趙婧，錢(qián)兵，何燕，韓丙軍，*

（1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測(cè)試中心農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱作產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（海口），海南省熱帶果蔬產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南?？?71101；2.海南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，海南海口570228；3.海南大學(xué)林學(xué)院，海南?？?70228）

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)食品質(zhì)量安全的要求也越來(lái)越高，對(duì)檢測(cè)分析的手段也提出了更高要求。食品檢驗(yàn)因基質(zhì)復(fù)雜，有害物質(zhì)具有多樣性、多源性、微量性等特征，常規(guī)的分析檢測(cè)工具不能滿(mǎn)足其檢測(cè)的高需求[1]。而質(zhì)譜檢測(cè)儀的樣品用量少、靈敏度高，因此質(zhì)譜技術(shù)成為食品領(lǐng)域最有效的分析工具[2]。實(shí)時(shí)直接分析（direct analysis in real time，DART）是一種嶄新的非表面接觸分析/離子化質(zhì)譜分析離子源技術(shù)，它無(wú)需或只需簡(jiǎn)單的樣品處理便能在大氣壓下對(duì)不同型態(tài)的樣品進(jìn)行無(wú)損耗定性和定量分析，滿(mǎn)足了對(duì)樣品高通量、現(xiàn)場(chǎng)、無(wú)損、快速、低碳、原位、直接分析的需求，該技術(shù)由Cody等[3]于2005年提出。

近年來(lái)，DART技術(shù)在食品、醫(yī)學(xué)、環(huán)境學(xué)等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。因此，本文對(duì)其近十年來(lái)在食品質(zhì)量（黃酮類(lèi)、酚類(lèi)及其他）與食品安全（食品霉菌毒素類(lèi)物質(zhì)、食品非法添加物質(zhì)、食品有害物質(zhì)及其他）檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單綜述。

1 DART簡(jiǎn)介

1.1 DART原理

DART離子源主要以氦氣或氮?dú)鉃檩d氣，氣體進(jìn)入腔體后，在3 kV～5 kV的放電針下形成輝光放電產(chǎn)生含有離子、電子、亞穩(wěn)態(tài)分子或原子的等離子體。隨后等離子體打在樣品表面，和樣品發(fā)生能量轉(zhuǎn)移、質(zhì)子轉(zhuǎn)移、電子捕獲等作用，從而產(chǎn)生樣品離子后進(jìn)入質(zhì)譜，其原理如圖1所示。

圖1 DART原理圖Fig.1 The mechanism of DART

1.2 DART電離機(jī)理

Cody等[4]認(rèn)為，在DART離子源中，可能會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的反應(yīng)，在正離子模式下，最可能發(fā)生的反應(yīng)包括彭寧離子化、質(zhì)子轉(zhuǎn)移和電荷轉(zhuǎn)移，其中彭寧離子化是DART離子化的重要步驟，但此過(guò)程發(fā)生的前提是待測(cè)物的離子化能低于激發(fā)態(tài)的氦原子或氮?dú)夥肿拥膬?nèi)能（如表1）。

表1 DART陽(yáng)離子模式可能的離子化機(jī)理Table 1 Ionization process of DART source in the positive ion mode

Song等[5]提出了另一種瞬時(shí)微環(huán)境機(jī)理，該機(jī)理指出在DART的離子化與被分析物樣品分子接觸前首先會(huì)形成一層溶劑薄膜，即瞬時(shí)微環(huán)境。他們認(rèn)為瞬時(shí)微環(huán)境的產(chǎn)生可能源于樣品溶液中易揮發(fā)基質(zhì)的解吸附。DART離子化試劑首先使易揮發(fā)的基質(zhì)分子電離，電離后的基質(zhì)離子再通過(guò)氣相分子/離子反應(yīng)將樣品分子離子化。對(duì)于DART負(fù)離子模式，其離子化機(jī)理與常壓光電離子化的電離機(jī)理有一定的相似性。大多數(shù)化合物主要獲得去質(zhì)子負(fù)離子[M-H]-，推測(cè)其形成機(jī)理主要為被分析物分子與水分子簇陰離子或氧分子陰離子的質(zhì)子轉(zhuǎn)移或電荷交換反應(yīng)[6]。

