徐加泉，肖義坡，陳煥文，張小平

(東華理工大學(xué)，江西省質(zhì)譜科學(xué)與儀器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013)

敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜(ambient ionization mass spectrometry, AIMS)是指在開(kāi)放環(huán)境中，維持待測(cè)物本身性質(zhì)的條件下，直接完成樣品電離和進(jìn)樣的質(zhì)譜分析方法。自2004年Cooks教授提出解吸附電噴霧離子源(DESI)以來(lái)[1]，敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜分析技術(shù)得到了快速發(fā)展，并在生物醫(yī)藥、食品安全以及公共衛(wèi)生等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[2-4]。該技術(shù)最突出的特點(diǎn)是無(wú)需或僅需簡(jiǎn)單的樣品預(yù)處理就可以進(jìn)行對(duì)樣品的分析，有效地簡(jiǎn)化了分析過(guò)程，加快了質(zhì)譜分析速度，提高了分析檢測(cè)通量[5]。此外，豐富的離子化方式大大拓展了敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜分析的運(yùn)用領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)中樣品的直接檢測(cè)分析[6]。

隨著敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，研究者們開(kāi)發(fā)了一系列的直接電離源，比如基于噴霧型的直接離子化技術(shù)有電噴霧解吸電離(DESI)[1]、液體萃取噴霧電離(LESA)[7]、電噴霧萃取電離(EESI)[8]、內(nèi)部萃取電噴霧萃取電離(iEESI)[9]等；基于放電作用的直接離子化技術(shù)，包括實(shí)時(shí)直接分析(DART)[10]，常壓固體分析探針(ASAP)[11]，常壓解吸附化學(xué)電離(DAPCI)[12]，介質(zhì)阻擋放電電離(DBDI)[13]等；基于氣體、熱和激光輔助解吸附直接離子化技術(shù)，包括中性解吸電噴霧萃取電離(ND-EESI)[14]，激光刻蝕電噴霧電離(LAESI)[15]等。

在所有的直接質(zhì)譜分析中，最早實(shí)現(xiàn)商品化的直接電離源是DART。2001年，Cody和Laramee為了拓寬能量可調(diào)電子單色儀(TEEM)的應(yīng)用范圍，探討與TEEM具有相似功能的常壓熱電子源的可能應(yīng)用，設(shè)計(jì)出了幾種可行性方案，并于2003年實(shí)現(xiàn)了與飛行時(shí)間質(zhì)譜的聯(lián)用。隨后該成果受到美國(guó)軍方的重視，于2003年夏季開(kāi)始在馬里蘭州阿伯丁實(shí)驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行化學(xué)戰(zhàn)劑的測(cè)試，也正因?yàn)槿绱?，直?005年，DART離子化技術(shù)才得以公開(kāi)發(fā)表[10]，同年JEOL公司的DART商品化儀器問(wèn)世。DART具有穩(wěn)定的高分辨率、快速實(shí)時(shí)原位分析以及高通量檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域[16-17]。

本工作從DART的工作原理出發(fā)，對(duì)DART-MS在環(huán)境檢測(cè)、食品藥品安全、生物醫(yī)學(xué)分析、公共衛(wèi)生安全等方面的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)評(píng)述。

1 DART工作原理

DART橫截面示意圖示于圖1[10]。采用DART電離待測(cè)物時(shí)，電離過(guò)程可分為兩步：氣體等離子體的制備和待測(cè)物的電離。

圖1 DART離子源橫截面示意圖[10]Fig.1 Sectional diagram of DART source[10]

首先，氣體(He、Ar或N2)進(jìn)入放電室，與放電室中的放電針(電壓1～5 kV)接觸后，形成輝光放電，產(chǎn)生氣體氦原子(He*，19.8 eV)、氬原子(Ar*，11.5 eV)或激發(fā)態(tài)的氮?dú)夥肿?N2*，8.5～11.5 eV，有些更高能態(tài)可能大于15 eV)，在腔室內(nèi)形成離子、電子和激發(fā)態(tài)氣體分子，隨后流動(dòng)到可進(jìn)行加熱的第2個(gè)室中，然后經(jīng)格柵電極過(guò)濾，最后從離子源中噴出。

