气相色谱-质谱联用技术的应用研究进展

气相色谱-质谱联用技术的应用研究进展

劳哲韦丽丽江恩源

（梧州市疾病预防控制中心广西梧州543002）

【摘要】气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）综合了质谱与气相色谱的优势，具有灵敏度高、分辨率高和鉴别能力强等优点。本文研究分析了大量GC-MS方面的文献资料，分析表明目前GC-MS应用的主流方向在环境污染物、农药和激素这3个方面。并把GC-MS与其他仪器进行了优劣比较，展望了GC-MS最新的发展和应用前景。

【关键词】气相色谱-质谱（GC-MS）；环境污染物；农药；激素

【中图分类号】R319【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2017）10-0007-03

ResearchProgressonApplicationofGC-MSLaoZhe,WeiLili,JiangEnyuan

CenterforDiseaseControlandPreventionofWuZhou,Guangxi,Wuzhou543002,China

【Abstract】Gaschromatography-massspectrometryconsolidatedtheadvantagesofgaschromatographyandmassspectrometry.Atthesametimeithashighresolutionofgaschromatography,highsensitivityofmassspectrometry,strongantijammingcapability,biologicalandchemicalanalysis.Thispaperusesliteratureresearchandcaseresearch,ItoverviewedrecentprogressontheapplicationofGC-MSinrecentyears.Mostoftherelevantworkswereintheareaofpesticideresidues,environmentalpollutantsandsteroidhormones.TheadvantagesofGC-MSintheanalysisofdifferenttargetswerecomparedtootherinstruments.ThemethodsofsampletreatmentwerewidelyusedandsuitableforGC-MSanalysis.ThefuturedevelopmentofapplicationinGC-MSwasreviewed.

【Keywords】Gaschromatography-massspectrometry（GC-MS）;Environmentalpollutants;Pesticideresidues;Steroidhormones

随着国内外控制有害物残留限量的相关法规的不断出台，对环境、生物和化学等方面的有害物残留分析技术的要求也越来越高，需要分析技术和分析仪器有更高的灵敏度、更强的抗干扰能力和更高的分辨率。GC-MS既有质谱先进的特异鉴别能力，同时又具备气相色谱的高分离能力，十分符合目前的检测需求。本文通过对各种文献进行筛选与整合，对GC-MS技术在环境污染物、农药和激素这三个方向的主要应用进行了综述。

1.在分析环境污染物类方面的应用

分析的目标物主要有多氯联苯（PCBs）、二噁英英（PCDDs、PCDFs）、多环芳烃（PAHs）、多溴联苯醚（PBDEs）等。多溴联苯醚、多氯联苯结构相似，两者在环境中都有超长残留周期，在人体脂肪组织累积，对人造成持久性伤害。二噁英的毒性特别强，是氰化钾（KCN）毒性的1000多倍。人体接触多溴联苯醚、多氯联苯和二噁英的主要途径是食物、空气和水等。多环芳烃主要由石油、木材等经过不完全的燃烧产生。研究表明，以多环芳烃与皮肤癌和肺癌等癌症有关。多环芳烃进入人体内的途径主要是食物摄入，所以对水、食物和大气中的多环芳烃分析一直是近年来的研究热点。处理方法有固相微萃取（SPME）、液液萃取（LLE）和QuEChERS等。QuEChERS是最近国际上新开发的一种用于产品检测的样品前处理方法，由美国的Anastassiades教授于2003年首先尝试开发的。原理与固相萃取（SPE）和高效液相色谱（HPLC）相进，利用基质中的杂质与吸附剂填料相互作用，吸附样品中的杂质而达到去除杂质净化样品液的目的。Fontana等[2]用经过自己改进的QuEChERS方法前处理样品（猪肉、鱼、水产品等）提取液，用超声波仪振动震荡萃取后用石墨化炭黑进行基质固相萃取，检测限：0.05ng/g。