2 DART在食品質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 黃酮類(lèi)

黃酮類(lèi)物質(zhì)是存在于綠色植物中，具有廣泛生物活性的一種物質(zhì)，對(duì)許多疾病的防治有重要作用。如大豆素等異黃酮類(lèi)具有雌激素樣作用，水飛薊素具有保肝作用等。近年來(lái)，DART技術(shù)已被應(yīng)用于黃酮類(lèi)物質(zhì)的檢測(cè)中（如表2）。

表2 DART技術(shù)在黃酮類(lèi)食品檢測(cè)中的應(yīng)用Table 2 Application of DART in flavonoid detection

Lojza等[7]將DART與高分辨質(zhì)譜聯(lián)用，對(duì)大豆中分離得到的異黃酮進(jìn)行了定量分析，結(jié)果顯示黃豆苷元、染料木素、黃豆黃素依次在0.5、1、0.05 g/kg水平下均有良好的回收率（95%～102%）以及重復(fù)性（7%～15%）。Nagy等[8]通過(guò)實(shí)時(shí)直接分析質(zhì)譜（direct analysis in real-time mass spectrometry，DART-MS）與原位衍生化技術(shù)相結(jié)合的方法對(duì)藥物丸劑中2種黃酮類(lèi)化合物蘆丁和水飛薊賓進(jìn)行了快速定性研究，此方法還可用于完整藥物丸劑中的衍生生物活性化合物的檢測(cè)。此外，Bill等[9]通過(guò)實(shí)時(shí)直接分析飛行時(shí)間質(zhì)譜對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漿果提取物中的黃酮類(lèi)植物營(yíng)養(yǎng)素進(jìn)行了藥代動(dòng)力學(xué)分析，測(cè)定了其生物利用度和攝取動(dòng)力學(xué)，提供了一種可用于植物營(yíng)養(yǎng)成分的定量鑒別和測(cè)定的方法。

2.2 酚類(lèi)

酚類(lèi)化合物是一種存在于植物中的物質(zhì)，某些具有抗氧化活性的生物活性化合物對(duì)人體的健康狀況起到有益的作用。DART技術(shù)在酚類(lèi)食品檢測(cè)中的應(yīng)用見(jiàn)表3。

表3 DART技術(shù)在酚類(lèi)食品檢測(cè)中的應(yīng)用Table 3 Application of DART in phenols detection

2.3 其他

近年來(lái)，食品摻假事件不斷發(fā)生，為了保證食品的質(zhì)量以及引導(dǎo)消費(fèi)者正確的消費(fèi)觀念，DART技術(shù)在對(duì)食品摻雜物質(zhì)的檢測(cè)篩查中發(fā)揮了重要作用（如表4）。

表4 DART技術(shù)在其他食品檢測(cè)中的應(yīng)用Table 4 Application of DART in others detection

Hrbek等[19]將DART與高分辨質(zhì)譜結(jié)合起來(lái)區(qū)分了不同動(dòng)物種類(lèi)的奶液、傳統(tǒng)牛奶和有機(jī)牛奶、添加到乳制品中的植物油等；Vaclavik等[20]將DART與飛行時(shí)間質(zhì)譜以及化學(xué)計(jì)量工具聯(lián)用快速鑒定了豬油和牛油的摻雜脂肪樣品，結(jié)果顯示脂肪混合物中豬油和牛油的摻雜水平分別為5%和10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），該方法也成功用于檢測(cè)含相似脂肪成分的由豬肉和牛肉做成的肉沫中；此外，DART技術(shù)還被應(yīng)用于摻假八角[21]、真假肉桂[22]、啤酒原產(chǎn)地[23]、橄欖油品質(zhì)[24]以及漿果[25]的鑒定中。

