王芳，陳潘，席斌，王宏博，李維紅，楊曉玲，高雅琴*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所，甘肅 蘭州 730050；2.農(nóng)業(yè)部畜產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730050）

離子遷移譜（ion mobility spectrometry，IMS）是近幾十年發(fā)展起來的一種檢測(cè)、識(shí)別及監(jiān)測(cè)不同基質(zhì)中痕量化合物的技術(shù)，該技術(shù)在大氣壓或接近大氣壓的中性氣相中利用不同氣相離子在電場(chǎng)中遷移率的差異來分離檢測(cè)化學(xué)離子物質(zhì)[1]。最初，IMS主要用于軍事和機(jī)場(chǎng)，快速檢測(cè)化學(xué)戰(zhàn)劑、炸藥和麻醉品。與現(xiàn)有常規(guī)檢測(cè)技術(shù)（如氣相色譜、質(zhì)譜、紅外光譜等）相比，IMS具有檢測(cè)響應(yīng)快速、靈敏度高（檢測(cè)限達(dá)ppb水平）、可靠性高、便攜及成本低廉[2]等優(yōu)點(diǎn)。因此，不僅廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室分析和研究，也適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)分析。近年來，隨著對(duì)IMS測(cè)量原理的理解以及聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，各種商品化的IMS儀器層出不窮，IMS已被廣泛開發(fā)應(yīng)用到環(huán)境分析[3]、醫(yī)學(xué)診斷[4]、藥物分析[5]、食品安全[6]等諸多領(lǐng)域。本文就IMS技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用包括檢測(cè)食品的新鮮度和腐敗、真?zhèn)?、植物油和蜂蜜品質(zhì)、葡萄酒質(zhì)量等進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并展望了離子遷移譜技術(shù)的發(fā)展前景，以期為廣大相關(guān)分析工作者提供技術(shù)參考。

1 IMS工作原理

IMS系統(tǒng)由進(jìn)樣口、離子源、離子門、遷移管、檢測(cè)器5個(gè)部分組成[7]，樣品在載氣的作用下抵達(dá)離子源處被離子化，產(chǎn)生帶正、負(fù)電荷的離子，這些離子在電場(chǎng)力的作用下進(jìn)入遷移管。在外電場(chǎng)作用下離子與反向運(yùn)動(dòng)的漂移氣體產(chǎn)生碰撞而失去一些能量，獲得恒定的速率，即離子遷移率。在相同條件下，不同種類的離子本身的遷移率不同，經(jīng)過恒定長(zhǎng)度和場(chǎng)強(qiáng)的遷移區(qū)后，差異離子先后被分離檢測(cè)[8]。其工作原理見圖1[9]。

圖1 IMS工作原理示意圖Fig.1 Schematic illustration of IMS

在IMS中，電場(chǎng)對(duì)分析物離子施加的力通過與緩沖氣體摩擦來精確平衡，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的速度，稱為遷移速度V。離子的遷移速度V與電場(chǎng)強(qiáng)度E及離子的遷移率系數(shù)K成正比。

離子遷移率系數(shù)K[式（1）]是一個(gè)與可觀測(cè)值有關(guān)的摩擦力的度量，設(shè)漂移區(qū)的長(zhǎng)度為l，離子穿過遷移率單元長(zhǎng)度l所需的時(shí)間為t。根據(jù)式（1）可求得離子的遷移率系數(shù)：

K取決于離子種類的物理性質(zhì)等。根據(jù)Mason-Schamp方程得出以下公式。

式中：μ為氣體-離子對(duì)的約化質(zhì)量；m和M為離子和漂移氣體分子質(zhì)量；k為玻爾茲曼常數(shù)，1.380 649×10-23J/K；N為漂移氣體分子密度，分子數(shù)/cm3；z為離子電荷數(shù)；e為電子電荷，1.602×10-19C；α為修正因子，當(dāng)m＞M時(shí)，α＜0.02；Ω為漂移區(qū)中離子的有效碰撞截面，大小與溫度有關(guān)，實(shí)際上是一個(gè)“動(dòng)量傳遞碰撞積分”，即離子和氣體分子之間的動(dòng)量傳遞，其平均值超過所有氣體離子的相對(duì)熱速度[10]。

