企业培训_气质联用培训资料gc-ms在食品安全中的应用

GC MS在食品安全中的应用 廖涛湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所 提纲 关于食品安全问题 1 气质联用在食品安全中的应用 2 环境雌激素检测分析 3 4 一关于食品安全问题 1 食品安全定义2 食品安全的影响3 影响食品安全的因素4 我国食品安全的现状5 应对措施 1 1食品安全定义 食品安全是指食品质量状况对食用者健康 安全的保证程度 包括三方面内容 1 2食品安全影响 1 3影响食品安全的因素 1 4我国食品安全的现状 我们还能吃什么 食 面埋伏 1 2 3 4 完善与食品安全相关的法律 法规和标准体系建设 提高食品安全领域的科技水平 加大检查打击力度 加大对食品检测检验研究和应用的投入 1 5应对的措施 二气质联用在食品安全中的应用 2 1GC MS简介2 2样品前处理技术2 3气质联用在食品安全中的应用 安捷伦5975C 安捷伦6890A 2 1GC MS简介 气相色谱法定性依据是色谱峰的保留时间 定量依据则是色谱峰高或峰面积 作为定性和定量方法 气相色谱法最大特点在于高效的分离能力和高的灵敏度 是分离混合物的有效手段 质谱法是依据带电粒子在磁场或电场中的运动规律 按其质荷比 质量和电荷的比 实现分离分析 测定离子质量及其强度分布 主要特点是能给出化合物的分子量 元素组成 经验式及分子结构信息 具有定性专属性强 灵敏度高 检测快速的优势 技术特点 色谱仪有很强的分离混合物的能力 但是对化合物定性的能力差 而质谱本身无分离混合物的能力 但是能用来测定化合物的相对分子质量和化学结构 是一个优良的定性工具 因此 GC MS联用在分析检测和研究的许多领域中起着越来越重要的作用 特别是在许多有机化合物常规监测工作中成为一种必备的工具 1 仪器接口接口技术中要解决的问题是气相色谱仪的大气压的工作条件和质谱仪的真空工作条件的联接和匹配 接口要把气相色谱柱流出物中的载气尽可能多的除去 同时保留和浓缩待测物 使近似大气压的气流转变成适合离子化装置的粗真空 并协调色谱仪和质谱仪的工作流量 2 扫描速度由于气相色谱峰很窄 有的仅几秒钟时间 一个完整的色谱峰通常需要至少6个以上数据点 这样就要求质谱仪有较高的扫描速度 才能在很短的时间内完成多次全质量范围的质量扫描 另一方面 要求质谱仪能很快在不同的质量数之间来回切换 以满足选择离子检测的需要 GC MS联用中的主要技术问题 GC MS系统的组成 样品各组分在流动相和固定相中的分配情况不同来进行分离 与固定相作用较强的组分 较慢流出色谱柱 从而得以分离 GC MS的常用测定方法 总离子流色谱法 totalionizationchromatography TIC 类似于GC图谱 用于定量 反复扫描法 repetitivescanningmethod RSM 按一定间隔时间反复扫描 自动测量 运算 制得各个组分的质谱图 可进行定性 质量色谱法 masschromatography MC 记录具有某质荷比的离子强度随时间变化图谱 在选定的质量范围内 任何一个质量数都有与总离子流色谱图相似的质量色谱图 选择性离子监测 selectedionmonitoring SIM 对选定的某个或数个特征质量峰进行单离子或多离子检测 获得这些离子流强度随时间的变化曲线 其检测灵敏度较总离子流检测高2 3个数量级 样品前处理的新技术 SPE 固相萃取 SFE 超临界萃取 ASE 加速溶剂萃取 GPC 凝胶渗透色谱 SPME 固相微萃取 QuEChERS方法 2 2样品前处理技术有效去除目标化合物以外的干扰组分 并保证高回收率 固相萃取SPE SolidPhaseExtraction 固相萃取 Solid PhaseExtraction 简称SPE 是近年发展起来一种样品预处理技术 