微柱高效液相色谱法在食品检测中的应用

2023-09-20钟庆媚

食品安全导刊 2023年6期

钟庆媚

（广西玉林市博白县食品药品检验所，广西博白 537600）

食品工业作为国民经济的支柱，跟随科技的进步与人们生活水平的提升迎来了全新的发展[1]。受人们日益提升的生活需求影响，食品的种类愈发丰富，与此同时食品质量安全事件发生的频率也不断提高[2]。以食品添加剂为例，该物质可以有效延长食品的保质期，并对其品质予以优化。大多食品配料表中都存在添加剂[3]。添加剂是现代食品产业中不可或缺的物质，在应用时需保障其安全性。如果违规使用食品添加剂，就会导致食品安全事件频发[4]，如“三聚氰胺奶粉”“染色馒头”等。所以，食品安全检测的重要性越来越受到社会的关注[5]。

1 微柱高效液相色谱法

1.1 简介

液相色谱法是以液体为流动相的色谱法，高效液相色谱法是基于液相与气相结合发展的新型分离分析技术，其具有分析效率较高、检测灵敏度较好、可适用于多种样品检测等优势，被广泛应用在各种领域。但是，在高效液相色谱的应用过程中，消耗流动相较大且溶剂常存在毒性，尤其是无法采用单项分离分析法进行复杂样本的良好分析。为改变这一状况，提出了优化高效液相色谱法的色谱柱柱效，应用填充粒径较小且非常紧密的微柱高效液相色谱法，其低内径柱能高效完成纵向弥散的控制，减少峰展宽效应，使整个过程的分析时间缩短，检测灵敏度提高。同时，微柱高效液相色谱法还可分析量很小的试样，从而减少了流动相损耗，有较好的环保意义。

1.2 原理

微柱高效液相色谱法的机理是在高压环境条件下，待检食品的溶质迭代交换于固定相、流动相，交换过程中，溶质的分配系数、吸附能力等存在差异，受该差异影响，溶质进入检测器的时间不同，即实现溶质分离。而根据固定相的不同，可分为微柱高效液固色谱、微柱高效液液色谱和微柱高效键合相色谱。

1.3 组成

微柱高效液相色谱仪的基本组成结构包括输出泵、进样装置、色谱柱、梯度冲洗装置、检测器以及微机控制单元。输出泵的主要功能是在高压下连续不间断地向色谱柱输入溶剂，以进行试样组分的分离。进样装置分为注射器阻隔层、阀、自动进样装置等3 个模块。色谱柱的主要功能是分离试样组分。梯度清洗又被称为溶剂程序，其功能和气相色谱中的程序升温较为类似，主要是通过不断调节或清洗溶剂结构，以优化较复杂待测试样的分散率，缩短分析时限和调节峰形。检测器分为紫外吸收检测器、荧光检测器、电导检测器和拆光指数检测器。其中应用性最广的是紫外吸收检测器。数据处理与微机控制单元应用的是现代化计算机设备。

1.4 优点

由于微柱高效液相色谱法的色谱柱从常规柱变为微柱，随着柱内径的缩小，微柱高效液相色谱法呈现出的优点包括：①可应用于量极少的试样，特别适用于贵重样品与具有生物活性的样品分析；②色谱柱内填充固定相的用量大幅减小，为常规液相色谱仪的10%，简化了填充过程并减少了分析成本，有利于选择与调整固定相；③流动相用量大幅减少，为常规液相色谱仪的10%，环境污染较小，具有较好的环保作用；④微柱跟随内径缩小减少了固定相用量，降低了柱阻力以及流动相输送压力，减少了分析时间，增强了柱效；⑤微柱流动相仅应用极低流量，易与质谱或核磁共振波谱构成联用系统，也易与其他微柱高效液相色谱柱组成二维微柱高效液相色谱偶联体系。

1.5 要求

微柱高效液相色谱法的实际应用过程中，为实现微柱高效液相色谱的理想分离，其要求如下。①微柱高效液相色谱为凸显出柱外效应、柱效下降效果以及高柱效优势，丧失了常规柱的“无限直径”效应，需加以注意。②因为微柱样品容量下降，导致常规液相色谱进样技术的应用被影响，需采用对应措施加以应对。③因进样量减小导致试样从微柱洗脱出的浓度较低，需应用高灵敏度检测器展开检测。④通过较高的实验技能制作高柱效与选择性的微柱。⑤由于微柱流动相所应用流量较小，需采用高精度、稳定性与低流量的高压输出泵。

2 微柱高效液相色谱法在食品检测中的准备工作

由于微柱高效液相色谱法检验待测食品试样时，样品溶液与流动相内具有较小的颗粒物，且色谱柱内腔面积较小，填充物也较细，因此非常容易在检验过程中出现色谱柱内部被小粒子阻塞的情形，所以必须先对检测试样进行过滤处理，以除去其内存的杂物。然后对试样流动相进行脱气处理，以避免产生、泄漏泡沫，同时保证了输出泵和探测器的正常、稳定工作，使后续测试工作能够顺利进行。而针对低沸点溶液，选择抽气法或煮沸法予以处理，并注意溶剂挥发导致的组成变化。通过超声处理试样防止对溶剂组成产生不良作用，处理时间约为0.5 h，过程中应避免溶剂瓶与超声槽接触，防止发生破裂情况。除此之外，还需加强检查微柱高效液相色谱法检测器柱压与排气泡，保证检测结果的精准度。

