现代食品分析中常用的仪器分析技术 及发展意义

◎ 李书华，杨伟杰

（河南质量工程职业学院，河南 平顶山 467000）

食品分析是依据物理、化学、生物化学的一些基本理论，运用各种科学技术，按照制订的技术标准，对原料、辅助材料、半成品以及成品的质量进行检验，以保证生产质量优良的产品，同时，帮助生产部门开发新的食品资源、试制新的优质产品、改革生产工艺、改进产品包装和贮运技术，是研究和评定食品品质及其变化的一门学科。它主要包括食品营养成分分析、食品原料、辅料及食品添加剂分析、食品安全分析（有毒有害成分）和食品感官分析等。是传统分析化学与食品科学与工程的有机结合。本文就现代食品分析常用到的各种仪器分析技术进行了研究分析，并对其未来发展趋势进行展望。

1 现代食品分析常用的仪器分析技术

食品分析常用的仪器分析技术包括气相色谱技术、液相色谱技术、紫外可见分光光度技术、薄层色谱技术、电色谱技术和电泳分析技术等，根据被检测食品的性状及物理化学性质可采用不同的仪器分析技术进行分析。

1.1 气相色谱技术

气相色谱（GC）技术主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。它具有用量较少，分析检测速度快的优点，但是在检测的过程中，必须与相关数据进行对比才能得出结论[1]。

气相色谱仪主要由载气系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测器及数据处理系统构成。其中分离系统主要由色谱柱将各个组分分离开；检测器鉴定分离后组分是何种物质，所以气相色谱仪的分离系统和检测系统是仪器的核心。目前常用的检测器有氢火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（TCD）、氮磷检测器（NPD）、火焰光度检测器（FPD）及电子捕获检测器（ECD），各检测器所需载气类型及应用范围见表1。气相色谱技术广泛应用于食品中脂肪酸甲酯分析、农药残留分析、香精香料分析、食品添加剂分析及食品包装材料中挥发物的分析等，气相色谱检测技术需要检测的物质在流动相和固定相之间不断进行互相挥发、溶解或者在解吸过程中相互分离[2]。

表1 气相色谱中常用检测器表

1.2 液相色谱技术

高效液相色谱（HPLC）法是用高压输液泵将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，经进样阀注入供试品，由流动相带入柱内，在柱内各成分被分离后，依次进入检测器，色谱信号由记录仪或积分仪记录。

色谱仪的关键部件是色谱柱，所以高效液相色谱可通过减小填料粒度和柱径来提高柱效。高效液相色谱的适用范围是分离沸点高、热稳定性差、相对分子量比较大及有生理活性的物质，在食品行业中广泛应用于核酸、肽类、内酯、稠环芳烃、高聚物及抗氧化剂等物质的检测和分析。

1.3 分光光度技术

分光光度技术是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的一种分析技术。在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与不同波长相对应的吸收强度。如以波长为横坐标，吸收强度为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。用紫外光源测定无色物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。包含紫外光区与可见光区的测定方法为紫外-可见分光光度法（UV-VIS），与其他检测方法相比，这种检测方法具有操作简便的优势[3]，可以有效地测定物质的最大吸收波长，采用比色法可对物质含量进行测定。除紫外光区、可见光区外，分光光度法应用的光区还包括红外光区。使用分光光度计时除应定期对所用的仪器进行全面校正检定外，还应于测定前校正测定波长。分光光度法广泛应用于食品中各种营养成分分析，如碳水化合物、蛋白质、氨基酸及维生素的测定，也常用于食品中有害残留物质的分析。可利用分光光度技术测定的食品各营养成分及分析方法见表2。

1.4 原子吸收光谱技术

原子吸收光谱技术（AAS）是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量的分析技术，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的分析技术。此分析技术是20 世纪50 年代中期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型仪器分析技术，在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护和材料科学等各个领域有广泛的应用。该分析技术主要适用样品中微量及痕量组分分析。食品加工过程中，可能出现农药和重金属残留，通过原子吸收光谱检测法可有效了解食品中农药和重金属残留超标等问题[4]。原子吸收光谱法具有选择性好（即干扰少）、检出限低、准确度高、分析速度快以及应用范围广等多种优点，但也有一定的局限性，如样品前处理比较麻烦、对于多种元素只能逐个分析、设备投资及检测费用较高以及对于稳定性较强的化合物检测效果不好等。

表2 食品中常用营养成分的分析表

1.5 气体传感器分析技术

气体传感器，俗称电子鼻，是将气体成分和浓度信息转化为人、仪器和计算机所能使用的信息的装置。气体传感器可检测有毒或爆炸性气体，具有无损、快速检测的优点，被广泛应用于现代生活中，如室内污染物的检测、食品和粮食中微量物质（防腐剂、霉菌等）的检测等。气体传感器检测结果非常准确，涉及化学、物理、数学和计算机等多个学科，其应用广泛，其中红外传感器适用于监测几乎所有种类的气体。气体传感器具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖氧气、环境干扰因素少及使用寿命长等优点，逐渐成为未来市场的主流。刘辉等就利用电子鼻测量系统对鱼粉气味信号进行采集，通过主要成分分析法对鱼粉样本的新鲜程度进行电子鼻数据聚类分析，区别鱼粉样本不同新鲜度[5]。

2 发展现代食品仪器分析技术的意义

在食品成分分析、定性定量分析、安全性分析及添加剂等物质的分析方法中，最常用是仪器分析。仪器分析是一种通过探针、传感器、放大器、分析转换器等直接或间接地利用物质各种性质（如物理、化学、生理等性质）转化成人可以感受的已知的物质组成、含量、分布或结构等信息的分析方法，也可以说仪器分析是利用各学科的基本原理和电、光、精密仪器制造等先进技术，探索物质化学特性的一种分析方法。因此，仪器分析是一门综合性较强的学科，体现了学科交叉性和科学技术的高度结合性。现代仪器分析应用了分析化学的各种新理论、新方法和新技术，成功地将光谱学、量子科学、傅立叶变换、微积分、模糊数学、生物学、电子学、电化学、激光以及计算机和软件应用于现代分析仪器，发展出了原子光谱（原子吸收光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱）、分子光谱（紫外、红外、质谱、核磁共振及荧光光谱）、色谱（气相色谱、液相色谱）、分光光度法、激光光谱、拉曼光谱、流动注射分析、极谱法和火焰光度法等现代仪器分析方法。现代分析仪器具有灵敏度高、选择性好、检出限低及准确度好等优点，因此，作为食品分析工作者，应时刻关注现代分析仪器的技术发展，把握技术发展最新动向和趋势，才能将现代分析仪器更好地投入食品分析及检测工作中。

3 结语

科学技术的发展、生产需求的增长和人民生活水平的提高，对食品分析方法提出了更高的要求，为了适应社会发展，食品分析检测方法势必会日趋先进和现代化，而这些都依赖于仪器分析学科的发展。选择合适的检测分析技术在食品分析中的尤为重要，食品检测人员在检测过程中一定要熟悉各种食品检测技术，必要时应采取联合检测的方式来保证整个检测结果的准确性和科学性。