由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来 主要用于样品的分离 纯化和浓缩 与传统的液液萃取法相比较可以提高分析物的回收率 更有效的将分析物与干扰组分分离 减少样品预处理过程 SPE具有有机溶剂用量少 便捷 安全 高效等特点 广泛的应用在医药 食品 环境 商检 化工等领域 SFE 超临界萃取 超临界CO2流体萃取 SFE 分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系 即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的 在超临界状态下 将超临界流体与待分离的物质接触 使其有选择性地把极性大小 沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来 当然 对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的 但可以控制条件得到最佳比例的混合成分 然后借助减压 升温的方法使超临界流体变成普通气体 被萃取物质则完全或基本析出 从而达到分离提纯的目的 所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的 具有安全 高效 无有机溶剂残留 低成本并有效保持萃取物的活性等特点 ASE 加速溶剂萃取 加速溶剂萃取或加压液体萃取 AcceleratedSolventExtraction 是在较高的温度 50 200 和压力 1000 3000Psi 下用有机溶剂萃取固体或半固体的自动化方法 提高的温度能极大地减弱由范德华力 氢键 目标物分子和样品基质活性位置的偶极吸引所引起的相互作用力 液体的溶解能力远大于气体的溶解能力 因此增加萃取池中的压力使溶剂温度高于其常压下的沸点 该方法的优点是有机溶剂用量少 快速 基质影响小 回收率高和重现性好 GPC 凝胶渗透色谱 凝胶渗透色谱 GelPermeationChromatography GPC 1964年 由J C Moore首先研究成功 不仅可用于小分子物质的分离和鉴定 而且可以用来分析化学性质相同分子体积不同的高分子同系物 聚合物在分离柱上按分子流体力学体积大小被分离开 SPME 固相微萃取 固相微萃取 solid phasemicroextraction SPME 技术 是20世纪90年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术 它最先由加拿大Waterloo大学的Pawliszyn教授领导的研究小组于1989年首次进行开发研究 属于非溶剂型选择性萃取法 美国的Supelco公司在1993年实现商品化 固相微萃取技术几乎可以用于气体 液体 生物 固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析 几乎克服了以往一些传统样品处理技术的所有缺点 集采样 萃取 浓缩 进样于一体 便于携带 真正实现样品的现场采集和富集 能够与气相 气相 质谱 液相 液相 质谱仪联用 发展至今短短的10年时间 已在环境 生物 工业 食品 临床医学等领域的各个方面得到广泛的应用 QuEChERS方法 USdepartmentofAgriculture Quick Easy Cheap Effective Rugged andSafeQuEChERS是由美国化学家Lehotay和德国的Anastassiadas于2003年提出的一种快速 Quick 简便 Easy 便宜 Cheap 有效 Effective 可靠 Rugged 及安全 Safe 的样品处理技术 目前已在农药多残留中广泛使用 2 3气质联用在食品安全中的应用 农药及鱼药残留 持久性有机污染物 激素类化合物 