農產品質量安全檢測工作中氣相色譜法和氣相色譜-質譜法的具體應用闡述

文 黃維 劉婷 湖北省阿克瑞德檢驗檢測有限公司

氣相色譜法可以對有機化合物進行有效分解，并確定其純度；質譜法可以對化合物類型進行科學鑒定。氣相色譜法和質譜法聯合應用，形成氣相色譜-質譜法，可以對復雜的混合物樣品進行直接分離，并將其引入到質譜儀中，實現化合物的離子化轉化，方便對其具體類型進行明確。在農產品質量安全檢測中引入氣相色譜法、氣相色譜-質譜法，可以對農產品殘留農藥、化肥的種類和含量等進行精準分析，從而保障農產品食品安全。

1.氣相色譜法在農產品質量安全檢測中的應用

1.1 技術概述

氣相色譜法是農產品質量安全檢測中常見的一種實驗室檢測方法。色譜分離過程中包含流動相和固定相兩相，因此，色譜法分為氣相色譜法和液相色譜法兩種。在農產品質量安全檢測中，主要是氣化的待測樣品隨載氣進入色譜柱中，柱中固定相與待測樣品中各組分作用力存在一定差異性，引起流出時間不同，在完成分離后，可以對比色圖譜進行進一步分析，以此來確定樣品中是否存在農藥殘留超標問題，并明確超標的農藥類型。氣相色譜法可以對混合物、有機物、異構體等多個物體進行檢測。

1.2 關鍵技術

（1）固相萃取。該技術在農產品質量檢測中應用較早，技術相對成熟。其應用原理為：在樣品中添加固相吸附劑，發揮其吸附功能，實現檢測物與其他成分的有效分離，然后使用固相-液相色譜分離理論對其進行物理提取。使用該方法對農產品進行檢測，具有較高的回收率，對外界干擾因素的抵抗能力較強，必要情況下可以重復檢測幾次，以便提高檢測成果的準確性。（2）凝膠滲透色譜分析。主要是選擇專用的凝膠色譜分析儀，從而通過凝膠對小分子化合物進行吸附，并利用凝膠滲透色譜分析法，對干擾高分子物質的因素進行排除，從而提升對化合物的提取效果。該方式應用成本較低，效率高，在各種樣品中都可以進行檢測使用。（3）超臨界流體萃取。超臨界流體萃取是一種新型萃取分離技術，它利用超臨界流體，即處于溫度高于臨界溫度、壓力高于臨界壓力的熱力學狀態的流體作為萃取劑，從液體或固體中萃取出特定成分，以達到分離目的。超臨界流體萃取的特點是:萃取劑在常壓和室溫下為氣體，萃取后易與萃余相和萃取組分離；在較低盈度下操作，特別適合于天然物質的分離；可調節壓力、溫度和引入夾帶劑等調整超界流體的溶解能力，并可通過逐漸密度交溫度和壓力把萃取組分引入到希望的產品中。

1.3 檢測農藥殘留

農藥殘留是影響農產品質量安全的關鍵性因素，直接危害到人們的身體健康，受到人們的廣泛關注。為了確保農作物的健康成長，減少蟲害的危害性，農民往往需要使用大量的農藥化肥等化學物質，導致農作物農藥殘留情況嚴重，因此需要加大對食品安全的管控力度。針對農藥中的化學藥劑，可以使用氣相色譜檢測法進行定性分析。該技術在應用中可以保障檢測結果的精準性，提高辨析率，同時能夠對農產品中的氮、磷等農藥殘留量進行精準掌握，促進檢測速度的提升，確保檢測結果的可靠性。在《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定》（NYT/761-2008）中，該方式的原理為：試樣中有機磷類農藥用乙腈提取，提取溶液經過濾、濃縮后，用丙酮定容，注入氣相色譜儀，農藥組分經毛細管柱分離，用火焰光度檢測器（FPD磷濾光片）檢測。保留時間定性、外標法定量。

（1）樣品處理。制作樣品試樣，需要提前采集樣本，并對其預處理，進行標準化粉碎，然后取出30克樣品，加入40克乙腈，進行均勻攪拌，測量100毫升的測量紙體積；在量筒中加入6克氯化鈉，對其進行充分振蕩后，直到兩種液體充分混合，靜置半小時。這時候乙腈會從液體中分離出來。選擇合適的凈化方法對樣品進行凈化處理。在對農產品殘留農藥進行檢測時，可以在液體中添加凝膠，如在50毫升的燒杯中導入溶液，對其進行加熱，在此過程中水分會逐漸蒸發，然后添加2毫升的乙烷，通過超聲凈化溶液樣品，完成樣品制作。（2）樣品分析。主要是在氣相色譜檢測儀中對樣品進行檢測分析，需要保留樣品中未知樣品，并對這些物品的保留時間進行檢測和記錄，然后與檢測物的保留時間進行比較分析，可以確定溶液的具體組分；在檢測過程中可以得到高度與面積的峰值，代表不同的溶液組分。如果兩種物質的保留時間相差半分鐘，說明存在農藥殘留。然后利用外標法展開定量分析，獲得農藥殘留值。

1.4 檢測添加劑

農產品的食品質量安全問題不僅出現在生產階段，在流入市場后，往往經過多道工序進行加工，以便保障其質量和品質，在此環節中往往會添加大量的添加劑，對食品安全造成威脅。因此，需要使用氣相色譜法對農產品中的添加劑成分、含量等進行精準檢測，其中主要包含苯甲酸、山梨甲酸等物質。在具體應用中，需要使用毛細管柱等設備，從而提升分析參數的精準度，同時加快分析速度，減少樣本與空氣的接觸時間，確保樣本品質，促進檢測結果的準確性與可靠性。

