食品检测中液相色谱技术的应用

2023-08-22陈姗姗刘李婷

农产品加工 2023年13期

陈姗姗，刘李婷，李超，李婧，刘叶

（陕西省产品质量监督检验研究院农副食品所，陕西西安 710048）

随着食品加工技术的不断升级，食品的组成成分逐渐转向复杂化，随之而来的食品检测技术如何创新和发展成为了食品领域的热门话题，而创新食品检测技术就要突破传统检测思维模式，解决传统食品检测手段存在的冗杂问题，提高食品的检测分离效率，降低数据失误。而高质量的技术创新和普及正是推进食品检测发展的重要突破口，可以有效帮助解决食品检测中面临的发展困境。

创新和普及优质食品检测技术，首先是创新普及综合性较强的高质量技术，液相色谱技术由于其在多种检测技术中突出的高效性、适应性、准确性，抵抗不良因素的能力较强，在食品检测中得到了较为广泛的应用，故此发展食品检测技术，重点是发展液相色谱技术。液相色谱技术对混合物不同组分进行分析检测，一方面有效减小了试验人员的计算量，另一方面也有效提高了试验分离测定速率，灵敏度和反应速率较高，保障了检测物质理化指标的精准，具有优异的发展前景和创新可能。

通过文献综述介绍了液相色谱技术，食品检测的定义，并具体论述了其在食品检测多个方面的应用，展示了液相色谱技术所具有的优点，应用特性，最后进行总结展望，具有良好的参考意义。

1 文献综述

1.1 食品检测定义

食品检测是以食品科学和食品安全学科基础为理论指导，以试验技术手段配合试验仪器对食品进行理化指标测定的试验技术，其主要测定内容包括对食品营养成分的测定、对食品添加剂成分含量的测定、对食品有害物质含量的测定、对食品微生物含量组成的测定等。其技术手段包括色谱技术、光谱技术、生物技术等，色谱技术主要包括气相色谱法、高效液相色谱法、免疫亲和色谱法等；光谱技术主要包括红外光谱和荧光光谱等；生物技术主要包括PCR、生物芯片技术、生物传感器技术等。

1.2 液相色谱技术定义

液相色谱技术是色谱技术的分支，是现代物理化学分离方法之一，其原理为不同物质组分在固定相和流动相间存在较大的分配系数或吸附系数的差异，不同组分间发生重新分配，进行多次吸附脱附，溶解挥发过程，发生相对运动，实现分离，随后通过整合，计算得到成分含量，实现测定[1]。

液相色谱技术根据其分离机理可分为吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱、凝胶色谱法，相较于气相色谱技术，液相色谱的固定相较多，分离范围更大，不需要加热作为使用条件，样品制备过程更加简单。

20 世纪60 年代，基于经典色谱大，高效液相色谱开始发展，由于其填充颗粒较小，流动相需要高压进行输送，又称高压液相色谱，更适用于沸点较高、挥发性较差的有机物分离[2]。

液相色谱技术现今发展较为成熟，试验应用中灵敏度、便利性较高，所需样本含量较少，检出限低，在食品检测中应用广泛，对于部分样本，单独使用即可满足检测需求，对于较为复杂的样本，也可联合其他技术，如液相色谱-质谱技术等[3]。

1.3 发展液相色谱技术的意义

民以食为天。食品事关国家农业、渔业、轻工业等多行业发展，食品检测关系到食品监管，对国家整体发展和人民社会生活具有根本影响，发展液相色谱技术能加强食品检测的应用力度，改善我国食品市场发展行情，规范食品中对营养成分和有害成分，微生物等法治指标，营造良好市场环境，保障食品安全[4]。

2 食品检测中液相色谱技术的应用

2.1 营养成分

2.1.1 糖类

作为大部分食品的主要成分和人体维持生命活动所需能量的主要来源，主要构成元素为碳、氢、氧，糖类是多羟基醛酮及其缩聚物，部分衍生物的总称，其摄入量对人体健康具有较大影响[5]。

相较其他必需营养物质，糖类的食品检测难度较大，结构中缺乏产色官能团，极性较强，且分解速度较快，易受外界因素干扰，造成设备灵敏度较低，误差较大，损耗成本增加。

而科学运用液相色谱技术对糖类各组分进行快速分离，分类检测，可以大大降低其所受自身因素和外来因素的干扰，达到检测实时性和可靠性的目的，但在试验检测中也要注意干扰成分的存在及去除[6]，以烘焙食品中的糖类物质检测为例，高效液相色谱-电雾式检测器法可在较短时间内同时对烘焙麦芽糖、葡萄糖、果糖、乳糖等进行定量分析，且准确度较高，大大降低了所需成本。

2.1.2 蛋白质及氨基酸

蛋白质及氨基酸构成了人类多种生理功能的基础，食品中蛋白质及氨基酸含量的比例对食品营养成分具有较大影响。对于蛋白质的检测[7]，高效液相色谱法对于沸点较高、受热不稳定物质的检测重现性较好、准确度高的优势，近年来其在企业的蛋白质检测中具有更广泛的应用，用于牛奶伪劣检验，如我国学者魏秀莲等使用高效液相色谱法检测牛奶乳制品中三聚氰胺的含量方法研究。

但不可避免的是，其在技术层面依旧存在明显缺点，对于分子结构特性相似度较高的蛋白难以完全分离，且其流动相应用有机试剂，检测成本较高，对生命体和环境有一定毒害性。

2.1.3 脂质

脂质不仅是重要的储能物质，也对动植物生命体的发育发展具有重要意义，根据国际脂分类，脂质被分为8 类，分别为脂肪酸类、甘油酯类、鞘脂类、糖脂类、异戊烯醇类等[8]。

