食品中非法添加物檢測及分析技術進展

葉興乾， 張獻忠， 劉東紅

(1．浙江大學生物系統工程與食品科學學院，浙江杭州 310058;2．浙江大學馥莉食品研究院，浙江杭州 310058)

食品中非法添加物檢測及分析技術進展

葉興乾， 張獻忠， 劉東紅

(1．浙江大學生物系統工程與食品科學學院，浙江杭州 310058;2．浙江大學馥莉食品研究院，浙江杭州 310058)

介紹了國內外食品中非法添加物檢測技術的研究進展，并對非法添加物檢測的新技術和新方法進行評述，同時概述了前處理新技術等內容．依照不同非法添加物的性質，分光光度法、氣相色譜法、氣質聯用法、液相色譜法、液質、離子色譜法、毛細管電泳等檢測方法均有應用．酶聯免疫、拉曼光譜和生物傳感器等新型分析方法研究較多，有望應用來部分取代復雜的傳統分析方法．

食品;非法添加物;檢測技術

食品中非法添加物是指國家食品安全標準中規定添加范圍之外而添加到食品中的物質．根據衛生部通知，判定一種物質是否屬于非法添加物，可以參考以下原則:l)不屬于傳統上認為是食品原料的物質;2)不屬于批準使用的新資源食品;3)不屬于衛生部公布的食藥兩用或作為普通食品管理的物質;4)未列入我國食品添加劑(《食品添加劑使用衛生標準》(GB2760—2011)及衛生部食品添加劑公告)、營養強化劑品種名單(《食品營養強化劑使用衛生標準》(GB14880)及衛生部食品添加劑公告)的添加物．近年來，我國部分食品安全事件是由于在食品中添加了非法添加物(如“三聚氰胺事件”、“蘇丹紅事件”等)引發的．非法添加物的使用正在威脅著國民的健康，因此，為了預警和分析非法添加物的危害和防止此類食品安全事件的發生，準確檢測及分析食品中非法添加物顯得尤為重要．本文對部分非法添加物的檢測技術作一綜述．

1 常規檢測技術

1.1 分光光度法

分光光度法具有設備簡單、適用性廣、準確度和精密度較好的特點．甲醛是水產品中常見的非法添加物之一，因其可以延長水產品的保鮮期［1］，水產行業標準SC/T 3025—2006《水產品中甲醛的測定》將分光光度法作為第一法實施．硫化鈉曾作為除鐵劑在傳統味精生產工藝中使用，衛生部發布的《食品中可能違法添加的非食用物質和易濫用的食品添加劑品種名單(第一批)》中明確規定硫化鈉屬于違法添加的非食用物質．目前，國家標準中尚無對味精中硫化鈉的檢測方法，薛峰等［2］建立了一種紫外可見分光光度法測定味精中硫化鈉含量的方法，為硫化鈉的檢測提供了方法基礎．由于分光光度法對設備及檢驗人員要求不高，目前在食品分析中仍廣泛使用．

1.2 氣相色譜、氣相色譜-質譜聯用技術

氣相色譜主要應用于農藥殘留、脂肪酸組成等的定性和定量分析．敵敵畏、敵百蟲等本來就是劇毒農藥，而一些不法商家竟然為了保鮮火腿、咸魚、腌制食品等將其非法應用于生產過程中，國家標準GB/T 5009.20—2003《食品中有機磷農藥的檢測》中關于敵敵畏等有機磷農藥的檢測方法就是GC方法．富馬酸二甲酯是較常使用的一種非法添加物，常被用作糕點類食品的防腐劑，由于使用分光光度法和液相色譜法在檢測富馬酸二甲酯時會受到糕點類食品中油脂及色素的干擾，使測定結果不穩定．因此，食品中富馬酸二甲酯的GC測定方法的研究成為熱點［3－5］，較之前兩種方法，GC 方法更加簡便、快速，測定結果穩定可靠．