式（3）可以看出，離子遷移率系數(shù)K與離子的結(jié)構(gòu)和有效碰撞截面有關(guān)。為了便于分析，通常將K值換算成 273 K（1 K=-272℃）和 760 mmHg（1 mmHg=133 Pa）條件下的約化遷移率K0：

式中：T為遷移溫度，K；P為環(huán)境大氣壓，mmHg。

約化遷移率把遷移率對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行了歸一化[11]，這為IMS的廣泛應(yīng)用和可操控性提供了理論基礎(chǔ)。

2 IMS分類及聯(lián)用技術(shù)

IMS根據(jù)原理不同分為兩大類：色散型和選擇型[12]。色散型（也叫嵌套技術(shù)）是指在一次運(yùn)行中所有離子都被分離和監(jiān)測(cè)，從而得到完整的光譜分析。選擇型（也叫掃描技術(shù)）是選擇特定遷移率的離子，因此只有在所確定的參數(shù)完全掃描后才能獲得全光譜。通常，IMS作為色散技術(shù)應(yīng)用最廣泛的是漂移時(shí)間離子遷移率譜（drift time ion mobility spectrometry，DTIMS）和行波離子遷移率譜（traveling wave ion mobility spectrometry，TWIMS），而差示遷移率譜（differential mobility spectrometry，DMS）、強(qiáng)場(chǎng)非對(duì)稱離子遷移率譜（highfield asymmetric ion mobility spectrometry，F(xiàn)AIMS） 和呼吸式離子遷移譜（aspiration ion mobility，AIMS）常作為選擇性方法[13]。

離子遷移譜具有便攜、靈敏度高、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)。然而，對(duì)于復(fù)雜的樣品基質(zhì)，其分辨率不能滿足多組分分離，很難識(shí)別每個(gè)分析物。為了增強(qiáng)基于IMS的分離能力，可以與其它分離技術(shù)聯(lián)合使用。目前，離子遷移譜聯(lián)用技術(shù)有：IMS與質(zhì)譜（mass spectrometer，MS）聯(lián)用、IMS與色譜技術(shù)聯(lián)用兩種。IMS-MS分析技術(shù)中，IMS可以作為MS的一個(gè)電離和分離裝置，一般置于離子源與質(zhì)量分析器之間，IMS-MS的主要優(yōu)點(diǎn)是IMS可以分離相同化合物的異構(gòu)體[14]。IMS與色譜技術(shù)聯(lián)用，有氣相色譜離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）和液相色譜離子遷移譜（liquid chromatography-ion mobility spectrometry spectrometer，LC-IMS），主要用于氣體和液體樣品的檢測(cè)。氣相色譜（GC）是與IMS聯(lián)用的最早的分析技術(shù)之一，IMS主要用作GC-IMS配置中的檢測(cè)器。GC和多毛細(xì)管柱（multicapillary column，MCC）是一種快速氣相色譜技術(shù)，通常用于分析復(fù)雜混合物預(yù)分離，GC-IMS聯(lián)用技術(shù)因其具有低分辨率的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于食品樣品中揮發(fā)性化合物的分析[15]。LC-IMS是離子遷移譜通過電噴霧界面與液相色譜相結(jié)合，其中IMS是液相色譜的檢測(cè)器，彌補(bǔ)了液相色譜常用的紫外檢測(cè)器靈敏度低、對(duì)于分子結(jié)構(gòu)上缺少生色基團(tuán)的化合物沒有信號(hào)響應(yīng)的弊端，為復(fù)雜樣品體系的準(zhǔn)確鑒定提供更為豐富的化學(xué)信息[16]。

近年來，IMS相關(guān)設(shè)備的研發(fā)越來越多，表1列舉了國內(nèi)外IMS設(shè)備生產(chǎn)商、產(chǎn)品型號(hào)及其應(yīng)用領(lǐng)域。