從DART離子源噴出的等離子體進(jìn)一步與環(huán)境中的介質(zhì)作用或直接與待測(cè)物作用，將待測(cè)物進(jìn)行解吸附離子化。其中，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。Cody等[10]認(rèn)為，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。對(duì)于大多數(shù)有機(jī)物來(lái)說(shuō)，離子化能大約為10 eV，而激發(fā)態(tài)的氦原子內(nèi)能為19.8 eV，能夠使有機(jī)物分子電離而又不產(chǎn)生過(guò)多的碎片離子。環(huán)境中少量的水分導(dǎo)致了離子化過(guò)程中的另外一個(gè)重要反應(yīng)——質(zhì)子轉(zhuǎn)移。激發(fā)態(tài)氦原子可將水分子高效電離(電離能IE=12.6 eV)，生成的水分子陽(yáng)離子進(jìn)一步與其他水分子作用，從而產(chǎn)生水分子簇陽(yáng)離子[(H2O)nH]+。當(dāng)待測(cè)物分子(M)的質(zhì)子親和能大于水分子的質(zhì)子親和能時(shí)，便會(huì)發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移，形成MH+。分子離子峰的一種可能生成途徑是電荷交換。激發(fā)態(tài)的工作氣體使空氣中的氧分子(電離能IE=12.07 eV)電離，產(chǎn)生氧正離子自由基，它進(jìn)一步奪取待測(cè)物分子中的電子，形成待測(cè)物陽(yáng)離子。此外，宋立國(guó)等[18]提出了一種瞬時(shí)微環(huán)境機(jī)理(TMEM)，他們認(rèn)為樣品中易揮發(fā)基質(zhì)的解吸附可在樣品表面形成一層溶劑薄膜，即瞬時(shí)微環(huán)境(TME)，DART產(chǎn)生的氣體等離子體首先使TME中的基質(zhì)分子電離，電離后的基質(zhì)離子與樣品分子發(fā)生氣相分子/離子反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)樣品分子離子化。

在DART的負(fù)離子模式中[16]，激發(fā)態(tài)的氦原子與N2發(fā)生彭寧離子化反應(yīng)，產(chǎn)生熱電子?？諝庵械难鯕獠东@熱電子形成氧氣負(fù)離子，其進(jìn)一步與待測(cè)物作用，形成待測(cè)物與氧氣的加合負(fù)離子或者該加合負(fù)離子解離形成待測(cè)物負(fù)離子。根據(jù)待測(cè)物的性質(zhì)，待測(cè)物分子也可直接與熱電子作用，形成待測(cè)物負(fù)離子。

2 DART-MS在環(huán)境分析檢測(cè)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，大氣、水、土壤污染等問(wèn)題日益突出[19]，環(huán)境形勢(shì)嚴(yán)峻。可吸入顆粒物(PM 10)、細(xì)顆粒物(PM 2.5)、多環(huán)芳烴類(lèi)化合物等大氣污染物已嚴(yán)重威脅到人們的身體健康；全國(guó)劣V類(lèi)水體所占比例較高，約為10%，有些流域甚至達(dá)到30%；城鄉(xiāng)結(jié)合部的一些溝渠塘壩污染普遍比較嚴(yán)重，并且由于受到有機(jī)物污染，黑抽水體較多；與大氣污染和水污染相比，土壤污染具有隱蔽性和滯后性，防范和治理更加困難。針對(duì)這些嚴(yán)重的污染問(wèn)題，國(guó)務(wù)院先后發(fā)布了《大氣污染防治十條措施》、《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等相關(guān)政策，反映出國(guó)家對(duì)環(huán)境治理的重視。而隨著這些政策的發(fā)布，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣、水、土壤的快速檢測(cè)，成為配合國(guó)家治理污染不可或缺的技術(shù)支撐。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法有分光光度法、氣相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用法、液相色譜法、液質(zhì)聯(lián)用法等[20-22]。但是這些方法通常都需要復(fù)雜的樣品前處理，不適合大規(guī)模、高通量樣品的分析。直接質(zhì)譜分析技術(shù)，可在無(wú)需樣品前處理的條件下實(shí)現(xiàn)復(fù)雜樣本的快速分析，在環(huán)境分析檢測(cè)中發(fā)揮了重要的作用。

對(duì)于基底相對(duì)簡(jiǎn)單的水體樣品，可直接采用DART-MS進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的方式既可以直接用滴管取水樣置于DART源前端進(jìn)行檢測(cè)，也可將待測(cè)水樣滴在固體基底上，干燥后，再用DART-MS對(duì)該固體基底進(jìn)行分析。Lei等[23]在無(wú)任何樣品前處理的條件下，首次使用DART-MS方法，分別采用液體分析和固體基底分析兩種方法成功實(shí)現(xiàn)了水環(huán)境中睪酮的檢測(cè)，檢出限可達(dá)2.5 μg/L，整個(gè)分析時(shí)間在1 min內(nèi)完成。他們同時(shí)考察了丙酮羥胺衍生和氨氣摻雜兩種方法對(duì)檢測(cè)靈敏度和信號(hào)強(qiáng)度的增強(qiáng)能力，發(fā)現(xiàn)兩種方法都可使睪酮的信號(hào)強(qiáng)度提高2倍。而對(duì)于較復(fù)雜的水樣檢測(cè)，可以結(jié)合一些簡(jiǎn)單的樣品處理技術(shù)，如富集、分離等，以提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。如Bridouxa等[24]采用攪拌棒吸附萃取技術(shù)和同位素稀釋實(shí)時(shí)直接分析(DART)OrbitrapTM質(zhì)譜法(OT-MS)快速分析檢測(cè)了水中的磷酯類(lèi)物質(zhì)。他們首先利用二甲基硅氧烷修飾的攪拌棒將水中的磷酸酯類(lèi)物質(zhì)提取出來(lái)，然后采用DART/Orbitrap-MS對(duì)攪拌棒上的提取物進(jìn)行分析，采用同位素稀釋方法進(jìn)行定量。結(jié)果表明，該方法具有很好的穩(wěn)定性，RSD小于4%，線性區(qū)間為0.1～750 μg/L。該方法可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)采樣/監(jiān)測(cè)，避免了從采樣點(diǎn)到實(shí)驗(yàn)室之間大量水樣的運(yùn)輸。劉虎威課題組[25-26]采用基于MOFs材料的SPE-DART-MS在線聯(lián)用技術(shù)，快速檢測(cè)水中三嗪類(lèi)農(nóng)藥殘留，使靈敏度得到數(shù)倍提高。

