食品检测分析中仪器分析法的应用

◎ 罗秀华，崔 岩

（北京华测北方检测技术有限公司，北京 101111）

1 食品检测特点

1.1 样品基质复杂

日常检测中，食品样品的种类丰富多养、来源渠道众多，这些样品主要代表了人们日常生活中会接触到的食品，如蔬菜、水果、肉制品、水产品等。大部分的食品都是由结构复杂的有机物组成，这就给检测工作的顺利进行带来了很大的阻力。

1.2 检测项目种类和检测组分多

1.2.1 农药残留

据统计，世界上存在的化学农药品种大约有1 400种，比较具有代表性的是其中400种，如有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、有机硫、杂环类和酚类等，其中使用频率最高的有40种左右，基层检测的前四类达100种左右[1]。

1.2.2 兽药残留

当前的兽药残留主要是由抗生素类、驱肠虫药类、生长促进剂类、抗原虫药类、灭锥虫药类、镇静剂类和β-肾上腺素能受体阻断剂几类组成。根据欧盟的相关规定，指定需要检测的农药残留组分为100种左右，如二苯乙烯及其衍生物、甲状腺抑制剂、类固醇、二羟基苯甲酸内脂、β-激动剂、磺胺类、唑诺酮类、四环素类、β-内酰胺、头孢霉菌素类等。

1.2.3 重金属污染

随着我国经济的发展越加快速，重工业、轻工业、农业等各个行业也处在进一步的发展中，而生态环境也随着外界开采更加深入所遭受到的破坏越来越严重，对于人类食用的物品的安全性也造成巨大的威胁。其中，对人类危害最大的十种金属污染包括汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）和砷（As）等。

1.3 检测组分含量低

结合之前对样品检测的经验来看，食品检测一般是μg级、ng级，甚至有可能是pg级，体现的含量比较低。

2 食品检测在食品安全抽检中的应用现状

从现阶段我国食品安全抽检的情况来看，食品检测技术的应用已经十分广泛，国家中长期科技发展规划中，已将食品安全检测列为中国科技发展的战略发展重点。目前，食品安全检验部门通常采用气相色谱、液相色谱、原子吸收、紫外-可见分光光度计以及PCR、氨基酸测序仪等大型仪器来完成食品检验中化学源性项目的检测任务，这些食品现代仪器检测技术是食品质量安全重要的检测手段，应该加大力度开展检测方法研究，继续发挥更重要的作用；同样，传统食品现代仪器检测技术存在仪器价格昂贵、操作技术要求高、样品前处理与分析时间长、对仪器的使用环境要求高，通常都在专业实验室内使用，难以用于需对现场采集的样品进行实时快速监控的场合。食品安全检测具有样品数量大、检测种类多的特点，样品的分析测试具有很强的时效性，因此，迫切需要一类操作简单、能够快速检测多个样品的技术，以满足大量样品快速分析的需求。

3 仪器分析方法在食品检测中的应用

3.1 电化学分析法

目前，在食品生产和食品检测过程中被应用最为广泛的检测方式是电化学分析法，但该方法也存在着一定的缺陷。电化学分析法局限于只能研究低价离子，外界的实验条件对于实验结果也具有很大的影响，其测量的标准程度与光度法所分析的结果具有一定的差异，稳定性较差。在检测样品中氰化物含量的过程中，一般会采用单扫描极谱法，检测的过程中会展示出比较明显的极谱波波峰，检测结果十分明显。在检测食品中的微量金属元素和混合金属元素时，电势溶出法在没有经过前提消化和前提处理才能够得到最优的检测结果，一般会被用于检测酱油和醋中砷的含量情况。

3.2 光谱分析法

光谱分析法主要利用物质发射、吸收电磁辐射和电磁辐射与物质之间作用。一般情况下，食品检测中会使用分光光度法，实际实验中主要采用可见光、紫外线、原子吸收等分光光度技术。紫外线-可见分光光度法一般情况下会用在检测样品中亚硝酸盐、硼酸、磷酸盐等物质的含量；而原子吸收分光光度法则是在检测原子状态下的金属元素和非金属元素上有一定优势，通过实验能够相对准确地了解到食品中重金属的含量情况。红外光谱分析法主要用于检测食品中防腐剂和保鲜剂的使用情况，也可以用于检测食品中的水分和蛋白质含量。

3.3 色谱分析法

色谱分析法主要利用混合物中的每一种物质都具有独属于自身的特点，不同组分的相对运动，相对给予对方不同的作用力，促使彼此分离。色谱分析法又可分为高效液相色谱法、气相色谱法以及离子色谱法等[2]。