表1 國內(nèi)外IMS設(shè)備Table 1 Domestic and foreign IMS equipment

3 IMS在食品分析中的應(yīng)用

IMS在食品科學(xué)中的應(yīng)用發(fā)展迅速，現(xiàn)已開發(fā)出越來越多的基于IMS的食品分析方法。高靈敏度、高選擇性、分析靈活性、現(xiàn)場(chǎng)可移動(dòng)性和實(shí)時(shí)監(jiān)控能力等特點(diǎn)為IMS在食品行業(yè)中的應(yīng)用提供了巨大的潛力。目前，IMS應(yīng)用于食品真?zhèn)舞b別、加工儲(chǔ)藏控制及食品安全等領(lǐng)域，涉及肉蛋及其制品、水產(chǎn)品、果蔬制品、糧食及其制品、酒類、植物油、食品添加劑及保健品等多類食品。

3.1 真?zhèn)舞b別

食品真?zhèn)舞b別技術(shù)主要包括理化分析、基因檢測(cè)、蛋白質(zhì)技術(shù)、無損檢測(cè)、形態(tài)學(xué)檢測(cè)和感官分析等[17]。但是，這些方法前處理復(fù)雜、有機(jī)試劑耗費(fèi)多。食品的化學(xué)指紋和化學(xué)計(jì)量學(xué)廣泛用于食品認(rèn)證，并最終識(shí)別真?zhèn)蝃18]，其中GC-IMS是一種新型、綠色、無需預(yù)處理、高靈敏度的快速光譜分析方法。它主要用于揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物的指紋識(shí)別，分析流程一般為：通過IMS分析得到不同樣品的全光譜，建立相應(yīng)的指紋圖譜，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法將樣品進(jìn)行區(qū)分。

GC-IMS方法與化學(xué)計(jì)量學(xué)相結(jié)合，已成功應(yīng)用于肉制品[19-21]、植物油[22-23]、酒[24]、百合[25]、咖啡[26]和稻米[27]產(chǎn)地溯源的認(rèn)證評(píng)估。例如，MARTíN-GóMEZ等[19]用GC和IMS聯(lián)用技術(shù)分析不同飼養(yǎng)方式和不同品種間伊比利亞豬肉的揮發(fā)性化合物，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)有效分類率分別為91.7%和100%，對(duì)GC-MS不能區(qū)分的樣品實(shí)現(xiàn)了高效分類。祁興普等[21]在采用頂空進(jìn)樣氣相色譜-離子遷移譜（headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry，HS-GC-IMS） 分析揮發(fā)性有機(jī)物的基礎(chǔ)上，進(jìn)行主成分分析得到較高的預(yù)測(cè)集識(shí)別率（95.65%），實(shí)現(xiàn)了對(duì)豬肉、牛肉、雞肉和羊肉的快速判別分析。IMS技術(shù)還可以根據(jù)物種在生產(chǎn)過程中的地理差異來進(jìn)行地理標(biāo)志產(chǎn)品的鑒定，弘子姍等[26]采用HS-GC-IMS分析了全球8個(gè)不同產(chǎn)地生咖啡豆粉之間、烘焙咖啡豆粉之間及生熟豆粉之間揮發(fā)性有機(jī)物的差異性，指紋特征匹配度高達(dá)90%。另一項(xiàng)研究中，GC-IMS可以對(duì)不同品種、不同產(chǎn)地的稻米進(jìn)行鑒別，并與液相色譜-四極桿串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用（liquid chromatography quadrupole tandem time of flight mass spectrometry，LC-Q-TOF-MS）和氣相色譜-四極桿串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography quadrupole tandem time of flight mass spectrometry，GC-QTOF-MS）技術(shù)比較，證明GC-IMS對(duì)稻米中揮發(fā)性成分的檢測(cè)具有較高的靈敏度，且無需復(fù)雜的前處理，操作簡(jiǎn)單，更有利于產(chǎn)品鑒別[27]。