3 DART在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 食品霉菌毒素類(lèi)物質(zhì)的檢測(cè)

霉菌毒素是可以通過(guò)飼料或食品進(jìn)入人或動(dòng)物體內(nèi)并產(chǎn)生危害的一類(lèi)物質(zhì)，因此，加強(qiáng)對(duì)食品中該類(lèi)物質(zhì)的檢測(cè)是非常重要的。Busman等[26]采用將DART和高分辨質(zhì)譜相結(jié)合的方法對(duì)玉米中的黃曲霉毒素AFB1進(jìn)行了篩查。在優(yōu)化樣品制備過(guò)程和儀器參數(shù)設(shè)置，并利用13C標(biāo)記的內(nèi)標(biāo)物后，結(jié)果顯示在4 μg/kg～1 000 μg/kg范圍內(nèi)呈線性。隨后，他們用此方法定量分析了牛奶中的黃曲霉毒素AFM1，顯示其最低校準(zhǔn)水平為0.1 μg/kg，在利用13C標(biāo)記的內(nèi)標(biāo)物后其線性響應(yīng)范圍超過(guò) 0.1 μg/kg～2.5 μg/kg[27]。此外，Vaclavik[28]課題組和Busman[29]課題組分別用DART快速定量分析了谷物中的多種毒素，證明了此方法用于檢測(cè)谷物中多種毒素的適用性；還有人將DART用于檢測(cè)各類(lèi)酒中的毒素[30-31]，結(jié)果都表明DART是一種簡(jiǎn)單快速的檢測(cè)技術(shù)，可用來(lái)檢測(cè)并控制各類(lèi)食品中的毒素。DART技術(shù)在食品霉菌毒素類(lèi)物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用如表5所示。

表5 DART技術(shù)在食品霉菌毒素類(lèi)物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用Table 5 Application of DART in mycotoxins detection

3.2 食品非法添加物質(zhì)的檢測(cè)

現(xiàn)今，大多數(shù)食品安全問(wèn)題都是因?yàn)槭称贩欠ㄌ砑游镆鸬摹Ｊ称贩欠ㄌ砑游锸侵高`規(guī)添加到食品中的物質(zhì)，會(huì)對(duì)人的身體產(chǎn)生一定危害。食品非法添加物不僅會(huì)給相關(guān)產(chǎn)業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，更重要的是會(huì)嚴(yán)重影響消費(fèi)者的身體健康和生命安全，因此，對(duì)食品中添加物質(zhì)的檢測(cè)研究至關(guān)重要。DART技術(shù)在食品非法添加物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用見(jiàn)表6。

表6 DART技術(shù)在食品非法添加物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用Table 6 Application of DART in illegal additives detection

從表6可以看出，DART技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于對(duì)食品非法添加物質(zhì)的檢測(cè)中。Vaclavik等[32]利用DART離子源結(jié)合飛行時(shí)間質(zhì)譜的方法對(duì)奶粉和乳制品中的三聚氰胺和三聚氰酸進(jìn)行了檢測(cè)分析。研究表明，在優(yōu)化儀器參數(shù)后，三聚氰胺和三聚氰酸的檢出限分別為170 μg/kg和450 μg/kg，這為后續(xù)復(fù)雜樣本的研究提供了一種簡(jiǎn)便快速的檢測(cè)方法。張立亞等[33]同樣利用將實(shí)時(shí)直接分析（DART）電離源和四級(jí)桿串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀結(jié)合起來(lái)的方法對(duì)奶粉中的雙氰胺進(jìn)行了定性和定量分析。該方法快速高效地檢測(cè)分析了奶粉中的雙氰胺，減少了操作時(shí)間和質(zhì)量控制的復(fù)雜性。朱曉月等[34]采用實(shí)時(shí)直接分析離子源串聯(lián)三重四級(jí)桿質(zhì)譜的方法對(duì)葡萄酒中9種甜味劑進(jìn)行了篩查。9 種甜味劑檢出限為 2.5 μg/mL～20 μg/mL。該方法檢測(cè)效率比液質(zhì)聯(lián)用法提高了近25倍，為大批量葡萄酒中甜味劑類(lèi)成分的快速檢測(cè)提供了一種快速簡(jiǎn)便的方法。Liu等[35]用DART結(jié)合四極桿串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜快速篩查了市售辣椒粉中的4種蘇丹染料，檢測(cè)出4種染料在甲醇中的檢出限為80 mg/mL～100 mg/mL不等，該方法簡(jiǎn)便快速，適用于食品中蘇丹染料的快速篩查。張百樂(lè)等[36]建立了一種快速篩查火鍋底料、牛肉面湯、調(diào)味料中5種非法添加的罌粟殼生物堿的DART-MS/MS方法，該方法操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)快速，能同時(shí)篩查并監(jiān)管食品中非法添加的罌粟殼生物堿。程顯隆等[37]建立了一種可同時(shí)檢測(cè)分析保健食品中非法添加的6種PDE5抑制劑的方法。