DART-MS在大氣污染物檢測(cè)方面同樣表現(xiàn)出良好的性能，它可以直接對(duì)氣溶膠樣品進(jìn)行分析，也可采用一定的基底吸附、收集氣體樣品，然后對(duì)基底進(jìn)行檢測(cè)。如Kuki等[27]首次采用DART-MS方法直接檢測(cè)了吸煙者衣服上殘余的煙草煙霧，采用實(shí)時(shí)飛行時(shí)間質(zhì)譜高靈敏地分析煙草煙霧污染的標(biāo)志物尼古丁，同時(shí)成功檢測(cè)到了吸煙者通過(guò)手指轉(zhuǎn)移到其他對(duì)象上的尼古丁。

對(duì)于土壤分析，DART-MS同樣具有良好的應(yīng)用前景。比如Grange等[28]首先使用一個(gè)濕潤(rùn)的棉簽插入到污染的土壤中進(jìn)行取樣，然后于空氣中干燥2～3 h，隨后直接利用DART-MS進(jìn)行分析，成功實(shí)現(xiàn)了土壤中污染物的半定量分析。

3 DART-MS在食品藥品安全中的應(yīng)用

隨著食品、藥品安全問(wèn)題不斷曝光，食品、藥品安全已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，每年約200多萬(wàn)人(其中多數(shù)是兒童)的死亡與食用不安全的食品相關(guān)[29]。含有害細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)或?yàn)E用化學(xué)物質(zhì)的食品可導(dǎo)致從腹瀉到癌癥等200多種疾病的發(fā)生。

在食品、藥品檢測(cè)工作中的難點(diǎn)是性質(zhì)相近的成分、痕量成分以及復(fù)雜基質(zhì)中標(biāo)志化合物成分的檢測(cè)[30]。質(zhì)譜技術(shù)由于具有高靈敏度、高準(zhǔn)確度、高精度以及高通量的特點(diǎn)，廣泛用于食品、藥品安全檢測(cè)領(lǐng)域，其中液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)是該檢測(cè)領(lǐng)域的黃金標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之一[31-35]。但由于LC/MS需要較為復(fù)雜的樣品前處理過(guò)程，在快速、高通量的檢測(cè)方面存在不足。DART-MS作為一種高性能的直接離子化質(zhì)譜分析技術(shù)，能夠滿(mǎn)足對(duì)樣品高通量分析的需求和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)、無(wú)損、快速、低碳、原位、直接分析的需求，在食品、藥品安全檢測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景[36-37]。

采用DART-MS技術(shù)可簡(jiǎn)單、快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)多種形態(tài)的食品進(jìn)行分析，如固體餅干[38]、液態(tài)牛奶[39]、飲料[40]、紅酒[41]等。Wang等[42]采用DART-MS法快速分析白果粉飲品中的銀杏酸，建立了一種實(shí)時(shí)、簡(jiǎn)單、快速的方法，適用于大批量的銀杏葉制劑、白果粉飲品中銀杏酸的半定量分析。為了建立食品質(zhì)量快速鑒別體系，Vaclavik等[38]采用主成分分析(PCA)法處理獲取的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，餅干烘烤加熱處理的程度呈現(xiàn)出樣品表觀聚類(lèi)。通過(guò)數(shù)據(jù)矩陣的偏最小二乘回歸(PLSA)分析得到餅干中預(yù)測(cè)丙烯酰胺的回歸模型，交叉驗(yàn)證的最小均方根誤差(RMSECV)等于5.4 μg/kg 的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差(SEP)。該方法可用于精確預(yù)測(cè)餅干烘烤期間丙烯酰胺形成的量，成為評(píng)估工藝有效性的工具之一，可用于監(jiān)控該食品的加工污染物。實(shí)現(xiàn)食品中有害成分的精確定量對(duì)保證食品安全具有非常重要的意義，內(nèi)標(biāo)法、同位素稀釋等方法是目前常用的定量手段。Busman[39]等采用實(shí)時(shí)直接分析質(zhì)譜法(DART-MS)，結(jié)合內(nèi)標(biāo)法定量，對(duì)牛奶中的黃曲霉毒素AFM1實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、快速的定量分析。通過(guò)優(yōu)化樣品制備工序和儀器參數(shù)，得到黃曲霉毒素AFM1的最低校正水平(LCL)為0.1 μg/kg。依據(jù)內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析，加標(biāo)牛奶提取物的DART-MS線性范圍超過(guò)0.1～2.5 μg/kg，且在0.5和2.0 μg/kg的峰值水平上獲得了良好的回收率(94.7%～109.2%)和重復(fù)性(RSD 13.5%～9.6%)。而對(duì)于一些基底復(fù)雜的樣品，可以通過(guò)一定的樣品預(yù)處理，如萃取、富集等，將待測(cè)物進(jìn)行提取，然后再用DART-MS進(jìn)行分析[43-44]。如Wu等[43]通過(guò)將固相微萃取(SPME)技術(shù)和直接分析質(zhì)譜(DART-MS)方法相結(jié)合，在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)酒水飲料中15種增塑劑進(jìn)行了快速定性和定量測(cè)定，檢測(cè)水平低至0.3～5.0 μg/L級(jí)。結(jié)合SPME，可以有效地降低復(fù)雜基質(zhì)的基體干擾，使SPME-DART-MS方法具有較高的檢測(cè)靈敏度，在食品分析領(lǐng)域具有重要作用。

