儀器分析法在食品檢測中的應(yīng)用探究

黃敏超

摘? 要：近年來在社會各行業(yè)快速發(fā)展的背景下，人們生活水平提升，也逐漸重視食品安全問題。因此食品安全檢測工作越來越重要。

物理、化學(xué)、生物等科學(xué)技術(shù)的研究進(jìn)展，使得食品檢驗分析設(shè)備及檢測技術(shù)得到了新的發(fā)展，儀器分析法已經(jīng)成為食品檢測技術(shù)的重要手段之一。在本研究中針對儀器分析法進(jìn)行分析闡述，并詳細(xì)分析了該技術(shù)在食品檢測的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：儀器分析法;食品;檢測;應(yīng)用

在當(dāng)前信息技術(shù)和儀器分析技術(shù)的發(fā)展下，研究人員利用檢測技術(shù)營造了良好的食品安全環(huán)境，不斷提升了食品安全的分析能力，在開展食品分析時，儀器分析法在整個食品分析領(lǐng)域中所占比例日漸增長，也成為了當(dāng)前食品分析領(lǐng)域中的重要技術(shù)支持。通過精密的儀器設(shè)備，對食品進(jìn)行全面、細(xì)致、嚴(yán)格的檢測，獲得有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而達(dá)到衡量食品安全的目的。

1 儀器分析法概述

目前光譜分析法芯片法，核磁共振法，質(zhì)譜，色譜分析法等是國內(nèi)常使用的儀器分析法。這些方法中光譜法能夠結(jié)合物質(zhì)的光譜，對物質(zhì)類型和化學(xué)構(gòu)成含量進(jìn)行準(zhǔn)確測定，通過物質(zhì)吸收輻射和電磁反射輻射能量與被測物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生出能被檢測的信號來實現(xiàn)的，具有分析速度快、操作簡便、靈敏度高等特點。光譜分析法是食品安全領(lǐng)域中的重要檢測方法。電化學(xué)法是溶液中對物質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)和規(guī)律分析的重要分析法，該方法具有較強的靈敏度，準(zhǔn)確度，而且在測量范圍上較廣，儀器使用操作簡單，能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)物質(zhì)含量的定量、定性分析，生物芯片技術(shù)具備高通量，微量化等特點^[1]，也是近年來新型的技術(shù)。目前該技術(shù)在食品安全領(lǐng)域中的適用性越來越廣，該技術(shù)是將待測目標(biāo)物與DNA探針進(jìn)行雜交，在借助精密掃描儀器的作用下可通過計算機(jī)對雜交后的信號進(jìn)行分析研究，獲得有效信息并完成數(shù)據(jù)整合。核磁共振是基于原子核吸收的電磁能能使其分裂發(fā)生躍遷并產(chǎn)生共振現(xiàn)象的波譜技術(shù)，是一種高效準(zhǔn)確且對樣品沒有損壞的現(xiàn)代儀器分析法。在食品安全檢測領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。色譜分析法是結(jié)合多種混合物中目標(biāo)物性質(zhì)結(jié)構(gòu)差異，能夠利用固相停留時間與其他物質(zhì)進(jìn)行分離達(dá)到最終的檢測效果，具有較強的靈敏度和準(zhǔn)確度，且分析時間較短，也是目前食品安全領(lǐng)域中的推薦方法之一。質(zhì)譜分析法是利用運動離子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)原理進(jìn)行分析檢測的技術(shù)，分離效果好，檢測靈敏度高，在實際檢測中通常與色譜分析法聯(lián)用對食品進(jìn)行檢測分析，非常適用于農(nóng)藥殘留的檢測。

2儀器分析法的類型

2.1光譜分析法

紫外可見分光光度法是通過測定波長為200-800納米之間分子吸光度，進(jìn)一步來實現(xiàn)物質(zhì)含量的定量、定性分析，該方法操作比較簡單，而且具有方法穩(wěn)定，靈敏度高，能夠在食品安全領(lǐng)域中實現(xiàn)廣泛利用，可用于重金屬（鋅、銅）、添加劑（硝酸鹽、亞硝酸鹽）、營養(yǎng)成分（可溶性蛋白質(zhì)、多糖）等多個食品項目的檢測。