挥发性化合物 食品添加剂 三环境雌激素检测分析 3 1什么是环境雌激素3 2环境雌激素的来源3 3环境雌激素的分类3 4环境雌激素的危害3 5环境雌激素的检测方法 3 1什么是环境雌激素 环境雌激素是指具有雌激素活性或拮抗雄激素效应 能够模拟或干扰天然雌激素生理和生化作用的一类化合物 这类化合物进入机体后 能干扰体内正常分泌物质的合成 释放 运转 代谢 结合其中任何一个过程 激活或抑制内分泌系统功能 从而破坏其维持机体稳定性和调控的作用 3 2环境雌激素的来源 动植物排放 人工合成物排放 生活 医疗用品释放的废弃物 养殖业用药 来源 交通运输 垃圾焚烧 2 3环境雌激素的分类 农药 真菌性雌激素 工业污染物 合成雌激素 植物性雌激素 天然雌激素 环境雌激素 类雌激素的种类及其代表物质 天然雌激素 植物雌激素 药物雌激素 环境化学污染物 雌二醇 17 estradiol 异黄酮 白藜芦口服避孕药 已烯雌酚 塑料添加剂 邻苯二甲酸酯和双酚 A 表面活性剂 壬基苯酚 等 天然雌激素 雌酮 雌三醇 雌二醇 合成雌激素 美雌醇 己烯雌酚 炔雌醇 烷基酚类雌激素 辛基酚 双酚A 壬基酚 此外 还有其他一些工业污染物 垃圾焚烧产生的二噁英等物质 农药中的DDT等物质 以及部分重金属铅 锡等 都具有雌激素效应 3 4环境雌激素的危害 水生动物 1985年 在英国的沙布塔河发现有5 的鲤科鱼类的雄性鱼出现了雌雄同体化 日本河川中的一种鲤鱼也出现雌雄同体化 其原因被认为是受了污水处理厂中的避孕药DES的污染所引起的 另外 有人在下水道处理设施的下流水中饲养的雄性鳟鱼中也发现了鱼的卵黄荷尔蒙增多 其原因被认为是由于非离子表面活性剂的NPEO的分解产物 壬基苯酚 NP 的雌激素的作用造成的环境雌激素对水生生物的生殖系统有较大危害 是雌鱼产生Vtg的主要诱导因素 生殖系统的危害 免疫系统的危害 神经系统的危害 男性突出表现为性腺发育不良 生殖道肿瘤和先天畸形等 女性则是乳腺癌的发生率增加 对神经系统的损害表现为智能低下 神经行为异常等 通过扰乱内分泌物质的合成 从而损害人的免疫系统 降低免疫功能 环境雌激素对人类的影响 对雌激素危害的认识与有关安全条例 已经发现雌激素的危害很大 再考虑到雌激素可能存在的潜在危害性 所以在对雌激素进行研究的同时就要开始考虑限制性立法 欧盟于2007年7月在WTO TBT通报中 规定将全面禁止在食源性动物中使用雌甾二醇及其衍生物 关于禁止在畜牧业中使用具有激素或甲亢疗效物质以及 激动药的理事会指令96 22 EC的修正 在动物性食品中不得检出 已烯雌酚及其盐在 中华人民共和国农业部公告第235号 中被列为禁止使用的药物 在动物性食品中不得检出 3 5环境雌激素的检测方法 仪器分析法 生物分析法 酶联免疫 放射免疫 3 发光免疫 GC GC MS 2 HPLC HPLC MS 检测方法 2 1 1 免疫法的特点是检测灵敏度高 特异性好 缺点是不能同时检测多种雌激素残留 而环境中的雌激素物质则是分布很广泛 因此人们逐渐采用GC MS HPLC MS等方法来检测环境中的雌激素残留 以OP NP BPA DES E1 E2 EE3ME EE2 E3等9种环境雌激素物质为例 谈谈GC MS对这水体中几种环境雌激素物质的检测 环境雌激素污染物因为沸点较高 所以检测前一般先要进行衍生化 GC MS联用中衍生化的作用 改善了待测物气相色谱性质 改善了待测物的热稳定性 改变了待测物的分子质量 改善了待测物的质谱行为 引入卤素原子或吸电子基团 通过一些特殊的衍生化方法 可以拆分一些难分离的手性化合物 水样0 45um滤膜过滤固相萃取衍生化氮吹至干洗脱真空干燥冷却至室温进GC MS GC MS联用中常用的衍生化方法 硅烷化衍生化 1 BSTFA和BTA衍生化胺基和羟基 2 MTBSTFA常用于药物 类固醇类检测 3 MSTFA是最常用的硅烷化试剂 苹果酸 富马酸 柠