GC-MS技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展*

陶靜雨，閆玉鑫

(云南師范大學(xué) 職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，云南 昆明 650092)

1 GC-MS簡介

氣相色譜(Gas Chromatography，GC)具有極強(qiáng)的分離能力；質(zhì)譜(Mass Spectrometry，MS)對未知化合物有獨(dú)特的鑒定能力。將GC與MS聯(lián)用，即氣-質(zhì)聯(lián)用，充分發(fā)揮GC的分離作用和MS的鑒別作用。由于GC-MS具有高分辨能力、高靈敏度和分析過程簡便快速的特點(diǎn)，在醫(yī)藥、環(huán)保、農(nóng)藥等領(lǐng)域起著越來越重要的作用，因此是分離和檢測復(fù)雜化合物的最有力工具之一。通過知網(wǎng)上可視化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，GC-MS技術(shù)應(yīng)用廣泛，近些年也有過相關(guān)綜述的發(fā)表。例如，GC-MS技術(shù)在植物揮發(fā)油檢測分析中的應(yīng)用研究[1]、在谷物食品中的應(yīng)用研究[2]等等。本文將從醫(yī)藥檢測、農(nóng)藥檢測、工業(yè)生產(chǎn)和毒品檢測四個(gè)領(lǐng)域入手，對GC-MS技術(shù)的最新應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述，為GC-MS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供指引。

2 GC-MS應(yīng)用

2.1 醫(yī)藥檢測

2.1.1 藥物檢測

在藥物檢測方面，GC-MS主要以檢測藥材的揮發(fā)油為主。例如，朱麗云等[3]用GC-MS對來自湖北、湖南、四川、浙江、廣東、山東等省的19批次的不同產(chǎn)地陳皮揮發(fā)油進(jìn)行了檢測，確定了質(zhì)量標(biāo)志物—D-檸檬烯和γ-萜品烯，并定量分析了二者的含量范圍，為陳皮揮發(fā)油的質(zhì)量評價(jià)奠定了基礎(chǔ)；劉歡等[4]利用GC-MS對醋制香附揮發(fā)油進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)香附醋制后提高了腦組織中5-羥色胺(5-HT)的含量，達(dá)到了抗抑郁的作用，也對其作用原理作出了進(jìn)一步的說明；劉欣怡等[5]用GC-MS檢測后得出，不同沉香葉片揮發(fā)油在藥用、保健方面的功能各不相同，且有較好的開發(fā)潛能及應(yīng)用前景；等等。

2.1.2 疾病檢測

在疾病檢測方面，GC-MS也提供了不少便利。例如，吳德鴻等[6]運(yùn)用基于GC-MS的代謝組學(xué)方法分析了牙齦炎患者的血漿代謝表型變化，發(fā)現(xiàn)牙齦炎患者體內(nèi)19種代謝物存在異常變化，證實(shí)了“虛火”和“實(shí)火”牙齦炎患者具有不同的代謝特征，為中醫(yī)辨證分型客觀化提供了思路；任利紅等[7]利用GC-MS對孕先天性畸形兒孕婦羊水中的5種非極性氨基酸進(jìn)行了檢測，與正常值相比，其亮氨酸和異亮氨酸含顯著降低 (P<0.01), 而另3種氨基酸含量則無明顯變化，由此推斷出亮氨酸和異亮氨酸含量的減少可能參與了先天性畸形的發(fā)生；張艷濤等[8]利用GC-MS檢測出肥胖兒童和正常兒童之間的血清代謝成分存在33個(gè)差異代謝物，篩選出了和肥胖兒童相關(guān)代謝紊亂的16個(gè)潛在生物標(biāo)記物，為預(yù)防和早期診斷肥胖兒童提供了良好的理論基礎(chǔ)；等等。

2.2 農(nóng)藥檢測

2.2.1 土壤、水質(zhì)、空氣

目前，GC-MS檢測的前處理方法不斷地被優(yōu)化和創(chuàng)建，檢測過程、結(jié)果也越發(fā)簡便準(zhǔn)確。在土壤檢測方面，顏常盛等[9]利用超聲波產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)對土壤中多環(huán)芳烴進(jìn)行了萃取，再經(jīng)GC-MS檢測，實(shí)現(xiàn)了綠色低污染、高效準(zhǔn)確和低成本的測試要求，為土壤檢測提供了新方法。在水質(zhì)檢測方面，陳海玲等[10]建立了固相萃取-在線凝膠滲透色譜-GC-MS/MS測定水中31種有機(jī)氯農(nóng)藥含量的方法，解決了福建各地水樣的分析；聶宏騫等[11]建立了飲用水中5種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的檢測方法，減少了環(huán)境污染，極大降低了操作成本，加快了檢測進(jìn)程。在空氣檢測方面，劉淼等[12]建立了環(huán)境空氣中多環(huán)芳烴、鄰苯二甲酸酯、多氯聯(lián)苯等有機(jī)污染物的檢測方法，樣品經(jīng)超聲波萃取，再經(jīng)GC-MS測定，該項(xiàng)研究為人類安全提供了保障；譚光輝等[13]建立了利用GC-MS檢測工作場所空氣中苯胺的方法，推動了工作場所空氣中苯胺的日常檢測、監(jiān)督監(jiān)測或應(yīng)急檢測。