原子吸收光度法也是一種常見的痕量物質(zhì)分析法，能夠結(jié)合原子結(jié)構(gòu)，分為三種方法，包括火焰原子吸收法，石墨爐原子吸收法以及氫化物的原子吸收法，該方法具有較廣的測量范圍，而且在檢測過程中僅需要少量樣品，具有較高靈敏度，目前利用該方法可實現(xiàn)對鐵，鋅，鉛等高達(dá)70種元素的檢測。與此對應(yīng)的原子熒光分光光度法是近年來應(yīng)用較廣的痕量分析技術(shù)，通過對熒光發(fā)射強度測量實現(xiàn)元素的定量定性分析，具有檢出限低，靈敏度高等多個特點。使用氫化物法能夠?qū)︺U，砷等元素檢測無基體干擾，能夠提高檢測的抗干擾性能，進(jìn)而實現(xiàn)多種元素同步檢測，顯著節(jié)約檢測的時間和成本。在食品領(lǐng)域中紅外光譜法同樣具有顯著的優(yōu)勢，在目前食品安全領(lǐng)域中常使用中紅外檢測以及近紅外檢測。通過紅外光譜法可以直接對食品進(jìn)行無損檢測，而且檢測效率較高，成本較低，污染程度較小?？梢詫θ忸?、食用油、乳制品、酒類等品種的安全性及組分含量進(jìn)行分析，通過分析油樣光纖，還可以確定食品是否摻假。

拉曼光譜法，該方法無需進(jìn)行樣品前處理，可直接利用樣品通過光纖探頭或者石英進(jìn)行測量，利用拉曼圖譜能夠準(zhǔn)確進(jìn)行食品中某種物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的定性分析，同時還能夠檢測部分物質(zhì)的定量分析。目前利用該方法，在食品安全領(lǐng)域檢測中基本可實現(xiàn)快速無損檢測。高頻電感耦合等離子體發(fā)射法具有低檢出限，高精密度，適用性廣等特點^[2]，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)不同元素同步測定，目前在微量元素檢測中該方法具有較廣的適用性。

2.2電化學(xué)分析法

在食品安全檢測中相比其他方法來說，電化學(xué)法也是十分重要的。

由于實際測量的離子化合價較低，在檢測過程中受到一定限制，同時測量化學(xué)電極電位值時很容易受到外界環(huán)境溫度等條件的影響，進(jìn)而導(dǎo)致曲線出現(xiàn)偏差，穩(wěn)定性較差。近年來，隨著電化學(xué)分析法技術(shù)水平逐漸提升，能夠彌補過去在檢測中存在的缺點，不斷提升檢測效率水平，比如陰極和陽極溶出伏安法，能夠?qū)ι铒嬘盟袩o機(jī)鉛、砷以及鎘等重金屬元素進(jìn)行檢測，對于食品中鉛含量檢測可以采用單掃描極譜法的方式，該方法在檢測分析農(nóng)殘、保健食品等方面中也發(fā)揮著極大的作用。

2.3生物芯片技術(shù)

隨著當(dāng)前生物技術(shù)的發(fā)展，尤其是生物分子技術(shù)，從一定程度上也拓寬了生物芯片的應(yīng)用，當(dāng)前生物芯片可用于營養(yǎng)學(xué)，轉(zhuǎn)基因?qū)W，微生物獨立學(xué)等多個領(lǐng)域中^[3]。生物芯片包含細(xì)胞，蛋白質(zhì)，基因，組織芯片等多種類型，但其中應(yīng)用比較成熟的是基因芯片，采取微加工的方式能夠?qū)⑻囟ㄏ盗蠨NA片段高密度有規(guī)律的排于固定載體中，這些載體可以是玻璃或者硅等物質(zhì)，進(jìn)而制好的芯片中包含大量的基因信息，將所標(biāo)記過的基因芯片和經(jīng)過預(yù)處理后的樣品雜交融合，進(jìn)而檢測各分子雜交的信號強弱程度。通過相關(guān)軟件完成數(shù)據(jù)篩選、分析和鑒定，獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息。利用該方法能夠判斷食品是否存在轉(zhuǎn)基因，同時利用金芯片在食品安全領(lǐng)域檢測中具有自動化，高效性以及專業(yè)性，特異性等特點。

2.4核磁共振技術(shù)

核磁共振技術(shù)也是近年來使用較廣的無損檢測技術(shù)，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的分析以及動力學(xué)研究。核磁共振技術(shù)具有多種優(yōu)點：可對樣品進(jìn)行定性定量分析，在檢測過程中保持樣品的完整性，定量檢測過程中無需標(biāo)樣，檢測結(jié)果準(zhǔn)確、重復(fù)性高，且不受操作人員的技術(shù)和判斷影響。在食品中碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂質(zhì)水分等物質(zhì)檢測中實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。利用核磁共振技術(shù)也應(yīng)用于對摻假不同成分的牛乳、摻假低價值油的橄欖油、摻假的米、蜂蜜、紅酒等進(jìn)行檢測，可對這些食品的摻假成分進(jìn)行有效鑒別^[4]。但相對其他方法來說檢測成本及技術(shù)要求較高。

