高效液相色譜在食品分析中的應用

才洪冰，趙艷輝

（1.武城縣質量技術監督局，山東武城　253300；2.武城縣檢驗檢測中心，山東武城　253300）

食品分析主要包括營養成分、添加劑、污染物等的分析檢測。食品在整個生產過程中，一方面需要添加色素、防腐劑、甜味劑、保鮮劑、抗氧化劑等化學物質來提高產品特性，如果這些物質的添加量過高，則會影響人體健康；另一方面，在生產、包裝和運輸過程中，一些農藥、獸藥等化學物質可能會污染食品。這些有毒、有害物質經過食物鏈的富集作用進入人體，其結構與性質變得更為復雜，對人體造成傷害，因此，食品分析顯得非常重要。

高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）又稱為高速液相色譜、高壓液相色譜、高分離度液相色譜，是色譜分析法的一個重要分支[1]。HPLC是20世紀60年代末期，在氣相色譜法和經典液相色譜的基礎上發展而來的一種新型色譜技術，主要包括柱色譜、紙色譜和薄層色譜[2]。起初，氣相色譜法發展迅速，而經典的液相色譜法采用常壓輸送液體流動相，操作繁瑣，柱效能低，費時，發展比較緩慢。隨著氣相色譜法局限性的顯現（難以分析高沸點有機物），對液相色譜法的研究又開始重視。HPLC擁有高壓輸液泵、高靈敏度檢測器，使液相色譜重獲新生。HPLC具有分析速度快，分離效能高，靈敏度好，能分析高沸點但不能氣化的熱不穩定生理活性物質的特點，現已被廣泛應用于食品分析、生物化學、藥物及臨床分析等研究領域，是應用非常廣泛的分離分析手段。本文主要介紹了HPLC的工作原理、特點，高效液相色譜儀的主要組成部分，及HPLC在食品分析領域的應用。

1　高效液相色譜儀的工作原理及基本構造

1.1　工作原理

高效液相色譜法是溶質在固定相和流動相之間進行的一種連續多次交換的過程，借溶質在兩相間分配系數、親和力、吸附力或分子大小不同引起排阻作用的差別使不同溶質得以分離[3]。以液體為流動相，采用高壓輸液系統，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內各成分被分離后，進入檢測器進行檢測，從而實現對試樣的分析。根據作用力的不同，HPLC主要類型分為吸附色譜、分配色譜、離子色譜、體積排阻色譜、親和色譜。該方法已成為化學、醫學、工業、農學、商檢和法檢等學科領域中重要的分離分析技術。

在經典液相色譜的基礎上，HPLC采用了高效微粒固定相、高壓輸液泵、高靈敏度檢測器使液相色譜煥發活力，成長為現代分離測定的重要手段。HPLC的優點概括如下：一是，固定相顆粒極細、規則均勻，傳質阻力小，柱效高，分離效率高；二是，采用高壓輸液泵輸送流動相，流速快，檢測時間通常數分鐘完成，復雜試樣分析在數十分鐘內即可完成；三是，檢測器靈敏度高。

圖1　HPLC的工作原理圖Fig.1　The working principle of HPLC

1.2　高效液相色譜儀的主要構造

高效液相色譜儀的主要部件有進樣器、高壓輸液泵、色譜柱以及檢測器等裝置。

1.2.1高壓輸液泵

高壓輸液泵一般分為恒流泵和恒壓泵，都必須滿足以下要求：一是，泵體材料能耐化學腐蝕。通常采用普通耐酸不銹鋼或優質耐酸不銹鋼。二是，耐高壓，能在40～50MPa/cm2壓力下正常連續工作9～24h。三是，輸出流量穩定，重復性高。

1.2.2色譜柱

色譜柱由柱管和固定相組成。柱壁材料通常采用不銹鋼、銅、鋁或聚合材料。色譜柱的長度及內徑直接影響分離的效果，色譜柱長度一般選擇5～30cm，內徑為5μm～5mm。

1.2.3檢測器

檢測器主要是用來檢測經色譜柱分離后的組分隨洗脫液流出的濃度變化，得到的色譜圖用于進行定性和定量分析。檢測器需要適應范圍廣、線性范圍寬、重復性好、靈敏度高、溫度波動不敏感等。常用的檢測器為熒光檢測器、紫外吸收檢測器、電導檢測器、折光指數檢測器。HPLC中沒有哪種檢測器是通用的，需要根據待檢測物質的性質及各檢測器的特點進行選擇。

2　高效液相色譜儀在食品分析中的應用

食品種類繁多，特性和營養成分較為復雜，主要營養成分有碳水化合物、有機酸、蛋白質、氨基酸、維生素、礦物質等。食品在生產過程中，往往需要添加防腐劑、甜味劑、抗氧化劑、色素、增稠劑等化學物質，有些物質過量可能會危及人體健康，因此，食品中的農藥殘留等也是人們近年來關注的重點。近年來，HPLC在食品分析中的應用更加廣泛，可以為人類提供更多的有關食品信息。