此外，對(duì)葡萄酒進(jìn)行分類是鑒別其品質(zhì)的主要手段。GARRIDO-DELGADO等[28]使用連續(xù)流動(dòng)體系-氣液分離器（continuous flow system-gas phase separator，CFS-GPS）與IMS耦合，并建立指紋圖譜來區(qū)分4種不同品牌的白葡萄酒，分類率為92%，稍低于氣相色譜-火焰離子化檢測(cè)（gas chromatography-flame ionization detector，GC-FID）分類率（96.5%），但前者分析時(shí)間僅需2 min，且無復(fù)雜的前處理和添加內(nèi)標(biāo)。通過GCIMS結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)的方法，可以鑒別不同地理來源、品種及等級(jí)的食品。盡管GC-IMS在食品認(rèn)證方面開始發(fā)揮作用，但需在具有標(biāo)準(zhǔn)品的基礎(chǔ)上才能根據(jù)其保留時(shí)間和漂移時(shí)間進(jìn)行鑒定，而樣品中的大多數(shù)化合物暫時(shí)未知。因此，GC-IMS通常被推薦為化合物篩選方法。

3.2 品質(zhì)鑒定

食品品質(zhì)的檢測(cè)是食品真?zhèn)舞b別的一個(gè)特殊案例。利用離子遷移譜分析技術(shù)測(cè)定出待測(cè)食品的揮發(fā)性指紋圖譜后，采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，可以快速確定產(chǎn)品中是否含有人為添加成分。

棕櫚油是世界上消耗較多的植物油，是食品和油脂化工行業(yè)所使用的重要物質(zhì)。OTHMAN等[29]在棕櫚油中提前添加了棕櫚纖維油和淤渣棕櫚油，使用氣相色譜-離子遷移光譜法快速檢測(cè)樣品的揮發(fā)性有機(jī)化合物來識(shí)別添加物，并且有一個(gè)由4個(gè)光譜區(qū)域組成的顯著指紋。采用GC-IMS對(duì)橄欖油中揮發(fā)性化合物進(jìn)行分離測(cè)定，來區(qū)分特級(jí)初榨橄欖油、果渣油及其他植物油，摻假鑒別率可以低至5%[30]。

此外，GC-IMS結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)已被評(píng)估用于山茶油與其他低價(jià)植物油（葵花籽油、大豆油以及花生油）的摻假[31]；純蜂蜜和摻假蜂蜜（甘蔗或玉米糖漿）之間的區(qū)分[32]，純蜂蜜和摻假蜂蜜之間的區(qū)分驗(yàn)證成功率為97.4%，對(duì)兩種摻假劑進(jìn)行的摻假含量評(píng)估均達(dá)到93.8%；檢測(cè)出冬季蜂蜜和烏桕蜂蜜的可靠標(biāo)志成分（苯甲醛二聚體和苯乙醛二聚體、苯乙酸酯二聚體）可用于鑒別摻假蜂蜜[33]；黨參中摻入銀柴胡、夜關(guān)門的鑒別[34]。如上所述，IMS能夠有效地區(qū)分已知涉嫌摻假的樣品和符合其質(zhì)量和標(biāo)簽的樣品。

3.3 加工儲(chǔ)藏過程監(jiān)測(cè)

在加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中，畜禽和果蔬產(chǎn)品易受到自身、外界環(huán)境及微生物等的影響而腐敗變質(zhì)，產(chǎn)生不良?xì)馕叮瑢?dǎo)致品質(zhì)下降。因此需要快速反應(yīng)分析工具以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加工儲(chǔ)存過程的品質(zhì)變化，并在需要時(shí)快速作出處置決定。而揮發(fā)性有機(jī)物（volatile organic compounds，VOCs）的含量與貯藏條件和生產(chǎn)工藝有關(guān)，且是決定食品貨架期的一個(gè)重要指標(biāo)。葡萄酒釀造過程中產(chǎn)生 2，4，6-三氯苯甲醚 （2，4，6-trichloroanisole，TCA），對(duì)葡萄酒品質(zhì)造成污染，目前常采用固相微萃?。╯olid-phase microextraction，SPME）或頂空進(jìn)樣聯(lián)用GC或GC-MS進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)限在1 ng/L～100 ng/L[35]。而利用離子化液體微萃取和毛細(xì)管色譜柱分離技術(shù)聯(lián)用UV-IMS檢測(cè)，TCA檢測(cè)限可達(dá)0.01 ng/L[36]。