為進一步提高分析的選擇性和靈敏度，氣相色譜-質譜(GC/MS)聯用技術得到快速發展，已有多個研究將GC/MS技術應用到非法食品添加物(如有機磷農藥、富馬酸二甲酯等)的檢測當中［6－7］，GC/MS以及新發展起來的GC/MS-MS方法為食品中疑似非法添加物的定性提供了有效的分析手段．

1.3 液相色譜、液相色譜-質譜聯用技術

與GC和GC/MS方法相比，液相色譜和液相色譜-質譜(LC/MS)聯用技術在食品中非法添加物的檢測方面應用更為廣泛．例如，國家標準 GB/T 22388—2008《原料乳與乳制品中三聚氰胺檢測方法》將高效液相色譜法(HPLC)作為第一法用來檢測三聚氰胺，而GB/T 22400—2008《原料乳中三聚氰胺快速檢測液相色譜法》則將HPLC方法定義為快速檢測方法．

LC-MS技術則是將色譜的分離能力與高分辨質譜的表征能力相結合，非常適合復雜活性成分、痕量物質的分析．LC-MS以及LC-MS/MS方法已經廣泛應用于肉制品中腎上腺素受體激動劑類藥物、抗生素及抗生素殘渣、蘇丹紅、硝基呋喃類藥物等非法食品添加物的檢測當中［8－12］．國家標準中關于豬肉、牛羊肉及肝臟等中的非法添加物檢測已經有多個方法，如GB/T 22286—2008《動物源性食品中多種β-受體激動劑殘留量的測定，液相色譜串聯質譜法》、GB/T 21311—2007《動物源性食品中硝基呋喃類藥物代謝物殘留量檢測方法，高效液相色譜-串聯質譜法》等．而近年來發展的四極桿-飛行時間質譜(Q-TOF)技術在色素類食品非法添加物的篩查中顯示出良好的適用性［13］．

1.4 離子色譜法

離子色譜(IC)法是基于離子性化合物與固定相表面離子性功能基團之間的電荷相互作用實現離子性物質分離和分析的方法，可同時測定多個組分及離子的不同價態［14］．嚴格意義上說IC屬于LC的一種，是可以分析陰離子和陽離子的一種有效方法．馮吉等［15］建立了測定小麥粉及其制品中非法添加物苯甲酸與溴酸鉀的IC方法．其中溴酸鉀的線性范圍是1～50 μg/mL，相關系數是0.9965，回收率92.2% ～103.3%，完全可以滿足有關標準中對苯甲酸與溴酸鉀的檢測要求．國家標準GB/T 20188—2006《小麥粉中溴酸鹽的測定，離子色譜法》，則將IC法作為首選方法．此外，IC法在飲用水中硫氰酸根、有機磷農藥和蘇丹紅的檢測中均具有很好的效果［16－17］．因此，對于非法添加物中的鹽類物質，可以選擇研究并建立IC法測定，以提高對非法添加物的準確測定和風險評估．

1.5 毛細管電泳法

毛細管電泳(CE)具有多種分析模式和檢測方法，可以滿足食品復雜成分的分析要求，目前CE法在食品著色劑、防腐劑、農藥獸藥殘留、抗生素等的檢測中均有應用［18］．楊桂君等［19］建立了 CE法同時測定亮藍、香蘭素、山梨酸、苯甲酸、日落黃、新紅、莧菜紅、檸檬黃8種食品添加劑的分析方法，并對飲料、果凍、蜜餞等樣品進行檢測，一次進樣分析在8min內完成，檢測限為0.25～10 μg/mL．CE法具有速度快、效率高、試劑和樣品用量少、對環境污染小等優點，是目前發展最為迅速的分離分析技術之一．衛生部公告中的食品非法添加物如玫瑰紅B、堿性嫩黃、堿性黃等目前沒有國家標準方法，可以研究開發以CE方法為基礎的檢測方法．

