仪器分析法在食品检测中的应用探究

黄敏超

摘  要：近年来在社会各行业快速发展的背景下，人们生活水平提升，也逐渐重视食品安全问题。因此食品安全检测工作越来越重要。

物理、化学、生物等科学技术的研究进展，使得食品检验分析设备及检测技术得到了新的发展，仪器分析法已经成为食品检测技术的重要手段之一。在本研究中针对仪器分析法进行分析阐述，并详细分析了该技术在食品检测的具体应用。

关键词：仪器分析法;食品;检测;应用

在当前信息技术和儀器分析技术的发展下，研究人员利用检测技术营造了良好的食品安全环境，不断提升了食品安全的分析能力，在开展食品分析时，仪器分析法在整个食品分析领域中所占比例日渐增长，也成为了当前食品分析领域中的重要技术支持。通过精密的仪器设备，对食品进行全面、细致、严格的检测，获得有关数据，进而达到衡量食品安全的目的。

1 仪器分析法概述

目前光谱分析法芯片法，核磁共振法，质谱，色谱分析法等是国内常使用的仪器分析法。这些方法中光谱法能够结合物质的光谱，对物质类型和化学构成含量进行准确测定，通过物质吸收辐射和电磁反射辐射能量与被测物质相互作用，产生出能被检测的信号来实现的，具有分析速度快、操作简便、灵敏度高等特点。光谱分析法是食品安全领域中的重要检测方法。电化学法是溶液中对物质电化学性质和规律分析的重要分析法，该方法具有较强的灵敏度，准确度，而且在测量范围上较广，仪器使用操作简单，能够准确实现物质含量的定量、定性分析，生物芯片技术具备高通量，微量化等特点^[1]，也是近年来新型的技术。目前该技术在食品安全领域中的适用性越来越广，该技术是将待测目标物与DNA探针进行杂交，在借助精密扫描仪器的作用下可通过计算机对杂交后的信号进行分析研究，获得有效信息并完成数据整合。核磁共振是基于原子核吸收的电磁能能使其分裂发生跃迁并产生共振现象的波谱技术，是一种高效准确且对样品没有损坏的现代仪器分析法。在食品安全检测领域广泛应用。色谱分析法是结合多种混合物中目标物性质结构差异，能够利用固相停留时间与其他物质进行分离达到最终的检测效果，具有较强的灵敏度和准确度，且分析时间较短，也是目前食品安全领域中的推荐方法之一。质谱分析法是利用运动离子在电场和磁场中偏转原理进行分析检测的技术，分离效果好，检测灵敏度高，在实际检测中通常与色谱分析法联用对食品进行检测分析，非常适用于农药残留的检测。

2仪器分析法的类型

2.1光谱分析法

紫外可见分光光度法是通过测定波长为200-800纳米之间分子吸光度，进一步来实现物质含量的定量、定性分析，该方法操作比较简单，而且具有方法稳定，灵敏度高，能够在食品安全领域中实现广泛利用，可用于重金属（锌、铜）、添加剂（硝酸盐、亚硝酸盐）、营养成分（可溶性蛋白质、多糖）等多个食品项目的检测。

原子吸收光度法也是一种常见的痕量物质分析法，能够结合原子结构，分为三种方法，包括火焰原子吸收法，石墨炉原子吸收法以及氢化物的原子吸收法，该方法具有较广的测量范围，而且在检测过程中仅需要少量样品，具有较高灵敏度，目前利用该方法可实现对铁，锌，铅等高达70种元素的检测。与此对应的原子荧光分光光度法是近年来应用较广的痕量分析技术，通过对荧光发射强度测量实现元素的定量定性分析，具有检出限低，灵敏度高等多个特点。使用氢化物法能够对铅，砷等元素检测无基体干扰，能够提高检测的抗干扰性能，进而实现多种元素同步检测，显著节约检测的时间和成本。在食品领域中红外光谱法同样具有显著的优势，在目前食品安全领域中常使用中红外检测以及近红外检测。通过红外光谱法可以直接对食品进行无损检测，而且检测效率较高，成本较低，污染程度较小。可以对肉类、食用油、乳制品、酒类等品种的安全性及组分含量进行分析，通过分析油样光纤，还可以确定食品是否掺假。

拉曼光谱法，该方法无需进行样品前处理，可直接利用样品通过光纤探头或者石英进行测量，利用拉曼图谱能够准确进行食品中某种物质结构信息的定性分析，同时还能够检测部分物质的定量分析。目前利用该方法，在食品安全领域检测中基本可实现快速无损检测。高频电感耦合等离子体发射法具有低检出限，高精密度，适用性广等特点^[2]，同时还能够实现不同元素同步测定，目前在微量元素检测中该方法具有较广的适用性。