DART-MS在藥品安全的監(jiān)督管理中同樣發(fā)揮著重要作用。Yang等[45]采用DART-Q TOF-MS方法實(shí)現(xiàn)了注射液中5-羥甲基糠醛含量的快速分析。此外，DART在分析傳統(tǒng)中藥的有效成分中也具有突出的優(yōu)勢(shì)[37,46]，對(duì)于研究中藥的藥效藥理具有重要的意義。人參是一味名貴的中藥，具有重要的藥用價(jià)值，但其成分復(fù)雜，對(duì)其有效成分的分析具有極大的挑戰(zhàn)。劉淑瑩課題組在這方面做了大量工作，采用DART-MS技術(shù)，結(jié)合金屬離子絡(luò)合作用，及PMP標(biāo)記識(shí)別手段，系統(tǒng)地研究了人參中多種有效成分的種類(lèi)和含量[37,47]，同時(shí)首次采用瞬時(shí)衍生化試劑對(duì)皂苷和寡糖類(lèi)成分進(jìn)行DART源內(nèi)的瞬時(shí)甲基化，增強(qiáng)了這些成分在DART中的靈敏度[48]。

4 DART-MS在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

質(zhì)譜具有分析速度快、準(zhǔn)確性好和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，已成為生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域一種重要的分析工具[49]。隨著DART-MS技術(shù)的發(fā)展和推廣，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)研究的許多領(lǐng)域。通過(guò)DART-MS可實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)人體多個(gè)部位、不同組織樣本。

脂多糖細(xì)菌內(nèi)毒素是一種威脅人類(lèi)眼部健康的有害物質(zhì)。李紅麗等[50]采用DART-MS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了眼科粘性裝置細(xì)菌內(nèi)毒素的快速測(cè)定和研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大分子毒素(相對(duì)分子質(zhì)量為1萬(wàn)到4萬(wàn))在DART作用下可解離為可視小分子，該方法可檢出醫(yī)用材料的水溶液中低至0.03 μg/L的毒素。胸腔積液是胸膜腔內(nèi)出現(xiàn)的過(guò)多液體，主要由肺部病變產(chǎn)生，它與肺部疾病息息相關(guān)，是肺部疾病里最具代表性的人體體液。王麗麗等[51]將DART離子源和四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀聯(lián)用，鑒別了良(惡)性胸腔積液。利用該技術(shù)檢測(cè)了19例肺癌患者和27例肺部良性疾病患者的胸腔積液，選取其中15例惡性樣本和23例良性樣本為發(fā)現(xiàn)組，采用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件中的主成分分析法(PCA)建立了統(tǒng)計(jì)模型，發(fā)現(xiàn)可以較好地區(qū)分肺癌和良性疾病胸腔積液樣品，找出了對(duì)區(qū)分貢獻(xiàn)較大的3個(gè)碎片離子m/z238、301、322，它們可能是癌癥的標(biāo)記物。劉春勝等[52]首次建立了DART-MS質(zhì)譜系統(tǒng)快速分析血漿中百草枯的檢測(cè)方法，樣品無(wú)需任何前處理，可直接進(jìn)樣。該方法的線性范圍為10～500 mg/L，百草枯標(biāo)液的檢出限和定量限分別為3～6 mg/L和10～20 mg/L，血漿中百草枯的檢出限為8～10 mg/L。Liu等[53]采用DART-MS/MS方法同時(shí)檢測(cè)出人血中的3-氯酪氨酸和3-硝基酪氨酸。

5 DART-MS在公共安全中的應(yīng)用

在公共安全領(lǐng)域的檢測(cè)工作中，往往需要快速地對(duì)大量樣品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果通常會(huì)作為執(zhí)法的依據(jù)。該類(lèi)檢測(cè)工作的特殊性對(duì)檢測(cè)技術(shù)的測(cè)試環(huán)境要求、普遍適用性、檢測(cè)時(shí)間、穩(wěn)定性、檢測(cè)通量和標(biāo)準(zhǔn)化提出了更高的要求。GC-MS和LC-MS等傳統(tǒng)質(zhì)譜技術(shù)，前處理過(guò)程繁瑣，不能及時(shí)獲得樣品的分析信息。DART-MS快速、高通量、普適性的特點(diǎn)使其在定性和定量分析方面表現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可在公共安全領(lǐng)域的各類(lèi)檢測(cè)工作中發(fā)揮巨大的潛力[54]。

