流体色谱-质谱联用技术及其应用研究进展
引用本文:葛运程，尚宇瀚，尹磊，等.超临界流体色谱-质谱联用技术及其应用研究进展[J]. 化学试剂，2024，46（7）：20-28 .
DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0654.
背景介绍
超临界流体色谱技术有望在分离技术领域引发一场重大的变革。使用超临界二氧化碳作为流动相，使其具有比液体更好的扩散性、更低的粘度以及更低的成本等优势，超临界流体色谱成为液相色谱和气相色谱的重要补充。当超临界流体色谱技术与高灵敏度和高特异性的质谱检测器结合使用时，能够广泛应用于极性和非极性化合物的分离，甚至可以用于手性异构体的分离。近年来，超临界流体色谱-质谱联用技术已经在多样化的分析领域中得到了广泛的应用。
文章亮点
1. 系统介绍了超临界流体色谱-质谱联用技术的技术原理及其系统结构；
2.回顾了近十年内超临界流体色谱-质谱联用技术在食品科学、环境科学、药学以及医学领域的分析进展。
内容介绍
1 SFC-MS联用技术
SFC的分离原理与LC非常类似，超临界流体液相色谱仪在各方面也类似于常规液相色谱系统。区别在于，SFC在检测过程中需要使流动相保持在超临界或亚临界状态。为此，SFC系统在LC的基础上增加了背压调节器（Back Pressure Regulator, BPR），用于将系统压力维持在设定值以上。通过替换兼容可压缩溶剂的组件，SFC得以充分利用超临界流体流动相的独特溶解性能，同时兼具现代超高效液相色谱的分离能力优势。
通常情况下，SFC被视为一种适合于分析疏水性或低极性化合物的正相色谱。然而，通过加入极性有机改性剂和添加剂，可以增加流动相极性，使SFC也可以用于洗脱极性化合物。极性的大小影响物质在色谱柱上的保留时间，通过固定相与流动相极性的改变，可以将检测物从复杂基质中有效分离出来（图2）。
2 SFC-MS应用
2.1 食品科学领域
食品对人们的健康起着重要的作用。因此，无论是从科学还是从社会的角度来看，食品分析都是一个非常重要的领域[9]。食品分析是一项具有挑战性的任务，其样品基质种类繁多，待测化合物在物化性质和浓度水平上可能不尽相同。此外，干扰化合物经常存在，有时目标化合物存在于低浓度水平，这使得高灵敏度和选择性的分析方法成为食品分析领域的刚性需求[10]。SFC-MS可以提高在分析复杂样品中痕量化合物时的高选择性、灵敏度，并缩短分析时间，这有助于其在食品分析领域的更多应用[11]。此外，SFC-MS还应用于检测其他食品污染物，如激素、芳香胺等等。表1总结了SFC-MS在食品相关领域中的部分应用。
2.2 环境科学领域
当前，出现在环境中的大量药物引起了人们极大的关注，包括一些药品和个人护理产品、非法药物、杀虫剂等。这些有机化合物的残留物、微生物降解产生的代谢物和非生物过程产生的其他副产品容易在水环境和其他环境（如土壤、空气）中持续存在，不及时监管则会导致饮用水、植物和食物链污染，进而危害人体健康[21]。表2总结了SFC-MS在环境相关领域中的部分应用。
2.3 药学领域
天然药物已被广泛用于疾病治疗和保健。药食同源类物质（人参、菊花、八角等）本身可以作为实用性的中药材，同时也兼具药食的功能并作用于医疗保健领域。目前，紫杉醇、黄连素、麻黄碱、青蒿素等天然有效成分已被开发成现代药物。而对于大多数药材来说是以多组分形式使用的，如银杏叶提取物、洋甘菊提取物和人参制剂等。因此，对药材中多种化学成分的分析不仅为新药开发提供了机会，也是药材质量控制的关键。SFC-MS在小分子药物的活性药物成分、合成中间体、杂质或降解产物、手性拆分方面应用广泛。表3总结了SFC-MS在药学领域中的部分应用。
2.4 医学领域
代谢物应用于疾病的临床前模型和临床应用，作为潜在的疾病生物标记物，包括脂类、类固醇激素、胆汁酸、极性代谢物、多肽和蛋白质等[42,43]。SFC-MS在体内代谢物的定性、定量分析中应用广泛。表4总结了SFC-MS在医学领域中的部分应用。
3 总结与展望
SFC与MS的串联技术在过去十年中得到了长足发展，这项技术被越来越多地应用于复杂基质化合物的分析中，从唾液到血浆、植物提取物、土壤水样等。SFC相较于GC和LC具有显著优势。SFC受基质效应的影响与LC完全不同，强大的分离技术与高灵敏的MS检测相结合使SFC在某些领域成为LC的补充。通过有机改性剂或低比例水的添加来改变流动相极性，SFC可分析的化合物范围得以扩大，从非极性（脂质）到强极性（生物碱或水溶性维生素），甚至可以同时分离大量不同极性的化合物。
SFC-MS具有广泛的应用前景和未来的发展潜力。随着技术的不断进步和应用领域的扩展，有望在未来的分析化学中发挥越来越重要的作用。
作者介绍
马强
中国检验检疫科学研究院
博士/研究员
个人简介
马强，博士，研究员，中国检验检疫科学研究院首席专家，《Analytical Science Advances》副主编，《Journal of Analysis and Testing》《Journal of Pharmaceutical Analysis》青年编委，《化学试剂》等编委，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目及青年科学基金项目等科研项目20余项，在Chemical Engineering Journal、Trends in Analytical Chemistry、Biosensors and Bioelectronics、Green Chemistry、Analytical Chemistry等国内外学术期刊发表论文270余篇。
主要研究方向
产品质量安全检验检测技术研究；敞开式电离质谱分析新方法研究；绿色分析化学新方法研究；小型便携式质谱、离子迁移谱现场快速检测技术研究。
近五年代表作
[1]Chemical Engineering Journal, 2024, 485: 149997.
[2]TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2024, 170: 117424.
[3]Biosensors and Bioelectronics, 2024, 249: 116010.
[4]Green Chemistry, 2024, 26: 1542-1550.
[5]Analytical Chemistry, 2024, 96: 265-271.
[6]化学试剂,2023,45(6):113-122.
课题组合影