2.在分析农药方面的应用

GC-MS/MS具定性准确、灵敏度高等特点，使样品基质复杂的分析技术得到了提高，近年来有较多采用GC-MS/MS进行农药检测的研究[3-5]，该方法检测含硫蔬菜（洋葱）、菌等复杂基质中残留的农药。研究结果表明，GC-MS/MS不仅可以有效地排除基质干扰，降低方法的LOD值，而且有利于简化前处理过程，Moreno等[6]采用气相色谱-三重四极杆串联质谱技术（GC-3Q-MS/MS）分析了番茄橙等蔬菜中140种农药。该法用MS/MS的快速数据采集能力，实现了在复杂背景下对多物质的选择性测定，并用LVI进样技术和QuEChERS前处理方法，一次进样可在短时间内完成140种农药分析，LOQ值达到10μg/kg。LEE等[7]用气相色谱-离子阱质谱（IT-MS/MS）测定人参中五氯硝基苯（PCNB）的残留量，用基质固相分散进行前处理，目标物提取净化一步完成，PLOQ值分别为3.0、1.5和0.7μg/kg。Walorczyk[8]采用QuEChERS方法前处理，用GC-IT-MS/MS测定了谷物中144种农药，各目标物的LOD值均可达到0.01mg/kg。

3.在分析激素类方面的应用

在近年的文献中主要的研究内容是通过对尿液、毛发、血液中大麻、兴奋剂及其代谢物、雌激素、动物生长促进剂等进行检测，从而考察生物体内的生理健康状况及药物滥用情况。Saito等[9]对不同样本中药物含量状况分析进行了综述，作者认为LC-MS/MS是应用最多的仪器，同时GC-MS/MS在定性及抗基质干扰上的优越性，也是LC-MS/MS的一个重要补充。Musshoff等[10]对不同生物基质中激素、可卡因及其代谢物的生物代谢物进行监测，指出尿液分析主要用于判定是已经否戒除毒品，而血液分析可用于吸毒后的一些应急效应。头发作为分析样品具有很多优点，如取样无伤害，常温保存，含量变化比较稳定等。Grove等[11]在分析水中雌激素时，对比了GC/MS，GC-MS/MS和LC-MS/MS等多种分析方法。结果表明，GC/MS在检测低含量未知物时，容易出现假阴性。LC-MS/MS复杂样品的基质效应比较严重，会影响其灵敏度。GC-MS/MS的检测限最低，无假阳性判定，是各种方法中最好的，不过进样前需要对未知物进行衍生化，不利于样品量大时的高通量检测。

4.在分析其它类别方面的应用

除了以上的应用类别外，GC-MS其它的应用比较分散，例如：食品和水中丙烯酰胺及其代谢物[12]，牛奶及奶制品中三聚氰胺[13]，肉制品和饲料中的瘦肉精[14]，酒、水产品中的塑化剂等目标物的鉴定检测等[15]。

5.总结

综上所述，常规实验室对多种农药检测的方法将会由原来的多个方法并行逐渐统一为GC-MS和LC-MS两个方法，同一样品做一次前处理，分别GC或LC-MS进样，就可以完成对大多数常用农药的检测工作。而对多氯联苯等环境污染物类的分析则一直是GC-MS应用的强项，这些目标物对热不敏感，可以同时对多种未知物进行定量分析。生物干扰素和激素等作为生长促进剂和运动员兴奋剂检测的常检项目，使用GC-MS的长处在于样品基质效应较少，可以减少假阳性结果。在以后，采用全二维气相色谱-飞行时间质谱法（GC-TOF-MS）的精确质量数测定，结合色谱的保留时间与特征性碎片信息，开展农药和环境污染物的快速筛查方法研究、农药的代谢迁移规律研究以及食品污染物的溯源与食品中掺假监测鉴别等将成为新的研究热点。

总之，由于GC-MS的抗干扰能力强、灵敏度高，对样品净化要求不断降低，前处理将更加快速。而对于环境污染物类、农药、激素的检测分析将仍然是GC-MS应用的主流方向。

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