化学检测技术在食品安全检测中的应用

张澜

摘 要：化学检测技术在食品安全领域扮演着至关重要的角色。通过高效液相色谱、气相色谱、质谱等技术，可以准确检测食品中的残留农药、兽药、添加剂及其他潜在危害物质，为风险评估和监管提供科学依据。随着科技进步，化学检测方法不断发展，提高了检测的准确性、灵敏度和效率。本文综述了化学检测技术在食品安全中的应用情况，分析了各种技术的优势与挑战，并探讨了未来的发展趋势。

关键词：食品安全；化学检测技术；残留物分析；高效液相色谱；气相色谱；质谱

Application of Chemical Detection Technology in

Food Safety Testing

ZHANG Lan

（Rizhao Quality Inspection Research Institute， Rizhao 276800， China）

Abstract： Chemical detection technology plays a vital role in the field of food safety. Through high-performance liquid chromatography， gas chromatography， mass spectrometry and other technologies， residual pesticides， veterinary drugs， additives and other potentially harmful substances in food can be accurately detected， providing scientific basis for risk assessment and supervision. With the advancement of science and technology， chemical detection methods continue to develop， improving the accuracy， sensitivity and efficiency of detection. This article reviews the application of chemical detection technology in food safety， analyzes the advantages and challenges of various technologies， and discusses future development trends.

Keywords： food safety; chemical detection technology; residue analysis; high performance liquid chromatography; gas chromatography; mass spectrometry

食品的安全性直接关系到公众生命健康安全。化学危害物如药物残留、农药、重金属以及食品添加剂滥用等对食品安全构成严重威胁，因此要对这类化学物质进行严格检测和控制。化学检测技术因其高准确性和可靠性，成为食品安全领域的重要工具。本文概述了化学检测技术的基本原理、应用现状及面临的挑战，并对其未来发展方向进行展望。

1 食品安全问题概述

随着社会的发展和科技的进步，人们对食品质量安全提出了更高的要求，然而食品安全问题一直存在，危害食品安全的因素包括农药残留、重金属污染、生物污染、食品添加剂滥用等[1]。这些因素不仅会对人体健康造成严重危害，也会影响社会秩序和经济发展。因此，建立有效的食品安全检测和监管体系，确保食品安全，对于维护人们身体健康和生命安全、保障社会和谐稳定具有重要意义。

2 化学检测技术应用于食品安全检测的优势

2.1 高灵敏度与准确性

化学检测技术如高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、气相色谱（Gas Chromatography，GC）和质谱（Mass Spectrometry，

MS）等具有极高的检测灵敏度和准确性，在食品安全检测领域发挥着重要作用。灵敏度高意味着能够检测到微量甚至极微量水平的目标化合物，准确性高则确保了检测结果的可信度和可靠性。以高效液相色谱-串联质谱技术（High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry，HPLC-MS/MS）为例，其检测限通常可低至ppb（10-9）甚至ppt（10-12）水平，已远远超过了多数食品中有害物质的最大残留限量要求[1]。例如，氯氰菊酯类农药的残留限量为ppb级，而HPLC-MS/MS技术对其检测限可达fg（10-15）水平，足以满足监管需求。同时，通过离子化方式和特征离子扫描模式的选择，仪器可高选择性地鉴别和定量目标分析物。气相色谱-质谱联用技术（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）在挥发性和半挥发性有机物检测方面同样表现出卓越的灵敏度和选择性，结合优化的前处理方法和色谱分离条件，可实现复杂基质中目标物的高效富集、分离和高灵敏度检测，满足监管部门对绝大多数农药、兽药、持久性有机污染物等的检测要求。