2 食品中非法添加物的新型檢測方法

2.1 免疫檢測方法

免疫檢測方法是基于抗原和抗體反應的一種分析方法，具有特異性強、分析容量大、方便快捷等優點，目前已成為食品安全快速篩查領域的主流研究方向之一，已被廣泛用于食品中農藥殘留、獸藥殘留和蘇丹紅等的檢測［20］．酶聯免疫吸附檢測法(ELISA)最常用，Xu等［21］建立了蘇丹紅 1號的ELISA檢測方法，回收率為70% ～97%，方法穩定性與HPLC相當;張勝幫等［22］應用ELISA方法對水產品中氯霉素殘留進行測定，結果顯示檢出限為0.009 ng/mL，變異系數為3.0%，回收率為92.5%～102.0%，可以認為ELISA是測定氯霉素含量的較好方法．但免疫檢測法仍存在一些缺點，如抗體制備過程復雜、只能檢測單一目標物、樣品基質干擾等，因此，免疫檢測法目前主要應用于陽性樣品的快速篩查，定量還需進一步的儀器分析．

2.2 拉曼光譜法

拉曼光譜法作為一種快速、無損、安全的檢測技術，與化學儀器分析技術相比，具有無需制備試樣、無需消耗化學試劑、所需樣品量少等特點．目前已經在非法添加物、超量超范圍使用添加劑(如食品中合成色素等)、果蔬中農藥殘留、摻假等檢測中發揮著積極的作用［23］．文獻［24］報道利用拉曼光譜技術對牛奶中的三聚氰胺進行定性篩查，所建立的三聚氰胺特征峰校正模型R2=0.96，檢測限達到2.6×10－7mol/L．但拉曼光譜技術也有其不足之處，如易受熒光干擾、圖譜分析復雜等，且在易用性、準確性和工作效率方面尚有待提高．

2.3 生物傳感器

生物傳感器(biosensors)是由一種生物敏感部件與轉換器緊密配合的分析裝置，在食品中非法添加物有機磷農藥分析中研究非常活躍．這種生物敏感部件對特定化學物質或生物活性物質具有選擇性和可逆響應，通過測定pH、電導等物理化學信號的變化，即可換算為農藥殘留量［25］．Rekha 等［26］采用基于抗壞血酸氧化酶的安培型生物傳感器檢測有機磷農藥-乙基對硫磷，在 1 ×10－6～10 ×10－6范圍內酶底物反應的抑制率與乙基對硫磷的濃度呈線性關系，相關系數達0.994 2;朱玲等［27］研制生物傳感器檢測氨基甲酸酯類農藥西維因，其線性范圍為25～80 μg/L，最低檢測限為 15 μg/L．另外，生物傳感器技術在其他種類的非法添加物檢測中也有應用，如肉制品和牛奶中的抗生素、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽等檢測，但大都處于研究階段，該方法檢測結果的穩定性、重現性和使用壽命均有待提高．

3 非法添加物分析的前處理技術

在食品中非法添加物的檢測分析中，首先應對目標物從樣品中進行提取、濃縮等步驟才能進行最終分析．由于食品的基質復雜多樣，樣品的前處理技術直接影響到最終分析的速度、靈敏度和精密度，因此，在測定實際樣品時應根據樣品的性質、檢測要求及儀器選擇合適的樣品前處理方法，從而達到快速準確分析的目的．而食品分析中前處理方法眾多，在此僅對主要方法進行介紹．

3.1 常規的提取、濃縮方法

對食品中非法添加物進行檢測分析，首先要將其從食品中提取出來，進行凈化、濃縮后才能進行最終分析．最常用的提取方法為溶劑浸提法，就是利用有機溶劑(如甲醇、乙醇、正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷等)、水等將目標物提取出來，然后采用旋轉蒸發儀或者氮吹的方法進行濃縮，定容后進行分析．國家標準中許多檢測方法的前處理技術就是常規的溶劑提取、濃縮方法．而溶劑浸提的過程中，還可以采用超聲波、微波等技術進行輔助提取，從而提高提取效率和產率．溶劑浸提、濃縮等前處理方法方便快捷，仍是目前食品分析中重要的前處理方法．