恐怖分子和罪犯往往利用簡(jiǎn)易爆炸裝置(IEDs)造成公眾恐慌和破壞，因此迫切需要建立針對(duì)這類(lèi)?；返目焖贆z測(cè)技術(shù)。Li等[55]基于DART-MS技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新的定性分析方法，利用新型吸附劑涂覆絲網(wǎng)，動(dòng)態(tài)頂空濃縮來(lái)產(chǎn)生富含化學(xué)特征(CAS)的信息，用于檢測(cè)無(wú)煙火藥中的危險(xiǎn)成分。添加劑和含能材料，特別是硝酸甘油，被Carbopack X金屬絲網(wǎng)快速有效地捕捉，隨后被DART-MS檢測(cè)與鑒定。與GC-MS相比，這種方法提供了相似的檢測(cè)與鑒定結(jié)果，但分析時(shí)間顯著縮短。所有可用GC-MS方法檢測(cè)的目標(biāo)化合物都可以使用DART-MS方法檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間小于1 min。此外，DART-MS還可以檢測(cè)不能被GC-MS檢測(cè)的目標(biāo)物。這種結(jié)合了樣品采集技術(shù)和DART-MS快速與高效的檢測(cè)方式，在?；窓z測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

快速確定爆炸物種類(lèi)對(duì)于及時(shí)解除爆炸物危害具有重要意義。喬婷等[56]采用DART-HR-TOF MS技術(shù)對(duì)硝銨類(lèi)有機(jī)炸藥黑索金及其爆炸殘留物進(jìn)行精確質(zhì)量分析，借助Massworks質(zhì)譜解析軟件對(duì)質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了噪音過(guò)濾及峰形校正處理，獲得了炸藥準(zhǔn)確的同位素分布模式，然后通過(guò)實(shí)際同位素分布模式的校正峰形與理論匹配的圖譜準(zhǔn)確度對(duì)待選分子式進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)了黑索金的準(zhǔn)確識(shí)別和鑒定。

在毒品、毒物篩查方面，DART-MS同樣具有重要的應(yīng)用前景。張玉榮等[57]采用DART-TOF MS實(shí)現(xiàn)了毒品檢材中8種安非他明類(lèi)物質(zhì)的快速檢測(cè)，檢出限在0.05～0.1 mg/L之間。此外，他們分別采用離子遷移譜(IMS)和實(shí)時(shí)直接分析飛行時(shí)間質(zhì)譜方法(DART-TOF MS)在正離子模式下對(duì)53種常見(jiàn)的毒品及毒物進(jìn)行分析[15]。利用IMS，確定了53種物質(zhì)真實(shí)可靠的約化遷移率k0，并將其作為一個(gè)鑒定指標(biāo)，同時(shí)確定該儀器下各個(gè)化合物的檢測(cè)限。然后采用DART-TOF MS，通過(guò)優(yōu)化分析參數(shù)，得到了適合53種化合物的同一最優(yōu)分析條件，同時(shí)獲得了53種物質(zhì)的準(zhǔn)分子離子和兩個(gè)以上的碎片離子，建立了篩查數(shù)據(jù)庫(kù)，確定了它們的定性指標(biāo)和檢測(cè)限。通過(guò)這兩種技術(shù)的聯(lián)用，在常溫常壓下，無(wú)需對(duì)體外檢材進(jìn)行任何前處理，運(yùn)用建立的篩查數(shù)據(jù)庫(kù)，即可快速準(zhǔn)確地鑒別出體外檢材中的毒品、毒物。該方法無(wú)需樣品前處理，大大縮短了分析時(shí)間，具有快速、高通量的優(yōu)點(diǎn)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。王國(guó)慶等[58]采用DART-Orbitrap MS成功實(shí)現(xiàn)了血液中130種毒物的快速篩查。

6 結(jié)論及展望

經(jīng)歷了約10年的發(fā)展，DART-MS已廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品藥品安全、生物醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、公共安全管理等領(lǐng)域，在快速、直接分析方面展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)，是一種高效的分析方法。隨著DART-MS的進(jìn)一步發(fā)展，它將在更多的領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

盡管DART-MS比傳統(tǒng)的LC-MS等具有更多的優(yōu)勢(shì)，但該方法在某些方面仍需要進(jìn)一步提高，比如如何實(shí)現(xiàn)待測(cè)物的簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確定量，特別是如何實(shí)現(xiàn)組織樣品內(nèi)部化學(xué)組分快速、直接的定量分析，是DART-MS研究的一個(gè)重要方面。另外，國(guó)標(biāo)中很多食品、組織中限制性物質(zhì)的限制含量(如果蔬類(lèi)中的農(nóng)殘、肉制品中的添加劑等)采用的標(biāo)準(zhǔn)單位是mg/kg，而不是表面含量單位mg/cm2，因此，僅發(fā)展表面定量分析方法仍然不能滿(mǎn)足需求，發(fā)展快速、直接的內(nèi)部定量分析方法將是未來(lái)研究的一個(gè)重要方向。最近采用iEESI-MS技術(shù)在組織內(nèi)化學(xué)組分的直接、快速分析中取得了一些進(jìn)展[9]，但如何更快速、更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)組織內(nèi)部生化分子的定量不僅是DART-MS，也是所有直接質(zhì)譜分析技術(shù)努力的方向。

[2] HUANG M Z, CHENG S C, CHO Y T, et al. Ambient ionization mass spectrometry: a tutorial[J]. Annual Review of Analytical Chemistry, 2011, 702(1): 1-15.

