離子遷移譜在減肥類保健食品檢測中的應(yīng)用

張鑫鑫，杜利君，*，楊燕強(qiáng)，楊蒲晨，張琪

（1.山西出入境檢驗(yàn)檢疫局，山西太原030000；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801）

隨著人們生活水平的提高，肥胖人群逐漸增多，人們對于審美觀念逐步改變，從而減肥成為當(dāng)今社會(huì)最熱門的話題。談到減肥，大部分人會(huì)選擇食用減肥藥來達(dá)到減肥的目的，因?yàn)橄啾扔谶\(yùn)動(dòng)，飲食控制，該方法更加輕松，方便。但是隨著減肥保健食品越來越受到人們的歡迎，尤其是受廣大女性消費(fèi)者的青睞，但近年來有些不良商家為了從中謀取減肥保健食品的巨大利益，添加了許多非法添加物，對人體健康造成極大的傷害。衛(wèi)長虹等[1]調(diào)查過大多數(shù)人減肥的人都服用過減肥保健食品，其中這些保健食品大多都含有有害非法添加物，如西布曲明，酚酞等。目前對減肥保健食品中非法添加的分析檢測技術(shù)主要有質(zhì)譜[2]，理化鑒別[3]、高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）[4]、薄層色譜（thin layer chromatography，TLC）[5]、紅外光譜（infraredspectroscopy，IR）[6]等。以上監(jiān)測方法雖然已取得了一些研究成果，但前處理比較復(fù)雜，分析時(shí)間長，不能進(jìn)行現(xiàn)場檢測和篩查使用，為了盡量保證消費(fèi)者的權(quán)益，進(jìn)一步規(guī)范保健食品市場，對非法添加物的檢測篩查急需一種快速，簡單、準(zhǔn)確的檢測方法。

離子遷移譜技術(shù)（ion mobility spectrometry，IMS）是上世紀(jì)60年代末70年代初發(fā)展起來的一種新的氣相分離和微量化學(xué)物質(zhì)分析技術(shù)[7]。與上述其他檢測技術(shù)相比，儀器結(jié)構(gòu)簡單，分析速度較快，適用于產(chǎn)品現(xiàn)場檢測，在減肥類保健食品中非法添加檢測的初篩檢測中有較好應(yīng)用前景。本研究以非法添加物為檢測對象，基于離子遷移譜儀的工作原理，對其在減肥類保健食品檢測方面的應(yīng)用進(jìn)行了綜述和展望。

1 減肥類保健品中的非法添加物的介紹

近年來，我國市場上銷售的減肥保健食品種類繁多，尤其以中草藥為原料生產(chǎn)的保健食品居多，主要分為四大類：左旋肉堿，蘋果酸，螺旋藻，膳食纖維。左旋肉堿是健康減肥的最佳產(chǎn)品之一，因?yàn)樽笮鈮A是體內(nèi)脂肪代謝過程中一種必需營養(yǎng)物質(zhì)，它能夠有效地促進(jìn)脂肪酸進(jìn)入線粒體氧化分解，從而起到健康減肥的作用，因此它屬于一種天然、無副作用的保健食品；蘋果酸是人體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，它是人體新陳代謝中重要的中間產(chǎn)物。在人體新陳代謝的過程中有利于氨基酸的吸收，能夠有效地減少體內(nèi)的脂肪量，從而起到瘦身減肥的作用；螺旋藻中富含的苯基氨基酸，能影響腦部控制胃口、均衡食欲，也能夠有效地調(diào)節(jié)人體脂肪含量等。

減肥保健食品的日益火爆，使其成為不良商家進(jìn)行非法添加的重災(zāi)區(qū)。國家食品藥品監(jiān)督管理局因?yàn)槲鞑记骱头犹赡軙?huì)使人出現(xiàn)心率不齊，頭暈，頭昏，失眠等不良反應(yīng)，決定停止含有西布曲明和酚酞等成分的多種減肥保健食品的銷售，使用。但根據(jù)近年來保健食品產(chǎn)品檢測抽檢可知[8-9]，目前市場上減肥保健食品呈現(xiàn)的非法添加物仍然層出不窮，因此離子遷移譜技術(shù)作為一種快速、簡單、準(zhǔn)確的檢測技術(shù)在非法添加物檢測方面具有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)近年來相關(guān)部門抽檢減肥保健食品所呈現(xiàn)的非法添加物歸類見表1。

表1 減肥類保健食品非法添加物歸類表Table 1 The list of illegal additives for slimming health food

2 離子遷移譜技術(shù)