2.1　食品營養成分分析

維持人體正常代謝和機能所必需的營養元素中有些不能在體內自行合成，必須從食物中獲得，例如有機酸、維生素、氨基酸等。因此，食品中營養成分的種類及含量的分析非常有必要，HPLC就是常用的檢測分析方法。沈向紅等[4]建立了用HPLC測定保健食品中人參皂甙的方法。成志強等[5]采用反相高效液相色譜法，測定奶粉、飲料等中的水溶性維生素、煙酸、煙酞胺和葉酸的分析方法，試驗中所建立的方法簡單、快速、準確、分離效果好，且一次可以同時分析多種水溶性維生素。許龍福[6]建立了用HPLC同時測定飲料中對羥基苯甲酸乙（丙）酯及咖啡因的方法。胡志群等[7]用高效液相色譜法測定荔枝果肉中的可溶性糖、有機酸和維生素，得到分離良好的色譜圖，且靈敏度高、重復性好、回收率高，在妃子笑和糯米核荔枝果肉樣品檢測中應用該法，得到荔枝果肉中的可溶性糖主要為蔗糖、葡萄糖和果糖，荔枝果肉中主要的有機酸為蘋果酸和酒石酸。

2.2　檢測農藥殘留

農藥及其衍生物，以及具有毒理學意義的雜質被稱為農藥殘留。在食品的生產、儲存、運輸、分配及加工過程中，通常會使用農藥，因此農殘是不可避免的。目前使用的農藥都是有機化合物，具有強極性、熱不穩定性、分子量大及低揮發性。對于受熱易分解或失去活性的物質，不能直接使用氣相色譜法。HPLC可測定氨基甲酸酯農藥、有機磷農藥、百草枯、殺草快、草甘膦及氨基膦酸、苯并咪唑類殺菌劑、利谷隆、滅草隆及敵草隆、三嗪類農藥等。苯并咪唑類殺菌劑殘留的多殘留分析亦可采用HPLC方法。韓灝等[8]建立了高效液相色譜法測定飲料類食品中的類雌激素的方法。楊濤等[9]建立了果蔬中防腐殺菌劑噬苯咪哇、鄰苯基苯酚、多菌靈、聯苯胺、抑霉哇、聯苯同時測定的反相高效液相色譜法，該方法可同時簡便、準確地測定果蔬中的防腐殺菌劑。彭錦峰[10]建立了用高效液相色譜測定食用香菇中甲醛的方法。Dommarco等[11]用HPLC同時檢測了敵草隆、利谷隆等13種除草劑。

2.3　檢測食品添加劑

食品添加劑是指為改善食品品質和色、香、味，以及防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學合成或者天然物質。這些物質會對人體產生潛在的毒害作用，嚴重的有致畸性、致癌性和致突變性。陳青力等[12]采用HPLC同時測定食品中的多種添加劑，防腐劑苯甲酸、山梨酸，甜味劑糖精鈉、安塞蜜，以及可可堿、咖啡因等，通過一次進樣，回收率高，檢測結果準確。

2.4　獸藥分析

獸藥主要是指用于人工飼養動物的，用來調節生理機能，預防和治療疾病的物質。按用途分類，常見的有殺蟲劑、抗生素、生長促進劑等。獸藥殘留是獸藥作用于動物后，在動物組織及其產品（蛋、奶等）中形成的殘留。獸藥殘留是近年來研究的熱點之一，世界各國，特別是西方發達國家，加強了對國際貿易動物性食品中獸藥殘留的檢測，我國對這方面還處在起步階段。宋歡等建立了HPLC分析兔肉中四環素類藥物多殘留方法，結果表明,該方法準確、靈敏、檢測限低，適用于動物性產品中四環素類抗生素殘留的檢測。

3　展望

作為一種高效的分離分析方法，HPLC在食品分析上的應用，擴大了食品的檢測范圍，提高了分析水平，尤其對食品中殘留的微量、痕量有毒有害物質能快速準確地分析出來，進一步提高了食品衛生質量，保障了食品安全和人們身體健康，增加了食品出口量。與質譜等技術聯用，解決了HPLC檢測器方面的缺點，提高了靈敏度和選擇性，節省了樣品的準備時間和分析時間,不但使定量分析結果更加準確、可靠、豐富，而且還可以提供物質的相對分子質量和結構信息。隨著食品工業的發展，人們對食品安全的關注，以及高效液相色譜分析技術的進一步完善，相信其在食品分析中的應用將會更加廣泛。

參考文獻：

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[7] 胡志群,王慧聰,胡桂兵.高效液相色譜測定荔枝果肉中的糖、酸和維生素C[J].果樹學報,2005,22(5):582-585.

[8] 韓灝,邵兵,馬亞魯,等.高效液相色譜法測定飲料類食品中的類雌激素[J].色譜,2005,23(2):176-179.

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[10]彭錦峰,劉景富,呂愛華,等.HPLC法測定食用香菇中的甲醛[J].分析試驗室,2005,24(4):57-59.

[11]Salo-V n nen P,Ollilainen V,Mattila P.Simultaneous HPLC analysis of fat-soluble vitamins in selected animal products after smallscale extraction[J].Food Chemistry,2000,71(4):535-543.

[12]陳青川,于文蓮,王靜.高效液相色譜法同時測定多種食品添加劑[J].色譜,2001,19(2):105-108.