[3] MA X, OUYANG Z. Ambient ionization and miniature mass spectrometry system forchemical and biological analysis[J]. Trends in Analytical Chemistry, 2016, 85(A): 10-19.

[4] VENTER A, NEFLIU M, COOKS R G. Ambient desorption ionization mass spectrometry[J]. Trends in Analytical Chemistry, 2008, 27(4): 284-290.

[5] VENTER A R, DOUGLASS K A, SHELLEY J T, et al. Mechanisms of real-time, proximal sample processing during ambient ionization mass spectrometry[J]. Analytical Chemistry, 2014, 86(1): 233-249.

[6] XU S, ZHANG Y, XU L, et al. Online coupling techniques in ambient mass spectrometry[J]. Analyst, 2016, 141(21): 5 913-5 921.

[7] KERTESZ V, VAN BERKEL G J. Fully automated liquid extraction-based surface sampling and ionization using a chip-based robotic nanoelectrospray platform[J]. Journal of Mass Spectrometry, 2010, 45(3): 252-260.

[8] CHEN H, VENTER A, COOKS R G. Extractive electrospray ionization for direct analysis of undiluted urine, milk and other complex mixtures without sample preparation[J]. Chemical Communications, 2006, 42(19): 2 042-2 044.

[9] ZHANG H, GU H, YAN F, et al. Direct characterization of bulk samples by internal extractive electrospray ionization mass spectrometry[J]. Scientific Reports, 2013, 3(2 495): 1-5.

[10] CODY R B, LARAMéE J A, DURST H D. Versatile new ion source for the analysis of materials in open air under ambient conditions[J]. Analytical Chemistry, 2005, 77(8): 2 297-2 302.

[11] MCEWEN C N, MCKAY R G, LARSEN B S. Analysis of solids, liquids, and biological tissues using solids probe introduction at atmospheric pressure on commercial LC-MS instruments[J]. Analytical Chemistry, 2005, 77(77): 7 826-7 831.

[13] NA N, ZHAO M, ZHANG S, et al. Development of a dielectric barrier discharge ion source for ambient mass spectrometry[J]. Journal of the American Society for Mass Spectrometry, 2007, 18(10): 1 859-1 862.

[14] LI X, HU B, DING J, et al. Rapid characterization of complex viscous samples at molecular levels by neutral desorption extractive electrospray ionization mass spectrometry[J]. Nature Protocols, 2011, 6(7): 1 010-1 025.

[15] NEMES P, VERTES A. Laser ablation electrospray ionization for atmospheric pressure, in vivo, and imaging mass spectrometry[J]. Analytical Chemistry, 2007, 79(21): 8 098-8 106.

[16] GROSS J H. Direct analysis in real time-a critical review on DART-MS[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2014, 406(1): 63-80.

[17] LI X, WANG X, LI L, et al. Direct analysis in real time mass spectrometry: a powerful tool for fast analysis[J]. Mass Spectrometry Letters, 2015, 6(1): 1-6.

[18] SONG L, GIBSON S C, BHANDARI D, et al. Ionization mechanism of positive-ion direct analysis in real time: a transient microenvironment concept[J]. Analytical Chemistry, 2009, 81(24): 10 080-10 088.

[19] 管志杰,公培臣. 中國(guó)林業(yè)對(duì)外投資區(qū)域選擇:可持續(xù)發(fā)展的視角[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境,2015,29(6):20-24.

GUAN Zhijie, GONG Peichen. Regional selection of foreign investment of Chinese forestry companies: the aspect of sustainable development[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2015, 29(6): 20-24(in Chinese).

[20] MORENO-BONDI M C, MARAZUELA M D, HERRANZ S, et al. An overview of sample preparation procedures for LC/MS multiclass antibiotic determination in environmental and food samples[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2009, 395(4): 921-946.

[21] 張莉,桂建業(yè),張辰凌,等. 原位衍生分析土壤中多種酸性有機(jī)農(nóng)藥殘留[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),2015,36(2):135-140.

ZHANG Li, GUI Jianye, ZHANG Chenling, et al. In situ derivatization analysis of a variety of acidic soil organic pesticide residues[J]. Journal of Chinese Mass Spectrometry, 2015, 36(2): 135-140(in Chinese).

[22] 馬俊杰,楊琦,王業(yè)耀,等. 土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2015,31(3):132-138.

MA Junjie, YANG Qi, WANG Yeyao, et al. Advances in research and application of rapid monitoring technology of heavy metals in soils[J]. China Environmental Monitoring, 2015, 31(3): 132-138(in Chinese).

[23] LEI Y T, LU Y, ZHANG T C, et al. Rapid screening of testosterone in the aquatic environment using direct analysis in real-time(DART) mass spectrometry[J]. Environmental Earth Sciences, 2016, 75(12): 1-7.