2.1 離子遷移譜的基本原理

離子遷移譜的工作原理是首先被檢測的樣品蒸汽或微粒汽化后經(jīng)過一層半浸透膜濾出其中的煙霧，無極分子和水分子等雜質(zhì)，然后被載氣攜帶進(jìn)入漂移管的反響區(qū)，在反響區(qū)內(nèi)，樣品氣首先被63Ni放射源發(fā)射的射線電離，構(gòu)成產(chǎn)物離子，在反響區(qū)電場的作用下產(chǎn)物離子移向離子門?？刂齐x子門的開關(guān)脈，構(gòu)成周期性進(jìn)入漂移區(qū)的離子脈沖。在漂移電場的作用下，產(chǎn)物離子沿軸向搜集電極漂移。離子的遷移率依賴于質(zhì)量，尺寸和所帶電荷。不同物質(zhì)生成的產(chǎn)物離子在同一電場下的遷移率不同，因而經(jīng)過整個(gè)漂移區(qū)長度所用的漂移時(shí)間也不同，圖1所示。

圖1 離子遷移譜儀的原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of Ion mobility spectrometer

在已知漂移區(qū)長度d和漂移區(qū)電場強(qiáng)度E下，還有遷移時(shí)間td（離子經(jīng)過漂移區(qū)到達(dá)搜集電極所用的時(shí)間），就能夠計(jì)算出離子的遷移率。

式中：K稱為離子的遷移率系數(shù)（簡稱遷移率，cm2/V·s），它不僅與離子本身的特性有關(guān)，還與檢測時(shí)的溫度和壓力有關(guān)，因而引入約化離子遷移率K0。

2.2 離子遷移譜儀的介紹

現(xiàn)階段采用的離子遷移譜儀是電噴霧離子遷移色譜（electrospray ionization ion mobility spectrometer，ESI-IMS）。離子遷移譜儀內(nèi)部構(gòu)造主要由采樣系統(tǒng)、遷移管、外圍控制電路和設(shè)備以及獲取、分析顯示譜圖的檢測裝置組成，其中遷移管是IMS儀中最重要的部分，它的質(zhì)量直接決定了整個(gè)IMS儀的性能高低。

ESI-IMS儀的儀器正面由電噴霧離子源，計(jì)算機(jī)，顯示屏，指示燈，USB接口組成。電噴霧離子源：樣品在此被離子化，然后進(jìn)入漂移管。樣品以微升每分鐘的速度從毛細(xì)管中噴出，毛細(xì)管末端加以高電壓，噴霧液滴帶上電荷；計(jì)算機(jī)：內(nèi)置微型計(jì)算機(jī)，WindowsXP操作系統(tǒng)，60G內(nèi)存空間；USB接口：前置USB接口，用于拷貝數(shù)據(jù)；指示燈：上端的指示燈為電源指示燈，綠燈表示正常，中間指示燈在數(shù)據(jù)采集時(shí)為綠燈，其他時(shí)間顯示為紅色，下端的指示燈指示離子源狀態(tài)，離子源打開時(shí)為紅色，離子源正常時(shí)為綠色。儀器背面由 J1：User IO-連接自動(dòng)器，J2：External VGA-連接其他顯示設(shè)備。

ESI-IMS儀有3種進(jìn)樣方式：注射進(jìn)樣（DirectspraryTM），蠕動(dòng)泵注射進(jìn)樣（Infusion Source with Syringe Pump），自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣（Autosampler）。注射進(jìn)樣是最簡單最直接的方式，本試驗(yàn)采用注射進(jìn)樣（DirectspraryTM），其典型的 Flow rate為 1 μL/min，Syringe ID為 1.46 mm，Waiting time為 4000 ms。

注射進(jìn)樣時(shí)打開離子源，此時(shí)離子源指示燈變?yōu)榧t色，將抽取的樣品進(jìn)樣針放入了離子源的卡槽內(nèi)（進(jìn)樣針內(nèi)吸取的樣品不要超過60μL），進(jìn)樣針位置要放置正確，保證樣品能在離子化室被噴霧，進(jìn)樣針位置放好后，合上離子源，注射泵自動(dòng)調(diào)節(jié)推進(jìn)位置至注射器針柄末端，離子源合上后，離子源指示燈變?yōu)榫G色。

3 離子遷移譜技術(shù)的應(yīng)用

離子遷移譜技術(shù)在發(fā)展的初期主要用于化學(xué)戰(zhàn)劑[10]和毒品[11]檢測方面，20世紀(jì)80年代初，離子遷移譜儀常被軍方用于毒品等藥劑的現(xiàn)場檢測但是由于其分辨率低和受環(huán)境影響等，民用較少。后來在大氣污染和環(huán)境監(jiān)測[12]食品[13]藥品[14]分析方面也都顯示了很好的應(yīng)用前景等方面的檢測，同時(shí)也漸漸被應(yīng)用于保健食品方面的檢測分析。

