离子迁移谱技术及其在食品检测中的应用

[摘 要]近年来，离子迁移谱技术及其在食品检测中的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，详细分析了离子迁移谱技术在食品检测中的应用，并结合相关实践经验，简要探讨了其未来发展与展望，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

[关键词]离子迁移谱技术；食品检测；应用

中图分类号：O657；TS207.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0326-01

1 概述

离子迁移谱（ion mobility spectrometry，IMS）最早出现在1970年，又称等离子体色谱、气体电泳，它与已经发展成熟的飞行时间质谱有些类似，但只需在大气压条件下进行检测，并且对可检测的有机化合物的分析灵敏度可以高达10-9-10-10量级。与其他一些现有常规检测技术相比，IMS还具有仪器简单、体积小、重量轻、功耗低和分析时间快等许多优点。它最早应用于化学战剂、、爆炸物等危险品的探测，可以检测机场手提袋和行李中的含氮爆炸物，水溶液中的爆炸物，包括TNT、DNT、ADNT、NT、TNB等，自制烈性炸药三过氧化三丙酮及固体颗粒。后来又成功应用于环境污染物检测，药物非法添加及假冒伪劣药物检测，药品生产过程中的设备清洗确认，疾病诊断、药物动力学研究等许多领域。

2 IMS在食品检测中的应用探讨

2.1 污染物、有毒物检测

食品污染物、有毒物指食品及其原料在生产、加工过程中，混入了对人体健康有害或有毒的物质，包括农药残留、兽药残留、有机污染物、食品添加剂、生物毒素和重要病原体等。在大气压条件下，以63Ni作为电离源，干燥洁净的空气作为载气和迁移气，在负离子模式下进行运行，敌敌畏和马拉硫磷检测时间小于10s，检测限分别为1ng和5ng，其相对标准偏差分别为8.4%和7.2%，达到r残检测标准，适合于农产品中敌敌畏和马拉硫磷残留的快速筛选分析。

2.2 生产过程控制

对食物征香气成分的检测可以用来控制食物的生产过程。啤酒的酿造时间大约是5-6d，在啤酒酿造初期，其中的丁二酮（diacetyl）和2，3-戊二酮（2，3-pentanedione）含量较高，具有臭黄油味，随着酿造的进行，其浓度逐渐降低。当达到某一阈值时酿造才算完成，过低过高都影响品质。因此合适的酿造时间是关键，丁二酮和2，3-戊二酮的快速检测对保证啤酒品质具有特别重要的意义。

2.3 食品储藏保鲜过程监测

食品在存放过程中会发生一系列的物理化学变化，不适宜的存放条件可能使食物被微生物、外来化学物质污染或者发生自身化学反应，影响食物的风味甚至危害人体健康。例如真菌在食物的生产过程中（比如啤酒酿造、奶酪生产）起着积极作用，但是在食物的存放过程中也会对食物产生消极影响，特别是在温暖潮湿的环境下会快速繁殖产生生物毒素。因此其早期的快速实时检测发现就尤为重要。有报道利用GC-UV-IMS联用法来检测芝士表面菌群生长前后的挥发性成分来判断是否被污染。在真菌生长前IMS检测到保留时间0.8、4.0、8.3min处有明显信号峰，真菌生长后则4.0、8.3min处的信号峰消失，0.8min处的信号峰强度显著降低，而在1.0、13.5、20.5min处出现新的真菌代谢产物信号峰，推测是由于真菌生长导致芝士原本挥发性成分的稀释。结果表明IMS可用于控制有益菌的生长，检测有害菌的代谢产物。肉类在存放过程中同样会被细菌降解形成一些具有致癌作用的生物胺。用IMS直接检测鸡肉汁中的三甲胺，方法检测限为（0.6±0.2）ng，结果显示，存放天数不同、损坏程度不同的肉汁能被仪器快速区分出来。常用的2，4，6-TCA检测方法是先用SPME顶空收集样品，再用GC-ECD或者GC-MS检测，检测限通常在1-100ng/L。食物中的多不饱和脂肪酸（PUFAs），比如二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），对人类健康有益。但其化学性质很不稳定，容易受氧气、温度、光照和一些离子（Cu、Fe等）的影响发生氧化反应而出现不良气味且影响食物口感。用顶空自动进样、毛细管柱、离子迁移谱联用的方法，对四种口味的牛奶和一种亚麻籽油中的脂肪酸氧化状况进行实时检测。毛细管柱连接在自动进样器和离子迁移谱中间，起到初步分离挥发性物质的作用。结果显示，装置能快速有效地检测到己醛、丁酮、丙酮、二甲基硫醚等主要的脂肪酸降解产物，检测限在0.3-3.0μg/L之间。进一步分析检测不同温度、氧气和光照条件下各样品存放36d内的变化，发现光对牛奶中脂质的氧化作用影响最大，而温度则对亚麻油中脂质的影响最大。

4 展望

随着生活水平的提高，人们对于食品质量与安全的要求也逐渐提高，但目前食品检测大多需要复杂的前处理过程，设备要求高，检测时间长，无法满足大量样品快速检测的需求。离子迁移谱（IMS）与其他检测技术相比，其最大优势在于对实验条件要求低，样品无需复杂的前处理，检测时间短，且它对于食品痕量污染物的灵敏度足够满足常规监测需要，因此可作为食品安全监测的有力工具。它对食品挥发性成分具有良好的选择性，并且随着IMS微型化的发展，有望将其镶嵌到生产设备当中，实现对食品生产加工过程的实时监测，辅助控制产品质量。IMS还能区分不同产品的风味特征，用于不同来源、不同等级产品的鉴别，有利于规范市场。综上所述，IMS可应用于食品原材料选择、生产过程控制、储藏条件控制、真伪鉴别、安全检测等各个领域，具有广阔的应用前景。

5 结束语

综上所述，加强对离子迁移谱技术及其在食品检测中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的食品检测过程中，应该加强对离子迁移谱技术关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献

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