3.3.1 气相色谱法

气相色谱法是一种能够快速将各种有机物质分离的方法，因此，气相色谱法一般被用在快速将有机物质分离或者气化的实验当中，如有机磷、有机氯、有机硫、菊酯类等农药残留物质，也可以用在一些单体物质当中，例如水中三氯甲烷、四氯化碳、酒类或者是食用油中溶剂残留等的检测中。

3.3.2 高效液相色谱法

高效液相色谱法的发展基础是液相色谱法，当前已成为食品测量中必不可少的一种测量和分析技术，一般情况下被用在测量食品中防腐剂、甜味剂、食用色素等各类食品添加剂、营养元素等物质检测。

3.3.3 离子色谱法

离子色谱法最初是由斯莫尔于1975年正式提出，之后在此技术之上又推出了抑制型离子色谱法、单柱离子色谱法，这些食品分析方式在食品检验中均得到了良好的普及。

3.3.4 质谱分析法

质谱以及色谱-质谱联用技术是在色谱法的基础之上发展的，能够实现对多种不同种类农药残留的同时测量，并得到相对准确的测量结果，切实地实现了对于多组分农药的深入分析。目前，通过质谱来进行食品检测，已逐渐成为食品中农药残留分析的主导技术。在多种色谱-质谱联用技术中，气相色谱-质谱、气相色谱-串联质谱以及液相色谱—串联质谱都在对农药和兽药残留分析实验中具有相对较高的地位，其具有准确度高、分辨率高分析能力高等特点，并已经逐渐投入到农药和其代谢组分的高通量筛查检测中。

4 仪器分析检测过程中的难点和质量控制

4.1 选择正确的分析方法

根据不同的样品、分析对象以及含量等，综合运用不同的前处理方法和仪器分析方法选择合适的样品检测方法。依据相应的国家标准要求进行测定，并进行方法学的证实。任何分析方法都有其局限性，存在不同程度的干扰，为了消除理论和经验的干扰，可采用选择仪器的工作参数、添加掩蔽剂基体改进剂进行基体匹配，改变测量方法等手段。

4.2 确定不同基质样品处理方法

在选取检测样本时，需要样本具有代表特点，根据样本的均匀性、整体性，以及数量多少确定合理的取样。同时，要特别注意特殊样本的取样，例如在金属取样时需要注意气孔与裂纹的位置；选取样本时，其表面不可存在氧化或油朽现象；要根据对样本分层的检测根据涂层、镀层等选择去内留表或去表留内；对于工艺操作不足导致的样本均匀性差，可以经过两次溶解超大量称样或将测量取数的次数增加；在钻取高碳物质时需要注意取样时防止迸溅；对于过硬样品取样时需先进行硬度降低处理，随后在完成取样工作；一般选择分析样本量4倍左右的样品制取量，保证有足够数量的可复试样品。

在选择光谱分析法时，需要先用砂纸打磨块状样品的表层，在完成打磨后，注意检查是否遗留有铝硅元素，注意此类元素的影响。同时注意对于样本的固定保留装置需要注意清洁、保证干燥，以此实现对分解样本的保质。此时需要考虑4点：①样本分解的完全性。②被检测的样本成分的受损情况。③有干扰物质被融入其中。④分解时间对样本的影响。

若在分解的过程中遇到不易分解或难分解的问题，通常采用高氯酸或硫磷混酸溶解并产生相应的冒烟现象，或者采用在聚四氟乙烯器皿中硝酸加氢氟酸混合酸增加样本的溶解速度。值得注意的是，需要采用饱和硼酸络合超量的氢氟酸才能使其在玻璃装置中溶解。同时注意在对部分酸有析出物产生时诸如钨酸，会影响分解的速率与结果，对此可借鉴容纳微波消解技术提升样品分解效果。

4.3 提高检测方法准确度、灵敏度的措施

4.3.1 减小空白值

空白值一般是来自于试剂与待检查样品中的分量或分析被检测组分所需的器皿以及分析时所需的空气、用水灰尘等。空白的影响极大，不仅会干扰结果的准确精密度，还可能限制检测的灵敏度，在对微量元素、痕量等检测分析与纯度检验中尤为明显。因此在检验过程中，需要明确空白的来源并采取措施进行控制与消除。在分析空白时，可先考虑其环境、备水环节、输送环节、存储环节存在的不足，此时可能导致某项元素含量过多；其次考虑人工清洗相关器皿时导致的洗涤物质遗留；再次考虑在分析试液时有灰尘污染试液；或器皿中遗留其他残缺元素；传递运输过程中样本被污染等。

以上造成的空白可以通过转变工作方式来消除，例如用稀盐酸泡洗玻璃器皿、保证实验室的整洁干燥性、分析检测实验室用水、选择专业的试剂与工具提取、存储、传递样本，注意不混用器皿。在痕量分析中，可以通过降低空白来保证测试值的精准性，可将优级纯替代待检测的纯试剂、用一级水代替二级用水进而实现降低空白值。此外，可从仪器、器皿等方面分别同时实现对空白的降低不然影响效果。空白试验应与分析试验有相同的操作步骤。对于空白试验需要确定基体是有试样还是无试样，认真对待基体对空白测定值的影响。