IMS被廣泛應(yīng)用于控制食品的新鮮度，其中生物胺是食物變質(zhì)過程中通過酶和微生物作用過程產(chǎn)生的降解產(chǎn)物，其含量過高可能對(duì)消費(fèi)者的健康造成危害。因此，可通過檢測(cè)食物樣品中釋放出的揮發(fā)性生物胺來確定其變質(zhì)程度。隨著IMS技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于IMS方法測(cè)定生物胺報(bào)道越來越多，如用IMS測(cè)定金槍魚中的組胺[37]，頂空固相微萃取（head space-solid phase microextraction，HS-SPME） 結(jié)合離子遷移譜（IMS）的同時(shí)測(cè)定魚罐頭中組胺（histamine，HIS）和酪胺（tyramine，TY）[38]、牡蠣和蝦中的三甲胺（trimethy lamine，TRI）[39]以及同時(shí)分析魚罐頭樣品中組胺（HIS）、腐胺（putrescine，PUT）、尸胺（cadaverine，CAD）和酪胺（TY）[40]。

通過IMS方法對(duì)VOCs組分進(jìn)行分析，也可以為食品在不同儲(chǔ)藏保鮮方式下的保鮮效果和儲(chǔ)存條件的判斷提供理論依據(jù)。例如，利用GC-IMS可以檢測(cè)雞蛋新鮮度[41]、比較不同保鮮劑處理下番荔枝保鮮效果[42]及鑒別冰鮮雞肉和解凍雞肉[43]，利用HS-GC-IMS檢測(cè)冷凍豬肉氣味劣變的程度[44]。

揮發(fā)性化合物不僅與食品的保質(zhì)期及其降解有關(guān)，其含量的監(jiān)測(cè)對(duì)食品加工工藝及質(zhì)量?jī)?yōu)劣也具有決定性的作用。GLOESS等[45]建立了IMS-MS在正離子及負(fù)離子模式下監(jiān)測(cè)咖啡烘焙過程中揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法，從而為咖啡烘焙的在線分析開創(chuàng)了新的方法。TANG等[46]用頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用-離子遷移光譜法（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME-GC-MS-IMS）對(duì)荔枝酒發(fā)酵過程中的揮發(fā)物性化合物進(jìn)行了表征，通過加工工藝的調(diào)整，其特征性香氣在初次發(fā)酵過程中的損失減少。GCIMS與其他分析工具相比的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是可以直接監(jiān)測(cè)到揮發(fā)性有機(jī)化合物的變化，節(jié)約樣品制備的時(shí)間和成本，并避免加工過程中斷。

3.4 添加化合物識(shí)別

當(dāng)前，食品中非法添加化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)方法有薄層色譜法、毛細(xì)管電泳法、高效液相色譜法、色譜質(zhì)譜聯(lián)用法等，而這些設(shè)備和檢測(cè)方法都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作、設(shè)備昂貴、過程復(fù)雜、樣品需前處理、流動(dòng)相多為有毒液體且使用成本較高，不適用于現(xiàn)場(chǎng)的快速檢測(cè)分析，此時(shí)離子遷移譜（IMS）在該領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來。

離子遷移譜技術(shù)在保健食品中的應(yīng)用主要是采用電噴霧-離子遷移譜（electrospray ionization，ESI-IMS）檢測(cè)具有特定功能的保健食品中的非法添加物[47]。電噴霧電離（ESI）是目前質(zhì)譜中應(yīng)用最廣泛的電離技術(shù)之一，它適用于多種化合物的電離。如，張?chǎng)析蔚萚48]建立了ESI-IMS同時(shí)測(cè)定減肥保健品中西布曲明、酚酞、芬氟拉明、咖啡因和麻黃堿5種非法添加物含量的分析方法，且5種非法添加物的檢出限均在0.05 mg/mL～0.10 mg/mL之間。孫晶等[49]采用ESI-IMS對(duì)22種減肥類非法添加物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，可在1 min內(nèi)完成，該方法迅速、靈敏，適用于快速篩查減肥類保健食品中的非法添加物。此外，ESI-IMS還可以檢測(cè)用于改善睡眠類保健品中非法添加的苯巴比妥、異戊巴比妥、司可巴比妥[50]等物質(zhì)。