3.3 食品有害物質(zhì)的檢測(cè)

咖啡因是一種中樞神經(jīng)興奮劑，能夠暫時(shí)驅(qū)走睡意并恢復(fù)精力，因此有咖啡因成分的咖啡、茶、軟飲料及能量飲料十分暢銷(xiāo)，但是過(guò)度攝入咖啡因會(huì)危害身體健康，而檢測(cè)各飲品中咖啡因的含量也顯得尤為重要。Danhelova等[38]采用將DART離子源和高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜結(jié)合的方法定量分析了多種咖啡樣品中的咖啡因；Chang等[39]采用將毛細(xì)管電泳和DART-MS結(jié)合的方法成功應(yīng)用于中國(guó)白茶內(nèi)源性咖啡因的檢測(cè)；同樣，Wang等[40]將DART與單四級(jí)桿聯(lián)用技術(shù)成功應(yīng)用于市售飲品中咖啡因的檢測(cè)。除此之外，DART技術(shù)也被應(yīng)用于果蔬[41-45]、飲品[46-47]、谷物[48]和高脂肪食品[49]的農(nóng)藥殘留檢測(cè)中，提供了一種對(duì)食品表面的農(nóng)藥殘留物進(jìn)行快速篩查的方法，保證了食品安全。DART技術(shù)在食品有害物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用如表7所示。

表7 DART技術(shù)在食品有害物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用Table 7 Application of DART in toxic and harmful substances detection

3.4 其他

食品污染問(wèn)題是近年來(lái)出現(xiàn)的食品安全問(wèn)題，而DART技術(shù)被廣泛應(yīng)用于對(duì)食品污染物的檢測(cè)中。DART技術(shù)在其他食品檢測(cè)中的應(yīng)用見(jiàn)表8。

表8 DART技術(shù)在其他食品檢測(cè)中的應(yīng)用Table 8 Application of DART in others detection

從表8可以看出，DART技術(shù)已被用于檢測(cè)食品和營(yíng)養(yǎng)品中的鄰苯二甲酸酯[50]、植物油中的多環(huán)芳烴[51]以及餅干中的丙烯酰胺[52]等。此外，DART技術(shù)還被應(yīng)用于魚(yú)肉中組織胺[53]、含甘油產(chǎn)品中的有毒甘醇[54]、米糠中次氯酸鈉氧化產(chǎn)物[55]、蜂蜜中5-羥甲基糠醛[56]、銀杏保健品中銀杏酸[57]、植物油中3-氯-1，2-丙二醇等物質(zhì)[58]以及食品包裝[59]的檢測(cè)中，以保證食品安全。

4 展望

DART技術(shù)作為一種綠色、廣譜、無(wú)損的新型原位電離技術(shù)，無(wú)疑會(huì)被更廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的檢測(cè)分析中。為了擴(kuò)大適用性，DART離子源在以下幾方面還有待提高：1）DART的離子化機(jī)理尚未明確，明確其機(jī)理可能會(huì)進(jìn)一步提高其靈敏度等，所以應(yīng)對(duì)DART的離子化機(jī)理做進(jìn)一步研究。2）使設(shè)備小型化，降低功耗，并促進(jìn)與小型化、可移動(dòng)甚至手持MS系統(tǒng)的結(jié)合將擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室外食品質(zhì)量與安全的檢測(cè)范圍。3）目前DART主要應(yīng)用于食品安全定性分析方面，定量方面的分析還很少，而進(jìn)一步提高DART離子源的商品化及裝置的自動(dòng)化，將會(huì)增加其在食品質(zhì)量定量方面的應(yīng)用。4）DART數(shù)據(jù)庫(kù)還不夠全面，為不同的樣本組建一個(gè)綜合的DART數(shù)據(jù)庫(kù)，檢測(cè)分析將更準(zhǔn)確、更快速。