液相色谱-串联质谱法在食品或中药材含量分析的应用

2021-08-09 16:51:54 来源：食品安全导刊

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邱富源，黄照荣
（无限极（中国）有限公司，广东江门 529100）

摘要：液相色谱-串联质谱法（Liquid Chromatography-tandem Mass Spectrometry，LC-MS）是将液相色谱的分离性能和质谱的质量分析能力相结合的一种分析学技术，可实现对复杂混合物更准确的定量和定性分析，同时简化了样品制备过程，使样品分析更加便捷，本文重点探究了液相色谱-串联质谱法在食品和中药材检测中的应用分析。
关键词：液相色谱-串联质谱法；食品；中药材检测；应用

液相色谱-串联质谱法（LC-MS）是基于质谱仪而发明的检测技术，质谱仪是由英国著名物理学家汤普森（Thompson）于1820年发明。其早期被用来检测分子的质量差异，经过多年的研究和开发，高分辨率飞行时间质谱仪在1980年末和1990年初得到开发，并推广应用于许多行业。液相色谱-串联质谱技术由于在高分辨率飞行时间质谱仪的广泛应用，且具备良好的分离能力和高效检测等优点，被广泛应用于检验食品和中药品的功效与安全指标等。
1 液相色谱-串联质谱法的技术特点
首先，液相色谱-串联质谱技术是一种新型的现代仪器分析方法，其分析范围广泛且选择性强，几乎可以检测所有的化合物，并且可以有效解决气相色谱中热不稳定化合物的分析问题。其次，分离性能强大，不仅可以分析液相或气相色谱中没有完全分离出的待分析混合物，而且还可通过特征离子质量色谱图进行定性和定量分析，从而提供每种组分的结构信息和分子量[1]。
2 液相色谱-串联质谱技术的工作原理
2.1 电喷离子化技术
分析物电离是液质检测中最重要的环节。所谓的分析物电离是通过离子源将要分析的物质转换为带电离子，目前常使用电喷雾技术实现电离过程，该方法是食品检测中最常用的方法。
2.2 质量分析器筛查离子
质量分析器主要功能是筛选并选择要检测的离子，可根据要检测的离子特性和检测方法进行分析，其是质谱仪的重要组件之一。质量分析仪分为磁分析仪和离子旋转共振分析仪等多种类型，可组合起来检测物质。
2.3 检测信号分析
通过光电倍增管将所需信号转化为电信号，并在检测器上呈现。
3 LC-MS在食品检测中的应用分析
3.1 LC-MS在食品营养成分检测中的应用
3.1.1 LC-MS对糖分的检测
糖是食品中种类最广泛的成分。液相色谱-串联质谱法在糖分检测过程中具有很高的灵敏度，可以有效地提取糖分和避免测定结果的不准确性。样品中所含的糖成分、水溶性单糖的类型和含量可以通过液相色谱-串联质谱蒸发光散射和流体发散光辐射进行检测[2-3]。
3.1.2 LC-MS对维生素的检测
维生素对人们来说是相对重要的有机物质，在维持人体健康方面发挥着很好的作用。人体中某些维生素的缺乏易引发生理功能障碍，从而导致一系列疾病。借助高效液相色谱仪，可以有效地检测维生素B1和维生素B2。该方法节省时间、操作简单、几乎没有干扰，并且适用于多种维生素的检测应用。
3.1.3 LC-MS对氨基酸的检测
氨基酸是生物生存和发展的必需物质，是酶和蛋白质的基础。液相色谱-串联质谱可基于流动相色谱的广泛范围和高灵敏度特性，有效检测氨基酸。
3.2 LC-MS在食品微生物和微生物代谢产物检测中的应用分析
食物中所含的微生物在安全可控的范围内不会危害到人体健康，但如果代谢产物（如黄曲霉毒素）超过标准值，则可能危害消费者的身体健康[4]。由于食品中微生物的种类、化学成分、分离及分析检测技术的不同，使用常规检测技术会增加检测工作量。液相色谱-串联质谱技术具有广泛的应用范围，可以检测多种食品微生物和代谢产物，以及食品中致病微生物的特定化学组成。通过检测后的合格食品才能出售，若微生物含量不符合使用标准，应及时处理。
3.3 LC-MS在食品添加剂检测中的应用分析
3.3.1 LC-MS对甜味剂的检测