3 微柱高效液相色谱法在食品检测中的应用

3.1 微柱高效液相色谱法在食品营养成分检测中的应用

3.1.1 氨基酸检测

氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，通过测定食物中的氨基酸就能够掌握其蛋白质类营养素的具体数量，从而确定该食物的营养价值。氨基酸能够在酶的影响下进行降解，构成全新的生物分子。例如，采用微柱高效液相色谱法可有效降低酶的催化作用，精准地检测出猪肉松中富含的氨基酸，应用效果较好。

3.1.2 糖分检测

人体可以通过摄入糖类物质获得能量，多数食物中都有糖分存在，且占比较大。糖类物质的类型主要包括单糖、多糖，其中较为常见的糖类物质为果糖、葡萄糖、淀粉等。但在常规的检测条件下，该类物质极易发生分解。以马铃薯为例，通过应用微柱高效液相色谱法，可有效抑制淀粉的分解，实现马铃薯糖分的准确检测。

3.1.3 维生素检测

人们一旦缺少某一类维生素，会导致身体发生不良状况。例如，缺少维生素A 会导致夜盲症；缺少维生素B 会引发口腔溃疡；缺少维生素C 会引发慢性贫血；缺少维生素D 会导致佝偻症等。由此可见，维生素在某种程度上直接决定着人们身体的机能维持情况。传统的维生素测定是先萃取出食物中含有的维生素，再进行测定，此类方式无法完全萃取出食物中含有的维生素，而且极易在萃取过程中丧失部分维生素，测定结果精确程度较低。利用微柱高效液相色谱法，可准确检测出胡萝卜中的维生素B，且检查误差较小，检测效果较好。

3.2 微柱高效液相色谱法在食品添加剂检测中的应用

食品添加剂可延长食品保质期、提升食品质量，一般指的是为实现保鲜、防腐等目的在食品生产加工过程中加入的天然、合成物质，如防腐剂、甜味剂等。一般而言，天然的添加剂对人体是无害的，而人工合成添加剂中通常需要应用一些化学物质，这些化学物质可能存在一定的毒性，若不限制其在食品中的用量会严重损害人体健康。由此可见，食品添加剂的检测意义重大。

3.2.1 防腐剂检测

常用的防腐剂包括生物、酸性以及酯型3 个类型，主要成分一般为山梨酸和苯甲酸，通过添加防腐剂可以有效延长食品的储存时间，使其不易腐烂，但是大量防腐剂的加入会严重伤害人体健康。通过微柱高效液相色谱法可以同时检测出食品防腐剂中的山梨酸与苯甲酸，检测过程较为简单且结果准确性高。

3.2.2 甜味素检测

无论是天然的甜味素还是人工合成的甜味素，都能实现增加食品甜度的作用。常用的食品添加甜味素包括甜蜜素、安赛蜜、糖精钠等人工合成的甜味素，具有生产简便、生产时间短、生产成本低的特点，但安全性较差，如果添加量超标会导致人体机能受损。通过充分利用微柱高效液相色谱法可较好实现食品中多种甜味素成分的定性、定量检测。例如，微柱高效液相色谱法可检测出甜味素中芳香烃以及多环芳烃的含量，且检测效率高、准确性好，有利于保障食品安全。

3.2.3 抗氧化剂检测

抗氧化剂可以有效改善食品的变质情况，是食品产品加工过程中的关键组成部分。在当前对食品产业需求量持续增加的大背景下，自然产生的抗氧化剂根本无法满足产品需求，所以大部分食物中使用的都是人工合成的抗氧化剂。常见的人工合成抗氧化剂有钠盐、丁基羟基茴醚等。如果加入的抗氧化剂剂量超标则会对人体器官功能产生不可逆转的影响。通过应用微柱高效液相色谱法，可以精确测定出食物中加入的各种抗氧化剂，如食用油中的抗氧化剂，且测量误差较小。

3.2.4 色素检测

食品中添加色素能够有效优化食品颜色。因为天然色素的成本太高且稳定性较差，食品生产加工过程中通常加入人工合成色素，该色素具有简单易得、成本低廉的优点，被广泛应用在食品加工过程中，但添加量超标会对人体造成不良影响。微柱高效液相色谱法可有效测定出果蔬汁饮料中的番茄红素，且回收率较高，检测效果较好。

3.3 微柱高效液相色谱法在微生物及其代谢检测中的应用

当食品中的微生物及其代谢物含量超标时，人体健康会受到威胁。通过微柱高效液相色谱法展开微生物及其代谢产物的检测，可实现对食品中的微生物及其代谢物含量的严格控制。例如，利用微柱高效液相色谱法可检测出黄曲霉素含量，保障食品安全。

3.4 微柱高效液相色谱法在食品有害物质检测中的应用

食品有害物质检验主要分为农药残留和兽药残留检验。新鲜水果、蔬菜等栽培过程中常会为其施放杀虫剂，以实现对病虫害的有效预防。尽管在食用前通常会对水果蔬菜等食物进行清洗，但仍无法确定是否还有残留，而微柱高效液相色谱法能够确定有机磷农药、氨基甲酸酯类农药和烟碱类农药浓度，为食物安全提供了保证。此外，畜牧业行业常会使用兽药提高牲畜的体重，以达到增肥目的，导致牲畜体内兽药残留，人们食用后会危害人体健康。通过微柱高效液相色谱法，可有效检测出肉制品中氯霉素、四环素类、磺胺类和喹诺酮类兽药的含量，防止兽药残留较多的肉制品流入市场，提升食品安全性。