3.2 加速溶劑萃取法

加速溶劑萃取(accelerated solvent extraction，ASE)是一種全新的處理固體和半固體樣品的方法，該法是在較高溫度和壓力條件下，用有機溶劑進行目標物的萃取．其突出優點是有機溶劑用量少、方法快速、待測組分回收率高等［28］．王耀等［29］采用ASE對咸魚中非法添加物有機磷農藥進行了萃取，并建立GC-FPD檢測方法，與傳統溶劑浸提法相比，ASE法用時較少、提取效率較高，各項技術指標均滿足農藥殘留檢測的要求，適合咸魚中非法添加物有機磷農藥的日常檢驗．

3.3 固相萃取法

固相萃取法(solid-phase extraction，SPE)是近年來發展最快的色譜樣品前處理技術之一，其原理是利用固體吸附劑將液體樣品中的目標化合物吸附，與樣品的基體和干擾物分離，然后再利用洗脫液解吸附，達到分離和富集目標化合物的目的［30］．根據固定相的類型SPE分為很多種，包括正相SPE、反相SPE和離子交換SPE等．在食品非法添加物的檢測分析中，SPE主要應用于農藥、獸藥、孔雀石綠、三聚氰胺等的檢測中，如國家標準GB/T 21311—2007《動物源性食品中硝基呋喃類藥物代謝物殘留量檢測方法，高效液相色譜-串聯質譜法》中就是采用SPE方法來富集硝基呋喃類藥物代謝物的．郭德華等［31］建立了同時測定動物源性食品中76種獸藥殘留的固相萃取-LC-MS/MS方法，并用該方法對市場中樣品進行篩選，發現2例陽性樣品中含有萊克多巴胺和地西洋殘留，測定值分別為0.92 μg/kg和6.5 μg/kg．

與傳統的萃取法相比，SPE技術克服了溶劑浸提及一般柱層析的缺點，萃取過程簡單快速、重現性好，并減少了雜質的引入，減輕了溶劑對人體和環境的影響，目前已經成為食品中非法添加物分析中常用的前處理方法之一．而最近發展起來的分子印記SPE技術［32］同樣具有良好的應用前景．

3.4 凝膠滲透色譜

凝膠滲透色譜(gel permeation chromatography，GPC)是根據多孔凝膠對不同大小分子的排阻效應進行目標物的分離［33］，已經成為多農藥殘留分析中一種常用有效的前處理方法，在食品非法添加物檢測中有著廣闊的應用前景．國家標準 GB/T 5009.161—2003《動物性食品中有機磷農藥多組分殘留量的測定》中樣品前處理即應用了GPC技術．秦亞萍等［34］應用GPC-GC/MS聯用技術，同時分析了3種農產品中97種農藥殘留，僅用50 min即可完成從GPC凈化、濃縮到分析的過程，且GPC可連續運轉，大大提高了前處理的速度，簡化了操作．

4 結論與建議

食品中非法添加物種類眾多，其化學性質也不盡相同，因此針對非法添加物的檢測分析方法也多種多樣，本文僅對主要方法進行評述．在衛生部發布的47種食品非法添加物中，有部分物質如硼砂和硼酸、工業用火堿和硫磺、廢棄食用油脂、工業用礦物油等目前還沒有確定能夠推廣的檢測方法，當務之急就是在前述方法的基礎上研究并確定其檢測分析方法，以保證食品的質量安全．

目前非法添加物的檢測方法以化學儀器方法為主，但免疫檢測等快速檢測方法發展也很快，應當根據非法添加物的化學性質來選擇合適的檢測方法，而快速、高效、低成本、高通量快速篩查的方法應該是非法添加物檢測技術的發展方向．而樣品前處理技術則應該朝著快速、精確、環保和高度自動化的方向發展，以避免樣品轉移的損失，減少各種人為因素的偶然誤差．

隨著分析技術快速發展和提高，新的檢測技術也將層出不窮，如上海糖酒集團、上海海洋大學、上海化工研究院聯合研發的新技術“食品非法添加物快速指紋篩查與同位素檢測技術”已經應用于上海市的食品安全檢測工作當中．

