火锅中非法添加物实时分析质谱快速分析方法的建立文献综述
2020-06-03 21:51:13
随着改革开放的发展,广大人民群众日益增长的物质文化需要催生了中国食品工业的发展。三十多年来,中国的食品工业发展非常迅速,人民群众的关注重点由吃得饱渐渐地转向吃得好,吃得放心、安全等焦点。然而随着食品工业迅速发展的同时,也发生了一些让人不得不重视的问题,食品安全问题的报道近些年来频频发生。一些不法分子践踏国家的法律和检测体系的漏洞,屡屡作假得逞,使用非法的添加剂,违禁药品,伤害了广大群众的身体健康。这些一系列事件的发生,让群众对我国的食品安全产生了一丝怀疑。此时,一项新的工作被提到了日程上,那就是要运用高科技手段,建立我国健全完备的快速,高效,灵敏,准确的食品安全快速检测体系,尤其是在一些非法添加物[1]方面进行新的、高效快速的方法研究。
虽然我国目前检测非法添加物的国标方法都是灵敏程度和选择性很高的仪器分析方法,但是由于食品相对于其他学科研究的物质,食品本身性质复杂,种类多样的特点,样品前处理过程相当繁琐困难的一系列原因,从而导致了一些先前的方法回收率较低,提取效果欠佳,成本过高,时间较长等问题。因此,优化前处理的过程,减少前处理的待测物质的损失,更好的对待测物质进行分离,以及减少检测过程的总体步骤和时间,成了仪器分析检测非法添加物方法的新的主流发展方向。目前,在含有非法添加物的食品里面,非法添加物的含量普遍浓度较低,同时存在于复杂的食品基质中,如火锅底料,若对样品不经过前处理,则非法添加物很难检出或者完全无法被检出。同时,近些年来,含有非法添加物的食品的前处理方法的研究成了人们关注的重点,广大科研人员越来越重视一些使用低毒,无毒的有机溶剂提取;减少样品和提取溶剂使用量;小型,便捷高效和环境友好型的前处理技术。
目前分析非法添加物的传统国标方法主要有气相色谱法(Gas Chromatography/GC),高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography/HPLC),气相色谱串联质谱法(GC-MS),高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS),毛细管电泳色谱法,层析法,紫外/可见分光光度法等等。但是目前的方法优点和缺陷也很明显,如高效液相色谱串联质谱法方法的检出限低、定性效果好,对一些热不稳定的非法添加物的检测有一定的特殊优势。又如现在使用率较高的气相色谱串联质谱法,具有抗干扰能力强,定性准确,定量的检出限较低,但是成本高昂,仪器精密,需要专业人员维护,同时分析的时间较为漫长,影响分析检测工作的效率[2]。
目前已开发出大量的样品预处理系统用于净化和富集待分析物,大部分的样品预处理方法是在进行仪器分析之前先要提取、净化和浓缩得到待测物。
常见的提取净化方法主要有:索氏提取、液-液萃取(Liquid Liquid Extraction,LLE)[3],加速溶剂萃取( Accelerated Solvent Extraction , ASE ) [4,5] 、微波辅助萃取(Microwave Assisted Extraction,MAE)[6]、超声波辅助萃取(Ultrasonic AssistedExtraction,UAE)[7]、固相萃取(Solid Phase Extraction,SPE)[8]、固相微萃取( Solid PhaseMicro-Extraction,SPME)[9]、凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography,GPC)[10]、等。这些方法有的存在比较费时、消耗大量有机溶剂、难以实现自动化等缺点,
因而,需要开发更加简单、快速、准确的样品前处理方法,或者使用一些干脆跳过前处理步骤的方法,成为了当务之急。
而目前使用的实时直接分析质谱(Direct Analysis in Real Time Mass Spectrometry/DART-MS) [11],可以不需要经过样品的前处理以及色谱分离,在正常大气压环境中可以直接分析,有操作简单,高效,经济环保的优势,可以用于大批量,高通量的食品快速筛查检测,便于快速查找出非法添加物阳性的食品。质谱分析的通量有了很大幅度的提高,明显缩短样品的分析周期。目前,DART-MS 的应用[12],仍然在定性分析方面为主流,但近两年也有一些关于定量分析的文献报道。例如,Nilles 等[13]利用DART-MS 进行了化学战剂的定量检测,Nilles在使用内标的情况下,获得了较好的校准曲线。Kim 等[14]通过在线TLC-DART-MS 对五味子中二苯并环辛烷木酚素进行了定量分析。
DART-MS方法的综述:
DART-MS(Direct Analysis in Real Time-Mass Spectrometry)目前已经成为大批量检测样品的快速质谱分析技术。DART-MS 可以在大气压环境下检测样品,也就是在开放的实验室环境中。DART-MS 可以用于检测沉淀、附着在表面或者那些正在挥发到大气中去的化合物。这个特性使DART-MS 可以适用于植物性材料的分析,蔬菜的农药监测,法医和安全应用,例如筛查行李、衣服、银行票据中爆炸物、军用毒剂、毒品的痕迹[15-16]。在需要质量控制或者要从化学合成角度快速确定化合物的情况下,DART 也可以被用来分析固体或液体散装残留。甚至生物体也可使用DART-MS。受分析实践中不同需求的驱动,DART 离子源和接口的连接可以配备各种配件以按要求去调整设置。DART-MS 的检测依赖于某种形式的气相电离机制。DART 电离,最初是电晕放电使He 变成活泼的氦原子释放到大气中,随之会发生一连串的气相反应。最终,分析物从周围环境水或溶剂蒸汽中获得电子,发生化学电离。DART的离子源产生活泼氦原子发射出去后,立刻电离周围大气,最终电离分析物质。主要电离物的来源是可以通过离子源角度和距离调整的。通常情况,在气体出口和API 接口之间有5~25 mm 的空档放置样品以及安装进样轨道等。尽管主要的离子是氦原子,但是分析物分子的电离主要受来自周围空气中的第二离子的影响,例如溶剂离子。分析物离子在大气压环境下由化学电离产生,最终进入质量分析器。尽管作为DART 整体过程不可分割的一部分,接口处从大气压到分析器的真空由安装在质谱检测器上的DART 源提供。因为氦气流经常轴向导入这样一个界面的孔中去,连接DART 源后,系统的抽速不足以保持适当的真空条件。因此,所谓的Vapur 接口通常是作为外加的一个泵插入到DART离子化区域和质谱API 接口之间。
本文采取使用低毒无毒的有机溶剂对火锅底料样品进行简单的前处理方法。然后使用He气作为离子化气体[17],采用DART-MS进行火锅底料样品[18]中生物碱含量进行测定,可以快速检测出如罂粟这一非法添加物[19]的方法。