2.2电化学分析法

在食品安全检测中相比其他方法来说，电化学法也是十分重要的。

由于实际测量的离子化合价较低，在检测过程中受到一定限制，同时测量化学电极电位值时很容易受到外界环境温度等条件的影响，进而导致曲线出现偏差，稳定性较差。近年来，随着电化学分析法技术水平逐渐提升，能够弥补过去在检测中存在的缺点，不断提升检测效率水平，比如阴极和阳极溶出伏安法，能够对生活饮用水中无机铅、砷以及镉等重金属元素进行检测，对于食品中铅含量检测可以采用单扫描极谱法的方式，该方法在检测分析农残、保健食品等方面中也发挥着极大的作用。

2.3生物芯片技术

随着当前生物技术的发展，尤其是生物分子技术，从一定程度上也拓宽了生物芯片的应用，当前生物芯片可用于营养学，转基因学，微生物独立学等多个领域中^[3]。生物芯片包含细胞，蛋白质，基因，组织芯片等多种类型，但其中应用比较成熟的是基因芯片，采取微加工的方式能够将特定系列DNA片段高密度有规律的排于固定载体中，这些载体可以是玻璃或者硅等物质，进而制好的芯片中包含大量的基因信息，将所标记过的基因芯片和经过预处理后的样品杂交融合，进而检测各分子杂交的信号强弱程度。通过相关软件完成数据筛选、分析和鉴定，获取样品分子的数量和序列信息。利用该方法能够判断食品是否存在转基因，同时利用金芯片在食品安全领域检测中具有自动化，高效性以及专业性，特异性等特点。

2.4核磁共振技术

核磁共振技术也是近年来使用较广的无损检测技术，能够准确进行有机化合物结构的分析以及动力学研究。核磁共振技术具有多种优点：可对样品进行定性定量分析，在检测过程中保持样品的完整性，定量检测过程中无需标样，检测结果准确、重复性高，且不受操作人员的技术和判断影响。在食品中碳水化合物，蛋白质，脂质水分等物质检测中实现广泛应用。利用核磁共振技术也应用于对掺假不同成分的牛乳、掺假低价值油的橄榄油、掺假的米、蜂蜜、红酒等进行检测，可对这些食品的掺假成分进行有效鉴别^[4]。但相对其他方法来说检测成本及技术要求较高。

2.5色谱分析法

色譜分析法包括气相，液相，离子色谱法这三种类型，其中气相色谱法是将气体作为流动相，该色谱法具有较高的分离效果，而且具有良好的样品的选择性，在使用该方法时所需样品较少，能够实现同组份同步分析，该方法主要适用于水中或者食品中有机氯等多种农药测定，婴幼儿乳品中脂肪酸测定，白酒甲醇含量测定等。相对来看，高效液相色谱仪，该仪器检测运行效率较高，而且所需时间较短，灵敏度高，主要适用于一些高沸点，极强性大，分子大且稳定性较差的物质分析，也是目前在食品领域中的重要检测方法。比如能够用于检测食品中着色剂，黄曲霉素含量，防腐剂，安塞蜜等多种物质的测定，同时还包括乳制品中三聚氰胺的测定。离子色谱法是借助离子交换，能够对共存的阴、阳离子进行定量、定性分析，并实现不同离子的分离，具有高效性和连续性，高灵敏度等特点。离子色谱可用于食品中亚硝酸盐、溴酸盐及糖的检测分析，也适用于测定水溶液中低浓度的阴离子。

3仪器分析法在食品检测中的具体应用

目前在现代食品检测中仪器分析法发挥着重要作用，选择合适的仪器分析法能够准确开展食品中不同物质含量和种类判断分析，更好的掌握食品的成分并判断其是否符合国家标准，为消费者的健康做好保障。

3.1食品中重金属污染的检测

当前随着社会快速发展的背景下，食品中经常会面临一些重金属污染的问题。未经处理的工业“三废”中含有的重金属成分会渗入地下，通过生态系统进入人类生产生活中，此外在食品加工，包装，储存等各个环节中均会受到重金属的污染。例如铅、镉、铬、砷等重金属。重金属相比其他的有机化合物来说，其给食品带来的污染程度不同，这种重金属成分稳定，能够在人体中长期富集，在环境中极不易降解，没有专业的仪器设备很难准确的检测到是否超标。如果长时间食用被污染的食物，这些重金属在体内积聚程度超过人体耐受限度，就会产生多种健康问题，进而导致人体产生严重疾病，比如日本由于镉污染导致的骨痛病，以及由于汞污染导致的水俣病。因此，对“三废”处理后再排放和在食品生产全过程做好重金属污染防范工作至关重要。