［1］黃和，田金玲．國內外甲醛含量分析的研究進展［J］．中國食物與營養，2009(2):17-20．

［2］薛峰，彭亞鋒，雷濤，等．味精中硫化鈉含量測定的探討［J］．中國調味品，2011，36(2):115-117．

［3］張英，鄭志偉，黃碧蘭．氣相色譜法測定臘肉制品中富馬酸二甲酯［J］．中國衛生檢驗雜志，2010，20(7):1600-1605．

［4］劉文靜，趙小珍，張松．糕點中富馬酸二甲酯的毛細管氣相色譜快速測定［J］．分析測試技術與儀器，2010，16(1):32-35．

［5］游飛明．食品中富馬酸二甲酯殘留的氣相色譜檢測方法研究［J］．中國衛生檢驗雜志，2011，21(2):327-328．

［6］Narizzano R，Risso F，Venturelli G，et al．Gas-chromatography-mass spectrometry analysis of dimethyl fumarate in consumer products［J］．Journal of Chromatography A，2009，1216(39):6762-6766．

［7］Wang J H，Cai F，Wang Y L，et al．Pesticide multiresidue analysis of peanuts using automated gel，permeation chromatography clean-up/gas chromatography-mass spectrometry［J］．Food Additives and Contaminants，2009，26(3):333-339．

［8］Shao B，Jia X，Zhang J，et al．Multi-residual analysis of 16 β-agonists in pig liver，kidney and muscle by ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry ［J］． Food Chemistry，2009，114:1115-1121．

［9］Onal A．Overview on liquid chromatographic analysis of tetracycline residues in food matrices［J］．Food Chemistry，2011，127(1):197-203．

［10］Chico J，Rubies A，Centrich F，et al．High-throughput multiclass method for antibiotic residue analysis by liquid chromatography-tandem mass spectrometry ［J］．Journal of Chromatography A，2008，1213(2):189-199．

［11］Li C，Wu Y L，Shen J Z．UPLC-ESI-MS/MS analysis of Sudan hyes and Para Red in food［J］．Food Additives and Contaminants:Part A，2010，27(9):1215-1220．

［12］Barbosa J，Moura S，Barbosa R，et al．Determination of nitrofurans in animal feeds by liquid chromatography-UV photodiode array detection and liquid chromatographyionspray tandem mass spectrometry［J］．Analytica Chimica Acta，2007，586(1-2):359-365．

［13］趙延勝．食品中外源添加物的篩查分析技術研究［D］．鎮江:江蘇大學，2012．

［14］尹洧．現代分析技術在食品添加劑檢測中的應用［J］．北京工商大學學報:自然科學版，2012，30(4):1-7．

［15］馮吉，李忠，黃瓊，等．離子色譜-抑制電導法同時測定小麥粉及其制品中過氧化苯甲酰與溴酸鉀的方法研究［J］．食品科技，2011，36(7):290-293．

［16］葉明立，胡忠陽，潘廣文．毛細管離子色譜法同時測定飲用水中痕量碘離子、硫氰酸根和草甘膦［J］．分析化學，2011，39(11):1762-1765．

［17］Sun S，Wang Y，Yu W，et al．Determination of sudan dyes in red wine and fruit juice using ionic liquid-based liquid-liquid microextraction and high-performance liquid chromatography［J］．Journal of Separation Science，2011，34(14):1730-1737．

［18］王百木，劉昌云．毛細管電泳技術在食品檢測中的應用［J］．中國調味品，2011，36(7):24-31．

［19］楊桂君，高文惠．毛細管電泳法測定食品中8種添加劑［J］．食品科學，2010，31(8):377-380．

［20］國占寶，武玉香，田文禮，等．食品中四環素類殘留的酶聯免疫檢測試劑盒的研制［J］．2011，32(2):333-337．

［21］Xu T，Wei K Y，Wang J，et al．Development of an enzyme-linked immunosorbent assay specific to Sudan redⅠ［J］．Analytical Biochemistry，2010，405:41-49．