在食品添加剂中，甜味剂主要是增加食品的甜度，当前市场上所使用的甜味剂是人工合成的。如糖尿病人可食用不产热量，以阿斯巴甜作为甜味剂的食物。液相色谱-串联质谱法是检测食品中甜味剂含量的专业技术方法，因此即使甜味剂的含量很小，也仍可以非常准确地检测出来。
3.3.2 LC-MS对着色剂的检测
为促进消费者的购买力，制造商经常在食品中添加着色剂使食物具有多种颜色。食用过多着色剂添加的食物会对消费者的身体健康造成影响，长时间食用甚至会致癌。芳香胺是合成色素的原料之一，过量食用会损害人体的新陈代谢系统。液相色谱-串联质谱技术可以快速准确地检测出色料的类型和含量，从而将色料引起的食品安全问题减少到可接受的范围。
3.3.3 LC-MS对防腐剂的检测
为延长食品保质期，食品制造商在食品生产过程中经常向食品中添加防腐剂，但许多国家禁止在食品中添加防腐剂，即使需要添加防腐剂，也应按照防腐剂在食品中的添加标准来执行。液相色谱-串联质谱检测技术可以快速，准确地检测食品中的防腐剂。
4 LC-MS在中药检测中的应用分析
4.1 LC-MS在中药饮片质量中的应用
中药饮片可治愈疾病的最主要原因是其含有治疗疾病所需的药用成分。自2005年《中国药典》实施以来，LC-MS技术已开始在中草药质量检验中发挥着重要作用。例如，研究人员使用LC-MS技术来准确地确定丹参、葛根和金银花在发挥其功能时的相关元素含量；通过LC-MS技术确保丹酚酸B含量至少为3%时，丹参发挥其药理作用。综上可知，LC-MS技术在中药材和煎剂的质量检测中可发挥不可替代的作用，也可被研究人员用来评估监管中药饮片质量，及时发现中草药质量和中草药功效的更多影响因素。
4.2 LC-MS在中草药检测中的应用
在鉴定新药制剂的含量时，LC-MS技术是通用的药物含量检测方法。研究人员能够使用LC-MS技术检测412种药物的含量。例如，六味地黄丸的药物含量研究中，研究人员可知：小密丸总含量应为0.7 mg，大密丸含量应为4.5 mg。在对双黄连口服液进行检测时，研究发现口服液中黄甘素含量为8 mg时，才确保口服液具有相应的治疗感冒效果，若低于规定的最低限度，将不会有效治疗疾病。通过研究可知，LC-MS技术可使研究人员分析药物中的相关元素含量，并最终控制药物的整体元素含量[4]。
4.3 LC-MS在中药指纹图谱研究中的应用
指纹图是基于对草药化学成分的系统研究而得出的全面且可量化的识别方法，主要用于评估草药和中草药制剂半成品质量的真实性，优越性和稳定性。由于成分复杂且杂质很多，草药很难分离和纯化。研究表明，草药的功效是多种成分协同作用的结果，某些关键或特定成分在其中发挥着作用。中药指纹技术已逐渐成为一种有效的检测技术手段。在未知组分的研究中，LC-MS的原理是在串联质谱中获得诸如特征碎片离子之类的结构信息，并结合已知结构化合物的裂解，对未知组分进行定性和定量分析，以研究指纹图谱[5]。
5 结语
综上所述，液相色谱-串联质谱技术已广泛用于各种食品和中药的检验中，并具有通用的残留分析功能，可用于样品分析。液相色谱-串联质谱技术是一种高效率、高灵敏度、高精度和易于操作的分析方法，可以满足食品、药品检测行业不断增长的检测要求，在未来会受到更广泛的关注。当前的大多数研究只是检测和分析食品和中药中一种或几种成分，还需要更深层次的研究。
参考文献
[1]周迎楠,高泽岳,王圣博,等.液相色谱-质谱联用技术在食品安全检测中的应用研究[J].吉林农业,2019(11):73.
[2]邓卿丰.高效液相色谱-质谱技术在食品安全分析中的应用进展[J].现代食品,2018(20):85-87.
[3]关金龙.高效液相色谱-质谱联用法在分析检测中的运用分析[J].机电信息,2015(5):40-42.
[4]张欣悦.中药材中黄曲霉菌及其毒素检测新技术研究[D].北京:北京中医药大学,2017:1.
[5]朱莉莉,陈大勇,童文骏.高效液相色谱串联高分辨多级质谱应用于亚麻籽环肽氧化监测[J].分析化学,2021,49(4):
512-519.