高效液相色谱法在食品检测中的应用研究

俞凯龙

食品安全直接关系到人民的身体健康和生命安全，食品检测在食品安全监管中发挥了至关重要的作用。高效液相色谱法是食品检测的常规手段之一，发展于20世纪60年代末。它是在经典液相色谱基础上引入了气相色谱的理论，在技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，具有速度快、效率高、灵敏度高、操作自动化等特点。本文介绍了高效液相色谱法的原理、基本构件，并把它与气相色谱法进行了比较，最后讨论了其在食品检测中的应用。

一、高效液相色谱法相关概述

1.高效液相色谱法的原理。高效液相色谱的分离原理是：在高压条件下，利用样品中的不同组分在固定相和流动相之间吸附、分配、离子吸引、排阻、亲和等作用的差异，在固定相和流动相相对运动时，使各组分在两相中反复受到上述各作用力的作用而达到相互分离。

2.高效液相色谱仪的组成部分。高效液相色谱仪由输液系统、进样系统、分离系统、检测器、数据处理系统构成。输液系统将流动相输入色谱柱，经进样阀注入的样品被流动相带入色谱柱内，进行分离后依次进入检测器，由数据处理系统记录色谱信号再进行数据处理，最终得到分析结果。

输液系统主要由储液器、高压输液泵、脱气机组成。储液器用来存储流动相及清洗液，需要有耐腐蚀的特性，体积一般为1-2L，同时配有溶剂过滤器，防止固体微粒进入仪器。高压泵将流动相持续输入色谱柱，需要满足流量稳定、压力高、耐腐蚀、密封性好等条件。脱气机的目的是去除流动相中的气泡，保持基线平稳。

进样系统的作用是将待分析的样品输送到色谱柱。目前，一般的液相色谱仪采用六通阀进样，利用样品注射器吸入样品溶液，通过定量环固定样品溶液的吸入体积，具有进样准确、重复性好、操作便捷等优势。

分离系统由色谱柱、柱温箱、保护柱构成。色谱柱的柱管材料一般由内部抛光的不锈钢管制成，柱长一般为5-30cm，内径为2-5mm。柱温箱用来维持色谱柱温度的恒定，保持其被测组分保留时间的一致，也可选择适宜的温度缩短分析时间和提高分离度。保护柱为可选消耗品，填充物与色谱柱一致，安装在色谱柱之前，用来收集来自样品、流动相的污染物，延长色谱柱的使用期限。

检测器用于反映组分经色谱柱分离后浓度的变化，形成的色谱峰用以定性或定量，具有高灵敏度、重复性好、线性范围宽、噪音低等特点。常用的检测器包括紫外检测器（UVD）、二极管阵列检测器（DAD）、荧光检测器（FD）、示差折光检测器（RID）。

数据处理系统的功能是处理色谱数据及控制仪器，它将检测器输出的电信号转化成可处理的数字信号，通过处理色谱峰从而对目标物进行定性和定量分析。同时，它还可以控制仪器的运行，如仪器方法的设置、系统的平衡、管路的清洗等，提升仪器的使用效率。

二、高效液相色谱法与气相色谱法的比较

高效液相色谱法的相关术语、理论基础与气相色谱基本一致（如保留时间、分离度、塔板理论等），同样具有高选择性、高灵敏度、分析速度快等特点。二者的差别主要体现在以下三个方面。

1.流动相不同。高效液相色谱法采用液体为流动相，流动相与样品分子存在相互作用。流动相的种类有很多，包括水、有机溶液、盐溶液等，同时可以选择不同比例的多种溶液混合作为流动相，增加了分离的选择性。气相色谱法采用氮气、氦气等气体为流动相，流动相与样品分子之间不存在相互作用，流动相的种类少，对分离的效果影响不大。

2.分析对象不同。高效液相色谱法的分析对象范围较大，适于分离沸点高、热稳定性差、分子量大的有机物，占有机物总量的70%-80%。气相色谱法进样时样品需加热气化，因此不适用于高沸点的化合物及热稳定性差的化合物。目前气相色谱法能分析的有机物约占15%。

3.检测器不同。高效液相色谱法目前还没有高灵敏度、通用型的检测器，分析时需要根据被测物质的性质选择适宜的检测器。紫外检测器是应用最广泛的检测器，适用于对紫外可见光有吸收的化合物;荧光检测器适用于能产生荧光的化合物;示差折光检测器虽然是浓度型通用检测器，但灵敏度较低且对温度和流动相的变化敏感，适用于糖类、高分子化合物。气相色谱法则存在高灵敏度、通用型的检测器，如热导检测器（TCD）、氢火焰离子检测器（FID）。

三、高效液相色谱法在食品检测中的应用

1.食品中添加剂的检测。食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。如果食品生产者为了自身利益，超范围或超限量使用食品添加剂，可能会危害人们的身体健康，因此国家对食品添加剂的种类、使用范围及用量进行了严格的规定。

（1）防腐剂。防腐剂是防止食品腐烂变质，抑制食品中微生物的繁殖，延长食品储存期的物质，经常使用的防腐剂有苯甲酸、山梨酸、纳他霉素、脱氢乙酸等。杨红梅等利用高效液相色谱法测定酱油中10种防腐剂，样品经90%甲醇溶液提取，固相萃取柱净化富集，C18色谱柱分离，结果表明该方法的检出限在1.0-2.0mg/L，线性范围在1.0-100.0mg/L，加标回收率在72.8%-100.9%。

（2）甜味剂。甜味剂顾名思义是赋予食品甜味的物质，常见的甜味剂包括糖精钠、阿斯巴甜、环已基氨基磺酸钠、安赛蜜等。包懿等以乙腈和硫酸铵溶液为流动相，样品组分经过C18色谱柱分离、紫外检测器检测，最终结果显示，5种甜味剂均能基线分离，加标回收率为95.2%-103.2%，线性范围为4-200mg/L，相关系数均大于0.999。