针对重金属在定量检测过程中传统使用的方法，包括紫外可见分光光度法以及原子荧光法，原子吸收法，电感耦合等离子质谱法，x射线荧光法等。其中也有一些检测比较快速的方法，包括电极法，酶联免疫吸附法^[5]，比色法，试纸法等。根据国家检测标准，2017年颁布的食品安全国家标准中对于重金属的限量有明显规定。对检测结果进行判断，为市场监管部门提供技术支撑，经监督管理从源头上杜绝重金属污染食品流入市场，进而能够使消费者实现安全饮食。

3.2 食品添加剂的检测

在当前视频加工过程中普遍会使用一些食品添加剂，利用该物质能够从地产度上改善食品的色香味，同时在加工过程中为能够提高食物的保鲜和防腐能性能，加入了天然或人工合成的防腐剂或保鲜剂^[6]，根据研究表明目前国内共有23类食品添加剂，共计2000多种。由于近些年食品添加剂的不合理使用及过剂量添加，发生了瘦肉精、三聚氰胺和苏丹红等事件，导致人们谈食品添加剂“色变”。因此为能够合理使用食品添加剂，检测机构需要对样品进行前处理，比如可以采用分子印记法或者固相萃取法，液相萃取法等，将待测组分有效分离，通过分子光谱、离子色谱法、色谱技术、色质联用等技术手段进行检测，准确分析添加剂的含量，进而判断该食品是否严格按照国家标准使用添加剂。离子色谱法以及高效液相色谱法，这两种方法具有操作简便而且响应速度快等优势，能够用于食品中防腐剂，着色剂以及抗氧化剂等多种添加剂的检测，进而为食品安全检测提供重要的技术支持。

3.3 农产品的检测

现代农业生产过程中，农药是重要的生产原料，通过合理的使用能够降低农作物在种植和生产过程中受外界不良因素的影响，提高农作物的质量和产量。由于受到市场不法商人利益的驱使，农户为提高农作物的产量，在农作物种植过程中使用过量的抗生素农药，这些农药在短时间内无法完全降解，且部分农药甚至还会残留于农作物的表面，导致农作物的农药残留量高于国家检测标准，尤其对于一些稳定性良好的农药来说会在土壤中留存几十年。种茶区在禁用滴滴涕、六六六多年后，在茶叶中仍可检出滴滴涕及其分解产物和六六六。

针对农产品在检测过程中常使用的农残，包括有机氯，有机磷，氨基甲酸酯等，可通过气相色谱法或者气质联用高效液相色谱法或高效液质联用等多种方法完成定量和定性分析。运用生化检测法、酸抑制法、生物传感器等方式进行快速检测，比如电化学法中的安培检测技术，能够实时检测农残，结合电极的信号做出快速响应，应用仪器分析法能够扩大农产品中农残的检测强度，对于有效监督市场农产品来说是十分重要的。

4 小结

总而言之，食品安全一直是国内和社会领域高度重视的问题，只有确保人们的饮食安全，才能够提高社会治安稳定，为保障人们生活中食品安全性，可以借助多种现代仪器分析技术，进行食品品质，质量生产过程和科学研究等各环节的分析，进一步提高食品安全检测领域中一些有毒有害物质检测的准确度和实时高效性，同时随着信息技术和仪器技术的发展，未来在食品安全检测领域中还需要不断开发和技术更新过程，需要依靠更高精密度、更高分辨率、更高灵敏度的仪器。随着国家在现代仪器分析技术资源、人力和物力的投入，更加精确的新技术新方法的不断推出、使用和优化，将确保食品检测的可持续性发展。

参考文献

[1]  Luo Y，Bhattacharya BB，Ho TY，et al.Design and optimization of a cyberphysical digital microfluidic biochip for the polymerase chain reaction[J].IEEE T Comput Aid D，2015，34（1）：29-42.

[2]  石景燕，李振海.电感耦合等离子体发射光谱法在化学分析中的应用[J].河北电力技术，2003，22（z1）：43-44.

[3]  张华，王静，生物芯片技术在食品检测中的应用[J].生物信息学，2004（3）：43-48.

[4]  刘威，刘伟丽，魏晓晓，等.核磁共振波谱技术在食品掺假鉴别中的应用研究[J].食品安全质量检测学报，2016（11）：4358-4363.

[5]  骆新峥.食品中常见的重金属污染及检测技术研究进展[J].质量技术监督研究，2010，6：39-43，49.

[6]  国家卫生和计划生育委员会.GB 2760-2014 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准[S].北京：中国标准出版社，2015.