[24] BRIDOUX M C, MALANDAIN H, LEPRINCE F, et al. Quantitative analysis of phosphoric acid esters in aqueous samples by isotope dilution stir-bar sorptive extraction combined with direct analysis in real time(DART)-Orbitrap mass spectrometry[J]. Analytica Chimica Acta, 2015, 869: 1-10.

[25] LI X, XING J, CHANG C, et al. Solid-phase extraction with the metal-organic framework MIL-101(Cr) combined with direct analysis in real time mass spectrometry for the fast analysis of triazine herbicides[J]. Journal of Separation Science, 2014, 37(12): 1 489-1 495.

[26] WANG X, LI X, LI Z, et al. Online coupling of in-tube solid-phase microextraction with direct analysis in real time mass spectrometry for rapid determination of triazine herbicides in water using carbon-nanotubes-incorporated polymer monolith[J]. Analytical Chemistry, 2014, 86(10): 4 739-4 747.

[28] GRANGE A H. Semi-quantitative analysis of contaminants in soils by direct analysis in real time(DART) mass spectrometry[J]. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2013, 27(2): 305-318.

[29] ORGANIZATION W H. ZH campaigns WHD 2015[J]. 2015.

[30] 王明林,連玉晶. 食品質(zhì)量與安全檢測(cè)技術(shù)研究[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào),2015,6(12):4 693-4 694.

WANG Minglin, LIAN Yujing. Study on food quality and safety detection technology[J]. Journal of Food Safety and Quality Control, 2015, 6(12): 4 693-4 694(in Chinese).

[31] GALLARDO E, BARROSO M, QUEIROZ J A. LC/MS: a powerful tool in workplace drug testing[J]. Drug Testing & Analysis, 2009, 1(3): 109-115.

[32] MIKEL C, ALMAZAN P, WEST R, et al. LC/MS/MS extends the range of drug analysis in pain patients[J]. Therapeutic Drug Monitoring, 2009, 31(6): 746-748.

[33] 曹慧,陳小珍,朱巖,等. 多壁碳納米管凈化-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)同時(shí)測(cè)定牛奶中青霉素類(lèi)藥物殘留[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),2014,36(1):23-28.

CAO Hui, CHEN Xiaozhen, ZHU Yan, et al. Simultaneous determination of penicillin residues in milk by ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry with multiwalled carbon nanotubes purification[J]. Journal of Chinese Mass Spectrometry Society, 2014, 36(1): 23-28(in Chinese).

[34] 陳紹占,劉麗萍,杜振霞,等. 高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定畜禽肉制品中八種砷形態(tài)化合物[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),2015,36(1):33-39.

CHEN Shaozhan, LIU Liping, DU Zhenxia, et al. Determination of eight arsenic species in livestock and poultry meat by high performance liquid chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry[J]. Journal of Chinese Mass Spectrometry, 2015, 36(1): 33-39(in Chinese).

[35] 桂茜雯,柳菡,許蔚,等. 葡萄酒中26種添加劑的高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜篩查法[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),2015,36(2):148-155.

GUI Xiwen, LIU Han, XU Wei, et al. High performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry for the determination of 26 additives in grape wine[J]. Journal of Chinese Mass Spectrometry, 2015, 36(2): 148-155(in Chinese).

[36] GUO T, YONG W, JIN Y, et al. Applications of DART-MS for food quality and safety assurance in food supply chain[J]. Mass Spectrometry Reviews, 2017, 36(2): 161-187.

[37] 黃鑫,劉文龍,張勇,等. 敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),2017,38(1):1-10.

HUANG Xin, LIU Wenlong, ZHANG Yong, et al. Application of ambient ionization mass spectrometry in Chinese herbal medicine research[J]. Journal of Chinese Mass Spectrometry Society, 2017, 38(1): 1-10(in Chinese).

[38] VACLAVIK L, CAPUANO E, G?KMEN V, et al. Prediction of acrylamide formation in biscuits based on fingerprint data generated by ambient ionization mass spectrometry employing direct analysis in real time(DART) ion source[J]. Food Chemistry, 2015, 173(2 015): 290-297.

[39] BUSMAN M, BOBELL J R, MARAGOS C M. Determination of the aflatoxin M 1(AFM 1 ) from milk by direct analysis in real time-mass spectrometry(DART-MS)[J]. Food Control, 2015, 47 : 592-598.

[40] HUANG Z, QIU R, LIU T, et al. Determination of methacrylic acid in food simulants by pyrolytic butylation-gas chromatography[J]. Journal of Chromatography A, 2016, 1 454: 101-106.

[41] GUO T, FANG P, JIANG J, et al. Rapid screening and quantification of residual pesticides and illegal adulterants in red wine by direct analysis in real time mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography A, 2016, 1 471: 27-33.

[42] 王麗麗. 實(shí)時(shí)直接分析-質(zhì)譜法快速分析白果粉飲品中的銀杏酸[R]. 第四屆中國(guó)原位電離質(zhì)譜會(huì)議，2016.

[43] WU M, WANG H, DONG G, et al. Combination of solid-phase micro-extraction and direct analysis in real time-fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry for sensitive and rapid analysis of 15 phthalate plasticizers in beverages[J]. Chinese Journal of Chemistry, 2015, 33(2): 213-219.