2.2 宽泛的适用范围

化学检测技术所具有的宽泛适用范围是其在食品安全检测领域不可或缺的重要优势之一。食品安全问题牵涉到农药、兽药、重金属、天然毒素、持久性有机污染物、食品添加剂等多种化学危害物，而化学检测技术能够覆盖这些种类繁多的目标物质。例如，HPLC技术可用于检测非挥发性和热敏性化合物，如抗生素类兽药残留、啶虫脒等农药残留，同时也适用于分析营养成分、食品添加剂等；GC技术则擅长挥发性和半挥发性有机物的分离和检测，可应用于大部分农药残留、持久性有机污染物的检测。

2.3 标准化与可重复性

所谓标准化，是指检测方法和操作流程具有统一的规范和标准，以确保实验数据的可靠性和一致性。以气相色谱检测农药残留为例，其通常基于食品安全相关标准方法以及政府机构发布的分析方法执行，样品前处理、仪器分析参数、数据解析等各个环节都有明确的规定和要求，实验步骤标准统一[2]。同时，标准方法经过了广泛的验证，具有较高的准确度。如美国环境保护局（Environmental Protection Agency，EPA）发布的GC-MS检测多种农药残留的标准方法，其单次和日间重复性相对标准偏差控制在20%以内，确保了结果的可靠性。

3 当前食品安全检测中的主要问题

3.1 检测覆盖范围有限

尽管现有的化学检测技术如高效液相色谱、气相色谱和质谱等能够检测多种危害物质，但随着科技的不断进步和消费者需求的变化，食品中可能存在的新型污染物和潜在危害因子也在持续增多，这些新兴风险物质种类繁多、性质复杂，现有的检测技术和方法可能无法全面覆盖，从而导致检测范围存在局限性。以农药残留为例，近年来不断有新型高效低毒农药问世，这些新农药具有分子结构新颖、生物活性高等特点，现有的分析方法可能无法检测或存在较高的检测盲区。同时一些新型污染物如内分泌干扰物质、纳米材料等，其潜在的食品安全风险尚未完全探明，针对性的检测方法也有待开发和完善。此外，一些新兴食品加工技术和新型食品原料的应用也给检测带来挑战，如高压、微波等新型加工技术可能引入新的危害物质，而一些新型植物蛋白等替代性原料的安全性亟待评估和监控[3]。由于缺乏针对性的分析方法，这些新型食品产品中的风险物质可能被忽视。

3.2 检测成本与效率问题

化学检测技术作为食品安全监控的重要技术手段，必须具备较高的检测效率以满足大规模样品快速筛查的需求。然而某些检测流程较为复杂、耗时较长，影响了整体检测效率。例如，液液萃取等传统样品前处理方法操作步骤多、用时长，制约了分析通量的提高。先进的化学检测设备如液质联用仪、高分辨质谱仪等价格昂贵，仅仪器购置成本就高达数百万元至上千万元不等。同时这些仪器的运行维护和配套实验室建设也需要大量的经费投入。除硬件成本外，运行这些高端分析设备需要专业技术人员，人力成本也不可忽视。因此，对于一些经济欠发达地区，先进化学检测技术的使用面临较高的经济负担。在有限资源约束下，如何在检测成本和检测效率之间寻求平衡是当前食品安全检测所面临的重大挑战。通过检测方法的优化创新，提高分析效率，例如采用快速高通量的样品前处理技术、自动化在线检测系统等，可降低人力和时间成本；积极探索先进分析技术在中低端仪器上的应用，开发低成本、高灵敏度的检测方法，并建立实验室网络共享等机制，可降低整体检测成本。

3.3 法规与标准滞后

法律法规和标准是保障食品安全的基石，然而目前这一领域的规范性文件往往滞后于现实需求，制约了食品安全监管的效能，主要表现在以下方面。①现行法规和标准的制定往往无法紧跟新型食品和新型风险物质的发展速度。以新食品原料为例，法规对其定义、使用范围及限量值等缺乏明确规定，监管存在真空区。同理一些新兴的食源性污染物如塑化剂、抗菌剂等，由于缺乏相应标准，其风险无法得到及时评估和控制。②不同国家和地区之间的食品安全标准存在较大差异，给跨境食品贸易和监管带来诸多障碍[4]。