2.2.2 食品、果蔬

QuEChERS方法是近年來發(fā)展起來的一種多組分農(nóng)藥殘留提取、凈化技術(shù)。QuEChERS-GC-MS/MS檢測方法具有操作簡便、廉價(jià)、高效等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于食品、果蔬農(nóng)藥多殘留的快速檢測。在食品方面，丁春瑞等[14]用QuEChERS-GC-MS/MS法快速有效的測定了玫瑰花醬中10種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留；王莎莎等[15]建立了QuEChERS-GC-MS/MS檢測生鮮肉中18種有機(jī)農(nóng)藥殘留的分析方法，滿足了生鮮畜禽肉中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的高通量快速檢測。在果蔬方面，姚建花等[16]通過優(yōu)化改進(jìn)的QuEChERS方法提取和凈化待測樣品，再結(jié)合GC-MS/MS測定了葉菜類蔬菜(豇豆、韭菜、芹菜、青菜等)中14種有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留，解決了蔬菜測試過程中的基質(zhì)干擾的問題；張潔等[17]通過QuEChERS結(jié)合磁性納米材料對樣品進(jìn)行前處理，再結(jié)合GC-MS/MS法同時(shí)檢測了蔬菜水果中典型有機(jī)氯、有機(jī)磷和菊酯類等28種農(nóng)藥殘留。

2.3 工業(yè)生產(chǎn)

2.3.1 煙草

GC-MS技術(shù)在煙草行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛，主要還是檢測香煙中的香味成分、有害物質(zhì)等。王曉斌等[18]用GC-MS技術(shù)分析了6個(gè)不同品牌絲束加香卷煙濾棒中的主要香味成分，發(fā)現(xiàn)共有成分都是醇類，但其他成分含量上均存在明顯的差異；管明婧等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在煙葉中添加納米Al2O3可有效實(shí)現(xiàn)降焦減害，當(dāng)煙葉/納米Al2O3質(zhì)量比為100∶1時(shí)，可降低煙葉熱反應(yīng)產(chǎn)物中有害物質(zhì)生成量并增加顯效成分含量。

2.3.2 茶葉

GC-MS技術(shù)在茶葉方面的應(yīng)用主要是檢測茶葉中的某些香味成分。例如，朱曉鳳等[20]分別采用同時(shí)蒸餾萃取法和頂空固相微萃取法提取了霍山黃大茶中的香氣成分，再通過GC-MS定性定量分析得到了有30、32種香氣成分，并發(fā)現(xiàn)糠醛、5-甲基呋喃醛等化合物是霍山黃大茶的主要特征成分；蔣青香等[21]用GC-MS對四種不同白芽奇蘭茶葉的香氣品質(zhì)進(jìn)行了分析，在四種茶葉中共鑒定出55種揮發(fā)性成分，其中酯類、醛類為白芽奇蘭茶葉中揮發(fā)性成分的主要類別。

2.3.3 酒

GC-MS技術(shù)在酒產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用主要是檢測其風(fēng)味成分和有害物質(zhì)。例如，魏泉增等[22]用表面活性劑強(qiáng)化乳化液-液微萃取，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測定了32份不同白酒中的15種鄰苯二甲酸酯類塑化劑的含量，發(fā)現(xiàn)有9種塑化劑的檢出率大于70%，且鄰苯二甲酸二乙酯的檢出率100%，檢出值范圍為0.001～0.740 μg/mL，這一研究為白酒企業(yè)控制塑化劑含量提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；段麗麗等[23]用GC-MS分析了不同酒花添加量的葡萄酒中的揮發(fā)性物質(zhì)，并檢測到24種揮發(fā)物質(zhì)，酯類12種、酮類1種、醇類7種、其他類4種，發(fā)現(xiàn)當(dāng)添加酒花濃度達(dá)到一定劑量時(shí)，對葡萄酒的風(fēng)味和色澤有積極的作用，反之則可能是消極作用。

2.3.4 日化品

譚麗君等[24]建立了檢測市場上兒童驅(qū)蚊扣產(chǎn)品中菊酯類物質(zhì)的氣相色譜質(zhì)譜方法，該方法可檢測出兒童驅(qū)蚊扣中8種菊酯類物質(zhì)。馬彤梅等[25]建立了一種能同時(shí)測定玩具中20種可遷移有機(jī)錫化合物的 GC-MS/MS檢測方法。在化妝品行業(yè)，易路遙等[26]建立了用GC-MS/MS測定膏霜乳液類和液態(tài)水基類化妝品中新鈴蘭醛的方法，可對化妝品中致敏香料進(jìn)行定性與定量分析,為化妝品的質(zhì)量安全檢測提供了有效的技術(shù)手段等

2.4 毒品檢測

某公安局刑警大隊(duì)查獲網(wǎng)絡(luò)販毒案件檢材1支，閻仁信等[27]用GC-MS對管內(nèi)封裝的淡綠色凝膠狀液體(約2 mL)檢測發(fā)現(xiàn)了色胺類新精神活性物質(zhì)(“5-Me O-AMT”)，其具有類似麥角二乙胺的致幻作用。聞武等[28]利用GC/MS和LC/MS/MS技術(shù)在山東省繳獲的疑似毒品煙葉和陜西省繳獲的煙油中同時(shí)檢出一種新型合成大麻素：ADB-BUTINACA，此項(xiàng)研究為以后案件分析和相關(guān)合成大麻素篩查奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。利用GC-MS技術(shù)對毒品進(jìn)行高效準(zhǔn)確的檢測，大大提高了執(zhí)法人員的工作效率。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，GC-MS技術(shù)基于其可定性定量的檢測不同物質(zhì)、靈敏度高、準(zhǔn)確度好的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥檢測、農(nóng)藥檢測、工業(yè)生產(chǎn)和毒品檢測等多個(gè)領(lǐng)域，且檢測過程中GC-MS技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)用的現(xiàn)象也頻頻出現(xiàn)?？梢奊C-MS技術(shù)在應(yīng)用研究方面有一定基礎(chǔ)性，未來通過不斷地更新改進(jìn)，還會有更加廣闊的發(fā)展前景。