3.1 在食品保健食品檢測方面的研究

離子遷移譜技術(shù)在食品保健食品檢測方面的應(yīng)用主要是對具有特定功能保健食品中非法添加物的檢測。馮雪等[15]利用離子遷移譜法，快速檢測了緩解體力疲勞類保健食品中的西地那非、那紅地那非、他達(dá)拉非、氨基他達(dá)拉非、偽伐地那非、那莫西地那非、二乙胺他達(dá)拉非這7種5型磷酸二酯酶抑制劑，檢測結(jié)果表明，7種5型磷酸二酯酶抑制劑的遷移時(shí)間為13.8 ms～16.2 ms，檢出限為 0.05 μg/mL～2 μg/mL，同時(shí)對20批市售樣品進(jìn)行了方法比對試驗(yàn)，結(jié)果表明：與液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（iquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS）方法相比，離子遷移譜法具有準(zhǔn)確率較高，操作簡單，檢測速度快，檢出限低，不容易受其他組分干擾等優(yōu)點(diǎn)。焦建東等[16]在利用離子遷移譜技術(shù)快速檢測改善睡眠類保健食品中非法添加的巴比妥類藥物的研究中，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)存在一種巴比妥類化合物時(shí)的檢測鑒定，并根據(jù)信噪比（S/N）≥3確定了3種非法添加巴比妥類化合物的最低檢出限，其檢測結(jié)果與質(zhì)譜的鑒定結(jié)果完全一致，可廣泛應(yīng)用于改善睡眠類保健食品中非法添加巴比妥類藥物的初步篩選。葉雅真等[17]使用電噴霧-離子遷移譜法快速篩查了改善睡眠類和中成藥中的5種非法添加物（巴比妥，地西泮等），在正源離子模式下，采用ESI-IMS的方法，檢測結(jié)果的相關(guān)系數(shù)均大于0.99，平均回收率在70%以上，RSD也都小于10%，與液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法（LC-MS）進(jìn)行對比，結(jié)果一致，且精密度較好。

3.2 在減肥類保健食品檢測方面的應(yīng)用

國外離子遷移譜技術(shù)發(fā)展較快，對于減肥類保健食品檢測也有了一定研究成果。Gryniewicz Connie M等[18]利用離子遷移譜技術(shù)對26種產(chǎn)品中的西地那非西比，甲異西地那非進(jìn)行了檢測，其中有15種被檢測呈陽性，且該技術(shù)用于篩選草藥膳食保健食品中非法添加物非常有效。Asbury G R等[19]使用電噴霧式離子遷移譜儀的高分辨和敏感的特性來測定化學(xué)降解產(chǎn)物，快速簡單，但當(dāng)時(shí)該研究檢測的目標(biāo)物種類較少，檢測方法缺乏推廣性。Dunn Jamie D[20]等又在2012年建立了西布曲明、雙去甲基西布曲明、酚酞等11種具有減肥作用的化學(xué)藥物的IMS檢測方法。

同時(shí)隨著離子遷移譜儀在國內(nèi)市場的不斷增多，也漸漸被應(yīng)用于減肥類保健食品中非法添加物的初級篩查。其中何歡等[21]利用離子遷移譜技術(shù)對20種減肥類藥物進(jìn)行非法添加物的檢測，建立了39種減肥類非法添加物的檢測方法，其RSD≦20%，重復(fù)性較好，回收率在50%～120%，可以用于減肥類保健食品的篩查。楊萌等[22]在減肥類保健食品非法添加物的檢測方面，采用了離子遷移譜與其他技術(shù)相結(jié)合的方法，將電噴霧離化離子遷移率譜方法（ESI-IMS）和空纖維液相微萃?。╤ollow fiber liquid phase microextraction，HFLPME）進(jìn)行了結(jié)合，檢測出減肥茶中的鹽酸西布曲明。該方法實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜基質(zhì)中西布曲明的檢測，避免了轉(zhuǎn)移過程中可能存在的損耗，保證了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為離子遷移譜技術(shù)在減肥類保健食品檢測方面的應(yīng)用提供了一定的技術(shù)支撐。