4 化学检测技术在食品安全检测中的具体应用

4.1 高效液相色谱在食品安全检测中的应用

高效液相色谱作为一种高效、高选择性的分离和定性定量分析技术，已广泛应用于食品安全领域。HPLC利用小粒径填料填充色谱柱、高压梯度泵和高灵敏度检测器，在液相条件下对目标物进行分离和检测。在药物残留分析中，HPLC可以精准测定食品中抗生素、激素等兽药残留物质。通过选择合适的色谱柱、流动相及检测器，HPLC能够实现复杂基质中微量目标物的高效分离和高灵敏度检测，检测限可低至ppb（10-9）甚至ppt（10-12）水平，常用的检测器包括紫外、荧光、串联质谱等，其中串联质谱检测器具有极高的选择性和结构确证能力。

4.2 气相色谱技术在食品安全检测中的应用

气相色谱是以气体作为流动相，利用毛细管色谱柱对混合物进行高效分离，再由检测器鉴定和定量分析的技术。GC具有高效分离能力、高灵敏度和热稳定性等优点，尤其适用于检测挥发性和半挥发性有机物，在农药残留检测领域具有重要应用。GC-MS是食品中农药残留分析的主要手段，通过优化液液萃取、固相萃取、QuEChERS等样品前处理技术，可高效富集和净化复杂基质中的目标农药，提高检测灵敏度。

4.3 质谱技术及其联用方法在食品安全检测中的应用

质谱是一种利用磁场或电场将离子按其质荷比分离，并测量其相对丰度的分析技术。MS具有极高的选择性、灵敏度和强大的结构确证能力，在食品安全检测领域发挥着越来越重要的作用。液质联用技术结合了高效液相色谱的高效分离能力和质谱的高灵敏度、高选择性，已成为食品中添加剂、农药、兽药、污染物等残留物的主要检测手段。质谱常见的离子化方式包括电喷雾离子源和大气压化学离子源等[5]。质量分析器则有三重四极杆、离子阱、飞行时间、轨道阱等多种形式，可根据不同需求选择合适的类型。

4.4 样品前处理技术的发展

传统的液液萃取、固相萃取等技术虽然可行，但操作复杂、耗时耗力、使用大量有机溶剂等缺点影响了分析效率。近年来，各种高效快速前处理新技术不断涌现，如分散固相萃取、基质固相分散、QuEChERS等，通过简化操作步骤和减少溶剂用量，大幅提高了前处理效率。自动化样品前处理技术的发展进一步提高了分析通量，通过机械臂或自动工作站实现上样、萃取、净化、衍生化等步骤的自动化操作，可以极大地减轻人工劳动强度，提高样品处理能力。

5 结语

综上所述，化学检测技术是确保食品安全的关键手段之一。随着新技术的不断涌现和现有技术的持续改进，能够更准确地识别和量化食品中的危害物，从而有效管理食品安全风险。未来，化学检测技术的发展应注重提高自动化水平、降低成本、缩短分析时间，并结合风险评估与法规监管，构建更全面的食品安全保障体系。此外，加强国际合作和标准的统一，对于应对全球性食品安全挑战同样至关重要。

参考文献

[1]金文进.微生物快速检测技术在食品安全检测中的应用[J].工业微生物，2024，54（2）：1-3.

[2]罗义发，苏静珍，吴先辉，等.化学检测技术在食品有害物检测中的应用：评《食品安全风险监测实用技术手册》[J].中国无机分析化学，2024，14（5）：685.

[3]刘瑞，郑琳蕙，黄筱洋，等.电化学检测技术与生物识别元件联用在食品安全检测中的应用进展[J].当代化工研究，2024（6）：12-14.

[4]杨清雅.化学计量学在食品安全检测中的应用与研究[J].中国质量监管，2024（1）：84-85.

[5]高鑫，周延，寇雷.现代仪器分析技术在食品安全检测中的应用[J].中国食品工业，2024（1）：74-76.