以磷脂为例，作为细胞膜的主要成分，磷脂关系到细胞信号传导、结构功能等，也可改善记忆力，减少癌症发生，降低心血管疾病发生可能，但其种类众多，难以定量分析，而高效液相色谱技术的结合应用则很好地解决了这一问题。

我国学者赵琦琰利用高效液相色谱-蒸发光检测器成功测定了花生中的磷脂成分，取得了突破，对于高效液相色谱技术脂质的检测具有重要意义。

2.1.4 维生素

维生素虽然不构成人体组织，也不为机体提供所需能量，其含量微小，却对生命体的生长发育具有重要的调控作用，维生素长期的缺失，机体摄入不足，容易造成严重疾病，危害身体健康。

食品检测中维生素的测定一直以来都是技术难点，其含量小，从纳克级别至毫克级别存在明显跨度，基团复杂，难以提取，试验条件的失误极有可能对维生素结构性质造成破坏，丧失其生理功能，从而缺乏检测的有效性，且操作费时、成本高昂[9]。而在对维生素进行酶解、固相萃取浓缩的预处理后，采用二维高效液相色谱-荧光检测法进行定量分析，则可以很好地解决这一问题，提高维生素的纯度和浓度，保证其在高效液相色谱仪的灵敏度范围，不仅保证了维生素的结构稳定性，且可重复性较好，准确度较高。

2.2 食品添加剂

2.2.1 甜味剂

甜味剂作为改变食品品质和风味的食品添加剂的一种，其生产价格低廉，加工流程简单，是食品销售的重要决定因素，在食品加工中具有着广泛的应用[10]。但保证其良好风味的同时，含量如果得到不良调控，便会对人体生命健康造成损害，故此，适宜含量范围需要食品检测的验证，利用液相色谱技术快速测定甜味剂添加状况，对于糖精钠和阿斯巴甜等物质，检测误差必须小于5%，以饮料和红酒中甜味剂阿斯巴甜的测定为例，以乙腈和水作为流动相，得到了较为准确的标准曲线和较高的回收率，可见高效液相色谱技术具有较为明显的优势[11]。

作为液相色谱技术中主要检测甜味剂的方法，阴离子交换色谱法分离甜味剂离子时，相配的酸性溶液和反相色谱柱可达到更好的分离效果。

2.2.2 防腐剂

食品防腐剂是食品保鲜的重要流程之一，其有效控制了食品的腐败进度，避免了食品加工中产生的贮藏损失，但食品防腐剂组分复杂，其含量的多少如甜味剂一般，需要在市场法规的标准监管之下，其含量的控制需要符合食品检测理化指标范围。我国规定范围内防腐剂含苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸钾、丙酸钙等30 余种。

以灵芝产品的食品防腐为例[12]，其苯甲酸，山梨酸含量通过液相色谱技术测定，达到了95.7%的回收率，精密度良好，RSD 为5%，得到了良好的线性关系，是行之有效的检测方法，避免了干扰峰的影响，发挥了灵敏度较高、重复性较好的优势，且误差较低，在保证食品质量的同时，保障了人体健康。

2.2.3 香料

添加香料是提升食品香味重要的途径，食品香料的添加往往会在一定程度上掩盖其他含量较低的异味，给予消费者更好的享受，但这样的优点也给不法商家带来了违法契机，为了节约生产成本，违规过度使用香料，对食品本质进行掩盖，隐瞒其新鲜程度，严重威胁食品安全。

而应用液相色谱技术加大对香料物质的检测正是防止危险食品流入餐桌的必经之途，对其成分含量进行定量定性分析，确保其在正常范围内，且对其他组织无毒害作用，保证消费者权益。

2.2.4 色素

为了达到具有良好色泽，刺激消费者购买欲望的目的，商家使用食品色素改善食品色泽逐渐成为生产常态化。按照色素获取来源，色素分为人工色素和天然色素，其添加含量需要受到市场监管，进行食品检测，其中液相色谱技术主要应用与人工合成食品色素含量的测定中，对人工合成色素和天然色素进行区分C18柱分离梯度洗脱系统是主要模式。

首先是对食品样本以超声波技术和液相色谱技术协同快速分离提取，再以氨水、乙醇混合溶液作为流动相进行处理，与标准值做出对照，确定该食品中色素含量是否在国家标准色素含量范围内，保证食品安全。

2.3 有害物质

对于食品中有毒药物残留含量的检测，是评估食品安全的重要指标。过多的农药、兽药残留以食品途径摄入是威胁机体生命健康的因素之一。运用液相色谱技术对农药和兽药的各成分分离和检测，评估其含氨基甲酸脂类农药和有机磷农药的含量，抗生素、杀虫剂和寄生虫类药物含量，从而判断其食品安全。

2.4 微生物

作为食品腐败的主要原因之一，微生物含量的控制决定了食品质量与安全，由于其生长繁殖速度较快，不同阶段分析难度较大，检测面涵盖化学结构、代谢成分含量等多个方面，需要食品检测技术既具有定性分析，又必须具有定量分析，一方面对其含量、品质进行测定；另一方面对其微生物种类、代谢途径做出判断。液相色谱技术则为定性定量分析提出可能，其对病原微生物和有益微生物进行有效区分，并对菌落总数和分布状况实时检测，以此为依据判断食品品质，保证食品食用要求[13]。