[44] WANG X, LI X J, LI Z, et al. Online Coupling of In-Tube Solid-Phase Microextraction with Direct Analysis in Real Time Mass Spectrometry for Rapid Determination of Triazine Herbicides in Water Using Carbon-Nanotubes-Incorporated Polymer Monolith[J]. Analytical Chemistry, 2014, 86 (10): 4 739-4 747.

[45] GAO W, QI L W, LIU C C, et al. An improved method for the determination of 5-hydroxymethylfurfural in shenfu injection by direct analysis in real time-quadrupole time-of-flight mass spectrometry[J]. Drug Testing and Analysis, 2016, 8(7): 738.

[46] SHEN Y, WU W Y, GUO D A. DART-MS: a new research tool for herbal medicine analysis[J]. Modern Research on Chinese Materia Medica, 2016, 2(1): 2-9.

[47] 劉淑瑩,劉文龍,于擎. 實(shí)時(shí)直接分析質(zhì)譜法分析寡糖和皂苷類(lèi)化合物[R]. 中國(guó)化學(xué)會(huì)全國(guó)質(zhì)譜分析學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)會(huì)議,2015.

[48] 于擎,于彬彬,越皓,等. 甲基化輔助實(shí)時(shí)直接分析電離的機(jī)理研究[J]. 化學(xué)學(xué)報(bào),2012,70(15):1 650-1 654.

YU Qing, YU Binbin, YUE Hao, et al. Study of mechanism of ionization assisted by methlytion in direct analysis in real time ion source[J]. Acta Chimica Sinica, 2012, 70(15): 1 650-1 654(in Chinese).

[49] 彭好益,李強(qiáng). 質(zhì)譜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用探析[J]. 技術(shù)與市場(chǎng),2009,16(2):11-12.

PENG Haoyi, LI Qiang. Application of mass spectrometry in biomedicine[J]. Technology and Market, 2009, 16(2): 11-12(in Chinese).

[50] LI H L, HITVHINS V. M., WICKRAMASEKARA S. Rapid detection of bacterial endotoxins in ophthalmic viscosurgical device materials by direct analysis in real time mass spectrometry[J]. Analytica Chimica Acta, 2016, 943: 98-105.

[51] 劉佳蓉,黃忠平,劉春勝,等. 良惡性胸積液的DART-MS鑒別分析[R]. 第四屆中國(guó)原位電離質(zhì)譜會(huì)議,2016.

[52] 李樺,原梅,徐斌,等. 基于實(shí)時(shí)分析質(zhì)譜技術(shù)：快速定性定量分析血漿中百草枯[R]. 第四屆中國(guó)原位電離質(zhì)譜會(huì)議,2016.

[53] SONG Y, LIAO J, ZHA C, et al. Simultaneous determination of 3-chlorotyrosine and 3-nitrotyrosine in human plasma by direct analysis in real time-tandem mass spectrometry[J]. Acta Pharmaceutica Sinica B, 2015, 5(5): 482-486.

[54] 廉潔,王嬋,蘇慶宇,等. 直接實(shí)時(shí)分析離子源質(zhì)譜技術(shù)在公共安全領(lǐng)域的應(yīng)用前景[R]. 中國(guó)化學(xué)會(huì)首屆全國(guó)質(zhì)譜分析學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集,2014.

[55] LI F, TICE J, MUSSELMAN B D, et al. A method for rapid sampling and characterization of smokeless powder using sorbent-coated wire mesh and direct analysis in real time-mass spectrometry (DART-MS)[J]. Science & Justice, 2016, 56(5): 321-328.

[56] 劉占芳,孫玉友,周紅,等. 譜圖準(zhǔn)確度在高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜分析硝銨類(lèi)有機(jī)炸藥RDX中的應(yīng)用[J]. 理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè),2015,51(4):466-469.

LIU Zhanfang, SUN Yuyou, ZHOU Hong, et al. Application of spectral accuracy in high resolution time of flight mass spectrometry for the analysis of ammonium nitrate ammunition RDX[J]. Physical Testing and Chemical Analysis Part B: Chemical Analysis, 2015, 51(4): 466-469(in Chinese).

[57] 連茹,吳忠平,呂小寶,等. 實(shí)時(shí)直接分析離子源-飛行時(shí)間質(zhì)譜法快速篩查安非他明類(lèi)物質(zhì)[J]. 理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè),2016,52(1):1-6.

LIAN Ru, WU Zhongping, LV Xiaobao, et al. Rapid screening of amphetamine-type substances by real-time direct analysis of ion source-time of flight mass spectrometry[J]. Physical Testing and Chemical Analysis-Chemistry, 2016, 52(1): 1-6(in Chinese).

[58] 孫雨安,王珂,李振興,等. DART-Orbitrap MS快速篩查血液中的130種毒物[J]. 河南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2015,43(3):69-73.

SUN Yu’an, WANG Ke, LI Zhenxing, et al. DART-Orbitrap MS rapid screening of 130 blood poisoning[J]. Journal of Henan Normal University: Natural Science Edition, 2015,43(3): 69-73(in Chinese).