3.3 與其他檢測技術(shù)比較

現(xiàn)階段，用于檢測減肥類保健食品中非法添加物的技術(shù)有很多，主要以下幾種技術(shù)：理化鑒別法、紅外光譜法、核磁共振氫譜法、液相色譜法、液質(zhì)聯(lián)用法、氣質(zhì)聯(lián)用法等。例如：黃諾嘉等[23]建立了一種用于檢測減肥類中成藥、保健食品中非法添加酚酞、西布曲明的理化鑒別技術(shù)，相比于離子遷移譜法，該方法的靈敏度較低，且受機(jī)制干擾較為嚴(yán)重；許鳳等[5]利用薄層色譜—顯微紅外光譜連用技術(shù)定性檢測減肥類保健品中非法添加的鹽酸芬氟拉明，所檢測的結(jié)果在9批樣品中只有2批樣品含有鹽酸芬氟拉明，該技術(shù)建立的方法專屬性強(qiáng)，但不如離子遷移色譜技術(shù)快速，簡單，靈敏性高，而且前處理比較簡單。Hachem R等[24]根據(jù)5種非法添加物（西布曲明、酚酞、奧利司他、氯卡色林、氟西?。┗瘜W(xué)結(jié)構(gòu)中氫原子在H-NMR中會(huì)產(chǎn)生不同的特征信號(hào)峰，從而建立了篩選這些化合物的核磁共振氫譜法，該方法所測樣品的每個(gè)氫原子都會(huì)有其對應(yīng)的信號(hào)峰，但是該方法的靈敏度稍差，可能會(huì)出現(xiàn)不同化合物的信號(hào)重疊的現(xiàn)象，這會(huì)影響試驗(yàn)的結(jié)果。王靜文等[4]利用超高效液相色譜法同時(shí)測定了減肥類保健食品中的25種非法添加物，進(jìn)行了定量和定性分析后，其R均大于0.997，平均回收率在70%以上，RSD較小，樣品檢測出了酚酞和大黃素，該分析方法選擇性強(qiáng)，但前處理也比較復(fù)雜，分析時(shí)間長，離子遷移色譜技術(shù)的前處理比較簡單，分析速度快；LC-MS法以LC作為分離系統(tǒng)，MS作為檢測系統(tǒng)，兼具LC高效的分離能力與MS高專屬性、高靈敏度的特性，檢測時(shí)可以同時(shí)得到化合物的保留時(shí)間、分子量、離子碎片等信息，從而對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行確證。但由于相關(guān)儀器價(jià)格昂貴，操作相對復(fù)雜，不易在基層檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)推廣。Strano S等[25]采用液質(zhì)聯(lián)用的方法，對減肥類保健食品中咖啡因、麻黃堿、西布曲明等進(jìn)行了檢測，確定了一種液質(zhì)聯(lián)用的檢測方法，并采用該方法對36種樣品進(jìn)行了檢測，該方法同時(shí)具備液相色譜高效的分離能力和質(zhì)譜高度的靈敏性，可對樣品中的非法添加物進(jìn)行準(zhǔn)確的判定，但該方法相關(guān)的儀器價(jià)格比較昂貴，且不適用于快速檢測，操作比較復(fù)雜。

4 研究展望

減肥類保健食品的日益暢銷，給人們帶來美感的同時(shí)也帶來了巨大的隱患，其安全性的檢測、有害物質(zhì)的篩查將受到越來越廣泛的關(guān)注，非法添加物的檢測技術(shù)的發(fā)展與研究勢在必行。離子遷移譜檢測技術(shù)作為一種擁有操作簡單，分析時(shí)間短，成本低，前處理簡單等優(yōu)點(diǎn)的檢測技術(shù)，在減肥類保健食品中非法添加物的檢測方面具有較好的發(fā)展前景。目前國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)采用離子遷移譜技術(shù)對一些常見的減肥類保健食品中的非法添加物比如：西布曲明、麻黃堿、酚酞等進(jìn)行了檢測，然而檢測的目標(biāo)單一有限，僅僅應(yīng)用于減肥類保健領(lǐng)域的初級篩查。而對于一些新型減肥藥物比如：利拉魯肽、納曲酮和安非他酮、苯丁胺和托吡酯等[26]，并沒有進(jìn)行該方法的建立?？偟膩砜?，應(yīng)用離子遷移譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)對多種減肥類保健食品中非法添加物的快速、準(zhǔn)確、高效的檢測判定，是今后需要重點(diǎn)探索的方向，此外，將該技術(shù)與其他技術(shù)更好的結(jié)合，也是未來離子遷移譜技術(shù)應(yīng)用的前景趨勢。相信隨著科技的發(fā)展，離子遷移譜技術(shù)在減肥類保健食品非法添加物的檢測中將發(fā)揮越來越重要的作用。

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