（3）着色剂。着色剂又被称为食用色素，是赋予和改善食品色泽的物质，常见的着色剂有柠檬黄、日落黄、胭脂红、苋菜红等。其中人工合成色素具有色泽鲜艳、着色能力强、化学性质稳定、价格便宜等优点，被广泛应用于食品中，但过量食用会对人体健康造成危害。王婷等采用高效液相色谱法对食品中柠檬黄、新红、苋菜红、靛蓝、胭脂红、日落黄、诱惑红、亮蓝、酸性红等9种着色剂进行检测，样品经超声提取及聚酰胺凈化，结果显示，9种色素回收率达到76.2%-107.1%，方法检出限为0.5mg/kg。

2.食品中营养成分的检测。食品中的营养成分包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、无机盐和水等六大类。不同食品中所含营养成分的种类、含量各有不同，通过对食品中的营养成分进行检测，可以方便人们更合理地进行饮食搭配，科学地选择适合自身的食品，有利于人们的身体健康。

（1）蛋白质。蛋白质为人体提供所需要的能量，是构成细胞、组织的重要组成部分，其基本组成部分是氨基酸，是由20种氨基酸组成的高分子化合物。与其他测定蛋白质方法不同的是，高效液相色谱法是通过前处理将蛋白质水解之后，再对氨基酸的具体构成及含量进行检测。许永等采用高效液相色谱法测定新鲜烟叶中18种游离氨基酸，样品经超纯水提取，以异硫氰酸苯酯（PITC）衍生，利用C18色谱柱分离，18种氨基酸在2-50μg/mL范围内线性关系良好，定量限为0.03-0.10mg/mL，回收率在84.6%-105%。

（2）维生素。维生素是维持身体健康所必需的一类有机化合物，人体自身不能合成或合成量不足，必须从食物中摄取。黄伟志等利用高效液相色谱法测定了功能性饮料中维生素B1、维生素B2，方法检出限分别为0.0028μg/mL、0.00060μg/mL，回收率达到94.12%-98.53%，该方法操作简单，适用于饮料中维生素B1、B2的测定。

（3）碳水化合物。碳水化合物由碳、氢、氧三种元素构成，由于所含氢、氧元素比例为二比一，与水的比例相同，所以称为碳水化合物。食品中碳水化合物主要有两种类型，一种是人体可以吸收的单糖、双糖、多糖等，另一种是人体无法消化的纤维素等。毛善巧等利用高效液相色谱法测定车厘子中果糖、葡萄糖及蔗糖的含量，样品经过80%乙醇溶液提取，通过纳型色谱柱分离，平均加标回收率为99.96%、100.30%、99.26%，RSD分别为1.54%、0.49%、0.48%。

3.食品中有毒有害成分的检测。在动植物的生长过程中大量使用农药和兽药，会引起动植物农兽药残留，再通过食物链进入人体，对人体身体健康造成危害。近年来还发生了一系列在食品中加入非法添加物的事件，比如将苏丹红用于辣椒、番茄酱等食物的着色，在奶粉中加入三聚氰胺从而提高产品的含氮量，这些食品都对人们的身体健康造成了巨大的威胁。利用高效液相色谱法检测食品中的有毒有害成分，对保障食品安全有着十分重要的的作用。

（1）真菌毒素。真菌在生长繁殖过程中会产生次生有毒代谢产物，常见的真菌毒素有黄曲霉毒素、展青霉素、赭曲霉毒素A等，其中黄曲霉毒素具有高毒性和致癌性。黎瑞等建立了免疫亲和柱净化-高效液相色谱法同时测定粮食中黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素B2、黄曲霉毒素G1、黄曲霉毒素G2等8种真菌毒素的检测方法。结果表明，8种真菌毒素的检出限为0.152-100ng/mL，回收率达到80%-104.5%，方法精密度为2.6%-10.2%，是简便、快速、高灵敏度的真毒毒素检测方法。

（2）农兽药残留。农药根据化学结构通常分为以下几类：有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等;常见兽药主要有抗生素类、镇静剂类和激素类药物。刘靖靖等采用高效液相色谱法同时测定食品中吡哌酸、氧氟沙星、环丙沙星、单诺沙星、恩诺沙星、沙拉沙星、恶喹酸和氟甲喹8种喹诺酮类兽药残留的含量。结果显示，回收率达到70.0%-99.5%，RSD为1.0%-8.5%，定量限为30μg/kg。余朝旭等利用氨基固相萃取柱对草莓中的7种氨基酸酯类农药残留进行了净化富集，并结合荧光检测器分析定量。结果显示，7种农药定量限达到0.005-0.008mg/kg，加标回收率达到81%以上，方法简单且效果顯著。

（3）非法添加物。非法添加物指的是国家食品安全标准允许范围之外的物质，由于其未经过科学验证和风险评估，对人们的身体健康威胁较大，常见的非法添加物有三聚氰胺、苏丹红、吊白块、罂粟壳等。曹美萍等采用固相萃取-高效液相色谱法测定辣椒制品中4种苏丹红染料，样品经正己烷超声提取，苏丹红专用柱富集净化，目标物在0.1-5.0μg/mL的范围内有良好的线性关系，检出限为8-15μg/kg。

随着经济水平的日益提高，消费者对食品的要求从吃得饱转向吃得健康，这对食品检测提出了越来越严格的要求。目前，高效液相色谱法已经被广泛应用于食品检测领域，因其具有高灵敏度、分析效率快、高选择性等特点，提供了准确、可靠的数据结果，在食品检测领域发挥着越来越重要的作用。