2.氣相色譜-質譜法在農產品質量安全檢測中的應用

2.1 技術概述

質譜法主要是利用高速電子撞擊氣體分子和原子，這樣可以在離子源中對樣品進行分離，形成電荷質量比差異較大的帶正電離子，并形成離子束，將其引入到質量分析儀中。在這里，電場與磁場會被重新用于引起相反的速度分散，并對其進行分別聚集獲得質譜，以便確定農產品質量。氣相色譜-質譜法是對氣相色譜法和質譜法的串聯應用，可以對復雜的混合物樣品進行直接分離，并將其引入到質譜儀中，利用化學離子化、電子轟擊等方式進行處理，實現化合物的離子化轉化，方便對其具體類型進行明確。在《蔬菜和水果中500種農藥及相關化學品殘留量的測定》（GB23200.8-2016）中，應用氣相色譜-質譜法進行測定，其原理為：試樣用乙腈勻漿提取，鹽析離心后，取上清液，經固相萃取柱凈化，用乙腈-甲苯溶液（3+1）洗脫農藥及相關化學品，溶劑交換后用氣相色譜-質譜儀檢測。

2.2 技術優勢

對標準品的要求較低，氣相色譜-質譜法主要是氣相色譜法、質譜法相串聯，并通過計算機控制單元模塊構成。氣相色譜法會對各個被檢測物進行有效分離，然后經過相關接口進入到質譜治理源中實現離子化。在此過程中，由于受到電子轟擊的能量恒定原理的影響，質譜圖的重現性能比較好，因此對標準品的要求較低，即使沒有標準品也可以利用相似度檢索方式對譜庫中的數據進行對比，以便實現定性分析；定性與抗干擾能力較強，在接口技術、毛細管色譜技術的廣泛應用背景下，氣相色譜法技術高柱壓與質譜法技術高真空度技術實現統一，改變了以往單一質譜法技術的定性能力較差的現狀。在電離檢測理論基礎上，氣相色譜-質譜法在所有類型的物質中都比較適用，而且還可以通過全掃描方式獲得質譜圖，并與保留時間進行結合，實現檢測目標的雙重定性，促進定性結果的準確性。該技術在應用中所需樣品量較少，靈敏性高，雜質、基質效應的干擾較??；應用范圍較廣，氣相色譜-質譜法能夠對被測化合物的分子量進行精準測定，測量精度較高，可以達到1個相對分子量，方便未知物圖譜解析工作的開展。該技術方法對針對性的檢測對象較為廣泛，如氣體、液體、低熔點金屬、高分子固體等。

2.3 具體應用

那么，氣相色譜質譜儀器是怎樣工作的呢？在具體應用中，需要氣象色譜儀器對樣品混合物進行分離，然后才能進入到質譜儀器中對分析物分析進行分析進而開展檢測。在此期間主要是通過載氣進行分析物的輸送，載氣可以持續性流經氣相色譜儀并進入到質譜儀中，并通過真空系統抽空。具體如圖1所示。

圖1 氣相色譜儀-質譜儀的簡化圖

圖中（1）載氣，（2）自動取樣器，（3）進氣口，（4）分析柱，（5）接口，（6）真空，（7）離子源，（8）質量分析器，（9）離子檢測器，（10）電腦。

（1）樣品需要通過手動或者自動進樣器等引入到氣相色譜儀中，并在入口處進入載氣。當樣品處于液態狀態時，需要在加熱的氣相色譜儀入口處被汽化，然后蒸汽會被引入到分析柱中。（2）樣品成分在其環節中會在流動相與液體固定向之間的分配差異為被分離；針對那些更加容易揮發的氣體，會被固定相吸附。在氣象色譜-質譜法分析過程中，一般會把液體固定相固定在狹窄和較短的柱子中。（3）當完成分離作業后，還需要把中性分子通過加熱的傳輸線路洗脫到質譜儀中。如果分析物為異構體，還需要總基線分辨率。（4）在質譜儀中，首先需要對中性分子進行電離處理，常用的電離方式就是電子電離。在該環節中，需要通過燈絲產生的電子進行加速度，并把電子從分子中擊出，形成分子離子，這是一個自由基陽離子。由于電離過程的能量較高，引起分子離子不穩定現象，導致多余的能量出現分裂損失問題。

氣相色譜-質譜分析中數據是三維的，如圖2所示。其中X軸表示保留時間，從樣品注入到氣相色譜儀結束的時間，y軸是離子檢測器測量的反應或強度，z軸是所獲得的質量范圍內的離子的m/z。

圖2 氣相色譜質譜分析法數據顯示

結語

綜上所述，隨著生活質量的提高，人們對農產品質量安全提出了更高的要求。因此，需要采取科學方法對農產品質量安全進行合理檢測，尤其要對農產品中的農藥殘留進行嚴格檢驗，保障食品安全。其中氣相色譜法操作方便，檢測結果較為準確，而且檢測速度較快，在農產品質量安全檢測中發揮了重要作用。此外，在農產品農藥殘留檢測中引入氣相色譜質譜聯用技術，同時與基質固相分散技術進行聯合使用，可以減少基體干擾因素，提高農藥回收率，提高檢測效果，并對農產品中的農藥殘留進行有效分析。