［22］張勝幫，董士華，劉繼東，等．酶聯免疫檢測法測定水產品中殘留氯霉素的研究［J］．中國食品學報，2006，6(5):133-136．

［23］陳健，肖凱軍，林福蘭．拉曼光譜在食品分析中的應用［J］．食品科學，2007，28(12):554-558．

［24］劉燕德，劉濤，孫旭東，等．拉曼光譜技術在食品質量安全檢測中的應用［J］．光譜學與光譜分析，2010，30(11):3007-3012．

［25］石亞麗，袁濤，任婷婷，等．生物傳感器在食品安全快速檢測中的應用研究［J］．糧食與油脂，2012(2):5-9．

［26］Rekha K，Gouda M D，Thakur M S，et al．Ascorbate oxidase based amperometric biosensor for organophosphorous pesticide monitoring［J］．Biosensors and Bioelectronics，2000，15(9-10):499-502．

［27］朱玲，安哲．測定氨基甲酸酯類農藥生物傳感器的研制［J］．中國衛生檢驗雜志，2002，12(2):154-155．

［28］王昭妮，姚偉琴，李鋒格．加速溶劑萃取-毛細管氣相色譜法測定小麥粉中21種有機磷農藥殘留量的研究［J］．中國衛生檢驗雜志，2011，21(3):601-603．

［29］王耀，劉少彬，謝翠美，等．加速溶劑萃取凝膠色譜/固相萃取凈化氣相色譜質譜法測定咸魚中有機磷農藥殘留［J］．分析化學，2011，39(1):67-71．

［30］張海霞，朱彭齡．固相萃取［J］．分析化學，2000，28(9):1172-1180．

［31］郭德華，鄧曉軍，趙善貞，等．固相萃取-高效液相色譜/串聯質譜同時檢測動物源性食品中76種獸藥殘留［J］．分析化學，2010，38(3):318-324．

［32］Zhao C，Zhao T，Liu X，et al．A novel molecularly imprinted polymer for simultaneous extraction and determination of sudan dyes by on-line solid phase extraction and high performance liquid chromatography［J］．Journal of Chromatography A，2010，1217(45):6995-7002．

［33］易軍，李云春，弓振斌．食品中農藥殘留分析的樣品前處理技術進展［J］．化學進展，2002，14(6):415-424．

［34］秦亞萍，端裕樹，曹磊．應用GPC-GCMS快速測定農產品中的多種農藥殘留［J］．現代科學儀器，2007(1):48-49．

(責任編輯:檀彩蓮)

Review of Detection Technologies of Illegal Chemical Additives in Food

YE Xing-qian， ZHANG Xian-zhong， LIU Dong-hong
(1．School of Biosystems Engineering and Food Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China;2．Fuli Institute of Food Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China)

Main detection techniques of illegal chemical additives in food were reviewed in this paper．The latest developments in detection methods were briefly introduced．Some sample pretreatment techniques were also introduced．According to the chemical properties of different kinds of illegal chemical additives，some modern analysis method were developed to detect them，such as spectrometry，gas chromatography/mass，liquid chromatography，liquid chromatography/mass spectrometry，ion chromatography，capillary electrophoresis and so on．The enzyme-linked immunosorbent assay，raman spectrum and biosensors were studied by many researchers and are potential for replacing complex analysis methods．

food;illegal chemical additives;detection technologies

TS207;R155.5

A

1671-1513(2012)06-0019-05

2012-10-30

葉興乾，男，教授，博士生導師，浙江大學生物系統工程與食品科學學院副院長，主要從事食品檢測及分析技術方面的研究．

編者按:在我國食品工業的發展過程中，食品添加劑起到了至關重要的作用，沒有食品添加劑就沒有現代食品工業．迄今為止，中國對人體健康造成危害的食品安全事件沒有一件是合法使用食品添加劑造成的．遺憾的是，三聚氰胺、瘦肉精、塑化劑等食品非法添加物在引發食品安全事件的同時，又造成了公眾對食品添加劑的誤解．本期專家論壇邀請了3位專家，從食品中非法添加物的危害、檢測與分析技術以及非法添加物的監管等方面進行闡述．希望通過政府監管部門和專業技術機構專家的建議、辦法、策略，能為預警和分析食品中非法添加物的危害，防止此類食品安全事件的發生提供幫助．