4.3.2 选择适当的分析方法

不同分析方法的灵敏度有所区别，这是由于其测定原理和仪器结构不同所造成的。可以根据不同的测定组分及其不同的含量来选择合适的分析方法。

另外，通过增大进样量、富集待测组分、增加净化手段、提高提取效果也能够提高检测的灵敏度。有的检测项目可以进行不同检测方法的比对确认。

4.3.3 增加平行测定的次数、进行比对试验

增加测定次数可以减少随机误差，在一般分析工作中，测定次数为2～4次，如果没有意外误差发生，基本上可以得到比较准确的分析结果。

同时，通过加标回收试验和定期进行人员比对、仪器比对、标准样品测试等指控手段进行质量控制，增加试验的准确性和稳定性。

4.3.4 消除测定中系统误差

消除测定中系统误差可采取以下措施：①做空白实验，即在不加试样的情况下，按试样分析规程在同样操作条件下进行的分析，所得结果的数值称为空白值。然后从试样结果中扣除空白值即可得到比较可靠的分析结果。②注意仪器校正，具有准确体积的和质量的仪器，如滴定管、移液管、容量瓶和分析天平砝码，都应进行校正，以消除仪器不准所引起的系统误差。③做对照试验，对照试验就是用同样的分析方法在同样的条件下，用标样代替试样进行的平行测定。将对照试验的测定结果与标样的已知含量相比，其比值称为校正系数。校正系数=标准试样组分的标准含量/标准试样测定的含量，被测试样的组分含量=测得含量×校正系数。

5 仪器分析法在食品检测分析中的应用价值及优势展望

5.1 仪器分析法在食品检测分析中的应用价值

近年来，食品仪器分析方法的发展十分迅速，一些先进技术不断渗透到食品分析领域，使仪器分析方法在食品分析中所占的比重不断增加，并成为现代食品分析的重要支柱。目前，食品分析检测中基本采用仪器分析的方法代替手工操作的传统方法，气相色谱仪、高效液相色谱仪、氨基酸自动分析仪、原子吸收分光光度计及可进行光谱扫描的紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计等均得到了普遍应用。同时，由于计算机技术的引入，仪器分析的快速、灵敏、准确等特点更加明显，多种技术的结合与联用使仪器分析应用更加广泛，有力地推动了食品仪器分析的发展，使得食品分析处在一个崭新的发展时代。

现代分析仪器的种类十分庞杂，应用的原理不尽相同，而根据仪器的工作原理以及应用范围，可划分为电化学分析仪器、光学式分析仪器、射线式分析仪器、色谱类分析仪器、离子光学式分析仪器、磁学式分析仪器、热学式分析仪器、电子光学物性测定仪器及其他专用型和多用型仪器[3]。

5.2 仪器分析法在食品检测的发展前景

食品检测需要借助专业的仪器设备对食品样品进行检测。专业的食品检测仪器能够对食品中的各种有害物质、重金属及农业残留、非食品添加剂或添加剂过量等有害物质进行检测。一旦食品中含有这些有害物质都能被检测出来。所以，食品检测仪器需要不断地综合发展，检测手段更高明才能满足对食品样本精确检测。

市场对于食品检测的要求并不是一成不变的，随着市场不断发展，它会要求更加系统和具体的食品检测仪器出现。功能更齐全、能够检测多种有害物质、检测更精确、专业化水平比较高的食品检测仪器会更满足未来市场的需求。未来食品检测项目会更加多种多样，包括食品方面的质量要求、婴幼儿及特殊人群食品中所含的营养成分，食品的卫生程度、食品中所添加的添加剂含量以及食品中的农药、兽药、重金属残留等[4]。

6 结语

本文主要对食品检测进行研究，基于食品检测的特点，以及仪器分析技术的应用、优势、前景等进行了阐述。从中可以发现，食品检测是食品安全的保障，在我国社会不断发展的过程中，食品安全问题逐渐突出。近些年，构架对食品安全检测与控制非常重视，借助先进的检测设备，能够大大提高食品检测灵敏性、准确性，检测技术人员应该科学利用仪器设备，不断研究检测技术、开发和验证更加优化的检测方法和手段，使其更好地为食品检测工作服务。

[1]董晓尉，陈丽娥，郭跃平.食品检测仪器的应用及展望[J].现代食品，2017（4）：64-66.

[2]李学敏.食品检测仪器设备在食品检测中的应用及展望[J].食品安全导刊，2015（33）：124.

[3]陈林鹃.仪器设备在食品检测中的应用及发展[J].食品安全质量检测学报，2011（5）：239-247.