IMS還可以用于檢測(cè)食品添加劑的偽冒使用。顏色是食品評(píng)估的重要屬性，合成偶氮染料由于其穩(wěn)定性和低成本而通常用于食品中以獲得更好的外觀。但是，由于這類染料對(duì)人體健康存在潛在威脅，因此應(yīng)嚴(yán)格控制。SUN等[51]建立了一種簡(jiǎn)單、快速且靈敏的方法，通過固相萃取-電噴霧高效離子遷移譜（SPMEESI-IMS）對(duì)番茄醬和火鍋樣品中的蘇丹紅染料進(jìn)行了檢測(cè)，在最佳提取條件下，蘇丹紅染料的檢出限為0.005 μg/g～0.25 μg/g，該方法在食品檢疫領(lǐng)域中可以快速篩查蘇丹紅染料。同時(shí)，固相萃取-電噴霧高效離子遷移譜（SPME-ESI-IMS）技術(shù)用于檢測(cè)紅花中檸檬黃、誘惑紅、金橙Ⅱ、日落黃，4種色素的檢測(cè)時(shí)間均不到20 ms，且可以進(jìn)行定量，檢出限均在0.5 μg/mL～20 μg/mL左右[52]。綜上，離子遷移譜具有檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)迅速和便于攜帶等特點(diǎn)，使它與其它的檢測(cè)方法相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，在快速篩查食品非法添加方面有突破性進(jìn)展，在一定程度上填補(bǔ)了國內(nèi)分析檢測(cè)領(lǐng)域的空白。

3.5 食品有害物質(zhì)檢測(cè)

食品安全涉及飼料和食品相關(guān)基質(zhì)中多種殘留和污染物（如農(nóng)藥、獸藥、毒素、環(huán)境污染物等）的測(cè)定，是IMS得到廣泛應(yīng)用的食品科學(xué)領(lǐng)域之一。

殺蟲劑、除草劑等有毒化學(xué)物質(zhì)，被用于控制植物中的雜草、昆蟲和疾病，使用后可以極大地增加農(nóng)作物產(chǎn)量，但植物及其產(chǎn)品中這些化學(xué)物質(zhì)的存在有可能對(duì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者造成健康風(fēng)險(xiǎn)。IMS技術(shù)已經(jīng)被用來評(píng)估其中的一些化學(xué)殘留物。例如，Jafari等[53]用電噴霧離子遷移譜（ESI-IMS）檢測(cè)了馬鈴薯及飲用水中的亞硝酸鹽和硝酸鹽，其檢測(cè)限分別達(dá)到3.8 μg/L和4.7 μg/L，該方法比液相色譜法、氣相色譜法、毛細(xì)管電泳法分析時(shí)間短得多，可靠性高，更具成本效益。ZOU等[54]通過優(yōu)化萃取條件后的固相萃取結(jié)合離子遷移譜法（SPME-IMS）分析飲用水樣品中的30種農(nóng)藥殘留，農(nóng)藥的檢出限低至 0.01 μg/kg～0.77 μg/kg。同時(shí)證明，該方法是一種用于現(xiàn)場(chǎng)飲用水中農(nóng)藥殘留分析的快速篩選定性和半定量技術(shù)。BAUER等[55]報(bào)道了利用超高效液相色譜-四極桿串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用行波離子遷移率譜（ultra performance liquid chromatography-TWIMS-quadrupole tandem time of flight-MS，UPLCTWIMS-QTOF-MS）在不同的植物器官（葉、莖和根）中鑒定出農(nóng)藥噻蟲啉、嘧菌酯和聯(lián)苯二酚在不同時(shí)期的代謝產(chǎn)物。研究表明，IMS還可應(yīng)用于監(jiān)測(cè)植物溫室空氣中的農(nóng)藥化合物[56]。IMS在畜禽產(chǎn)品中檢測(cè)獸藥殘留的應(yīng)用也越來越廣泛，其中行波離子遷移率光譜法（TWIMS）和質(zhì)譜法聯(lián)用可用于檢測(cè)化合物結(jié)構(gòu)，BEUCHER等[57]研究了此方法在牲畜中檢測(cè)痕量濃度的β-受體激動(dòng)劑的應(yīng)用潛力。此外，李夢(mèng)嬌[58]建立了一種快速檢測(cè)豬飼料中非法添加的喹乙醇類獸藥成分的方法，該方法可以在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)完成樣品的采集和檢測(cè)，檢測(cè)速度快、靈敏度高，比傳統(tǒng)方法高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）更適合用于飼料中喹乙醇的現(xiàn)場(chǎng)初步篩查。

