一文總結，超臨界流體色譜質譜聯用技術及其應用研究進展

中國檢驗檢疫科學研究院的馬強研究員團隊近期發表了題為《超臨界流體色譜-質譜聯用技術及其應用研究進展》的綜述文章，該綜述詳盡地回顧了近十年來超臨界流體技術的顯著進展，并深入探討了這一先進技術在中藥檢測領域的廣泛應用與實踐成果。文章不僅展示了超臨界流體技術在提升中藥檢測精度與效率方面的獨特優勢，還揭示了其在保障中藥質量、促進中藥現代化進程中的重要作用，為中藥科學研究和技術應用提供了寶貴的參考和啟示。

　　超臨界流體色譜-質譜聯用技術及其應用研究進展

　　引用本文:葛運程，尚宇瀚，尹磊，等.超臨界流體色譜-質譜聯用技術及其應用研究進展[J]. 化學試劑，2024，46（7）：20-28 .

　　DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0654.

　　背景介紹

　　超臨界流體色譜技術有望在分離技術領域引發一場重大的變革。使用超臨界二氧化碳作為流動相，使其具有比液體更好的擴散性、更低的粘度以及更低的成本等優勢，超臨界流體色譜成為液相色譜和氣相色譜的重要補充。當超臨界流體色譜技術與高靈敏度和高特異性的質譜檢測器結合使用時，能夠廣泛應用于極性和非極性化合物的分離，甚至可以用于手性異構體的分離。近年來，超臨界流體色譜-質譜聯用技術已經在多樣化的分析領域中得到了廣泛的應用。

　　文章亮點

　　1. 系統介紹了超臨界流體色譜-質譜聯用技術的技術原理及其系統結構；

　　2.回顧了近十年內超臨界流體色譜-質譜聯用技術在食品科學、環境科學、藥學以及醫學領域的分析進展。

　　內容介紹

　　1 SFC-MS聯用技術

　　SFC的分離原理與LC非常類似，超臨界流體液相色譜儀在各方面也類似于常規液相色譜系統。區別在于，SFC在檢測過程中需要使流動相保持在超臨界或亞臨界狀態。為此，SFC系統在LC的基礎上增加了背壓調節器（Back Pressure Regulator, BPR），用于將系統壓力維持在設定值以上。通過替換兼容可壓縮溶劑的組件，SFC得以充分利用超臨界流體流動相的獨特溶解性能，同時兼具現代超高效液相色譜的分離能力優勢。

　　通常情況下，SFC被視為一種適合于分析疏水性或低極性化合物的正相色譜。然而，通過加入極性有機改性劑和添加劑，可以增加流動相極性，使SFC也可以用于洗脫極性化合物。極性的大小影響物質在色譜柱上的保留時間，通過固定相與流動相極性的改變，可以將檢測物從復雜基質中有效分離出來（圖2）。

　　2 SFC-MS應用

　　2.1 食品科學領域

　　食品對人們的健康起著重要的作用。因此，無論是從科學還是從社會的角度來看，食品分析都是一個非常重要的領域[9]。食品分析是一項具有挑戰性的任務，其樣品基質種類繁多，待測化合物在物化性質和濃度水平上可能不盡相同。此外，干擾化合物經常存在，有時目標化合物存在于低濃度水平，這使得高靈敏度和選擇性的分析方法成為食品分析領域的剛性需求[10]。SFC-MS可以提高在分析復雜樣品中痕量化合物時的高選擇性、靈敏度，并縮短分析時間，這有助于其在食品分析領域的更多應用[11]。此外，SFC-MS還應用于檢測其他食品污染物，如激素、芳香胺等等。表1總結了SFC-MS在食品相關領域中的部分應用。

2.2 環境科學領域

　　當前，出現在環境中的大量藥物引起了人們極大的關注，包括一些藥品和個人護理產品、非法藥物、殺蟲劑等。這些有機化合物的殘留物、微生物降解產生的代謝物和非生物過程產生的其他副產品容易在水環境和其他環境（如土壤、空氣）中持續存在，不及時監管則會導致飲用水、植物和食物鏈污染，進而危害人體健康[21]。表2總結了SFC-MS在環境相關領域中的部分應用。

　　2.3 藥學領域

　　天然藥物已被廣泛用于疾病治療和保健。藥食同源類物質（人參、菊花、八角等）本身可以作為實用性的中藥材，同時也兼具藥食的功能并作用于醫療保健領域。目前，紫杉醇、黃連素、麻黃堿、青蒿素等天然有效成分已被開發成現代藥物。而對于大多數藥材來說是以多組分形式使用的，如銀杏葉提取物、洋甘菊提取物和人參制劑等。因此，對藥材中多種化學成分的分析不僅為新藥開發提供了機會，也是藥材質量控制的關鍵。SFC-MS在小分子藥物的活性藥物成分、合成中間體、雜質或降解產物、手性拆分方面應用廣泛。表3總結了SFC-MS在藥學領域中的部分應用。

2.4 醫學領域

　　代謝物應用于疾病的臨床前模型和臨床應用，作為潛在的疾病生物標記物，包括脂類、類固醇激素、膽汁酸、極性代謝物、多肽和蛋白質等[42,43]。SFC-MS在體內代謝物的定性、定量分析中應用廣泛。表4總結了SFC-MS在醫學領域中的部分應用。

　　3 總結與展望

　　SFC與MS的串聯技術在過去十年中得到了長足發展，這項技術被越來越多地應用于復雜基質化合物的分析中，從唾液到血漿、植物提取物、土壤水樣等。SFC相較于GC和LC具有顯著優勢。SFC受基質效應的影響與LC完全不同，強大的分離技術與高靈敏的MS檢測相結合使SFC在某些領域成為LC的補充。通過有機改性劑或低比例水的添加來改變流動相極性，SFC可分析的化合物范圍得以擴大，從非極性（脂質）到強極性（生物堿或水溶性維生素），甚至可以同時分離大量不同極性的化合物。

　　SFC-MS具有廣泛的應用前景和未來的發展潛力。隨著技術的不斷進步和應用領域的擴展，有望在未來的分析化學中發揮越來越重要的作用。

　　作者介紹

　　馬強

　　中國檢驗檢疫科學研究院

　　博士/研究員

　　個人簡介

　　馬強，博士，研究員，中國檢驗檢疫科學研究院首席專家，《Analytical Science Advances》副主編，《Journal of Analysis and Testing》《Journal of Pharmaceutical Analysis》青年編委，《化學試劑》等編委，主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金面上項目及青年科學基金項目等科研項目20余項，在Chemical Engineering Journal、Trends in Analytical Chemistry、Biosensors and Bioelectronics、Green Chemistry、Analytical Chemistry等國內外學術期刊發表論文270余篇。

　　主要研究方向

　　產品質量安全檢驗檢測技術研究；敞開式電離質譜分析新方法研究；綠色分析化學新方法研究；小型便攜式質譜、離子遷移譜現場快速檢測技術研究。

　　近五年代表作

　　[1]Chemical Engineering Journal, 2024, 485: 149997.

　　[2]TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2024, 170: 117424.

　　[3]Biosensors and Bioelectronics, 2024, 249: 116010.

　　[4]Green Chemistry, 2024, 26: 1542-1550.

　　[5]Analytical Chemistry, 2024, 96: 265-271.

　　[6]化學試劑,2023,45(6):113-122.

　　課題組合影