食品中有3種天然毒素被視為生物污染物，即真菌毒素、海洋毒素和細(xì)菌毒素，這些物質(zhì)對(duì)人體健康會(huì)產(chǎn)生不良影響。與農(nóng)藥和獸藥分析一樣，使用IMS測(cè)定天然毒素時(shí)與MS或LC-MS系統(tǒng)結(jié)合使用。BEACH等[59]開發(fā)了液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用強(qiáng)場(chǎng)非對(duì)稱離子遷移譜（liquid phase electron spray ionization high-FAIMS-MS，LC-ESI-FAIMS-MS）方法來分析復(fù)雜貽貝組織提取物中的麻痹性貝類毒素，與傳統(tǒng)的LC-ESIMS方法相比，基質(zhì)干擾顯著減少，回收率在70%～106%之間。李斯特菌（Listeria monocytogenes）是一種革蘭氏陽性細(xì)菌，屬于食源性病原體，傳統(tǒng)的分析方法存在周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)或缺乏可靠區(qū)分李斯特菌的能力的缺點(diǎn)。TAYLOR等[60]在α-甘露糖苷酶和d-丙氨酸氨基肽酶存在下，采用靜態(tài)頂空-多毛細(xì)管柱-氣相色譜-離子遷移譜（static headspace-MCC-GC-MS，SHS-MCCGC-IMS）檢測(cè)兩種酶底物釋放外源揮發(fā)性有機(jī)化合物來鑒別李斯特菌。上述研究揭示了IMS在檢測(cè)食品有毒有害化學(xué)品方面的應(yīng)用潛力，但需要進(jìn)一步的研究來確定特定化合物檢測(cè)所需的合適的IMS類型。

4 展望

當(dāng)前，用于食品檢測(cè)技術(shù)的儀器設(shè)備主要有色譜、質(zhì)譜聯(lián)用，但是這種設(shè)備靈敏度高、體積大、價(jià)格高、對(duì)環(huán)境和操作人員要求高且樣品分析時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致它在食品生產(chǎn)和銷售過程的推廣更加困難。IMS因分析速度快、體積小、攜帶方便和能與傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)，適用食品真?zhèn)舞b定、生產(chǎn)加工過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)、食品新鮮度的判定、摻假和安全性等多個(gè)方面，并涉及不同的IMS形式（即 DTIMS、TWIMS、FAIMS和DMS），在食品分析檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

IMS在食品科學(xué)中的應(yīng)用日益增長(zhǎng)，但也存在一定的局限性。例如，操作成本較高（載氣為氮?dú)猓?、?duì)操作人員要求高、對(duì)大量未知化合物的鑒定具有一定困難以及尚無通用的IMS數(shù)據(jù)庫。IMS今后的發(fā)展將涉及以下方面：建議使用空氣作為高選擇性和高靈敏度的載氣；改進(jìn)儀器設(shè)計(jì)和漂移管材料，不僅可以提高IMS分辨率，還可以使其更接近理論性能；當(dāng)前在LCMS（或GC-MS）與IMS結(jié)合使用的工作流程中，開發(fā)易操作的IMS聯(lián)用儀器及數(shù)據(jù)處理軟件，將對(duì)IMS在食品分析中的應(yīng)用至關(guān)重要；根據(jù)用戶需求建立數(shù)據(jù)庫。隨著科技的進(jìn)步，離子遷移譜將會(huì)受到越來越多科研工作者的關(guān)注，并惠及越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域。