2.5色譜分析法

色譜分析法包括氣相，液相，離子色譜法這三種類型，其中氣相色譜法是將氣體作為流動相，該色譜法具有較高的分離效果，而且具有良好的樣品的選擇性，在使用該方法時所需樣品較少，能夠?qū)崿F(xiàn)同組份同步分析，該方法主要適用于水中或者食品中有機(jī)氯等多種農(nóng)藥測定，嬰幼兒乳品中脂肪酸測定，白酒甲醇含量測定等。相對來看，高效液相色譜儀，該儀器檢測運行效率較高，而且所需時間較短，靈敏度高，主要適用于一些高沸點，極強性大，分子大且穩(wěn)定性較差的物質(zhì)分析，也是目前在食品領(lǐng)域中的重要檢測方法。比如能夠用于檢測食品中著色劑，黃曲霉素含量，防腐劑，安塞蜜等多種物質(zhì)的測定，同時還包括乳制品中三聚氰胺的測定。離子色譜法是借助離子交換，能夠?qū)泊娴年?、陽離子進(jìn)行定量、定性分析，并實現(xiàn)不同離子的分離，具有高效性和連續(xù)性，高靈敏度等特點。離子色譜可用于食品中亞硝酸鹽、溴酸鹽及糖的檢測分析，也適用于測定水溶液中低濃度的陰離子。

3儀器分析法在食品檢測中的具體應(yīng)用

目前在現(xiàn)代食品檢測中儀器分析法發(fā)揮著重要作用，選擇合適的儀器分析法能夠準(zhǔn)確開展食品中不同物質(zhì)含量和種類判斷分析，更好的掌握食品的成分并判斷其是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，為消費者的健康做好保障。

3.1食品中重金屬污染的檢測

當(dāng)前隨著社會快速發(fā)展的背景下，食品中經(jīng)常會面臨一些重金屬污染的問題。未經(jīng)處理的工業(yè)“三廢”中含有的重金屬成分會滲入地下，通過生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入人類生產(chǎn)生活中，此外在食品加工，包裝，儲存等各個環(huán)節(jié)中均會受到重金屬的污染。例如鉛、鎘、鉻、砷等重金屬。重金屬相比其他的有機(jī)化合物來說，其給食品帶來的污染程度不同，這種重金屬成分穩(wěn)定，能夠在人體中長期富集，在環(huán)境中極不易降解，沒有專業(yè)的儀器設(shè)備很難準(zhǔn)確的檢測到是否超標(biāo)。如果長時間食用被污染的食物，這些重金屬在體內(nèi)積聚程度超過人體耐受限度，就會產(chǎn)生多種健康問題，進(jìn)而導(dǎo)致人體產(chǎn)生嚴(yán)重疾病，比如日本由于鎘污染導(dǎo)致的骨痛病，以及由于汞污染導(dǎo)致的水俁病。因此，對“三廢”處理后再排放和在食品生產(chǎn)全過程做好重金屬污染防范工作至關(guān)重要。

針對重金屬在定量檢測過程中傳統(tǒng)使用的方法，包括紫外可見分光光度法以及原子熒光法，原子吸收法，電感耦合等離子質(zhì)譜法，x射線熒光法等。其中也有一些檢測比較快速的方法，包括電極法，酶聯(lián)免疫吸附法^[5]，比色法，試紙法等。根據(jù)國家檢測標(biāo)準(zhǔn)，2017年頒布的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)中對于重金屬的限量有明顯規(guī)定。對檢測結(jié)果進(jìn)行判斷，為市場監(jiān)管部門提供技術(shù)支撐，經(jīng)監(jiān)督管理從源頭上杜絕重金屬污染食品流入市場，進(jìn)而能夠使消費者實現(xiàn)安全飲食。

3.2 食品添加劑的檢測

在當(dāng)前視頻加工過程中普遍會使用一些食品添加劑，利用該物質(zhì)能夠從地產(chǎn)度上改善食品的色香味，同時在加工過程中為能夠提高食物的保鮮和防腐能性能，加入了天然或人工合成的防腐劑或保鮮劑^[6]，根據(jù)研究表明目前國內(nèi)共有23類食品添加劑，共計2000多種。由于近些年食品添加劑的不合理使用及過劑量添加，發(fā)生了瘦肉精、三聚氰胺和蘇丹紅等事件，導(dǎo)致人們談食品添加劑“色變”。因此為能夠合理使用食品添加劑，檢測機(jī)構(gòu)需要對樣品進(jìn)行前處理，比如可以采用分子印記法或者固相萃取法，液相萃取法等，將待測組分有效分離，通過分子光譜、離子色譜法、色譜技術(shù)、色質(zhì)聯(lián)用等技術(shù)手段進(jìn)行檢測，準(zhǔn)確分析添加劑的含量，進(jìn)而判斷該食品是否嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)使用添加劑。離子色譜法以及高效液相色譜法，這兩種方法具有操作簡便而且響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，能夠用于食品中防腐劑，著色劑以及抗氧化劑等多種添加劑的檢測，進(jìn)而為食品安全檢測提供重要的技術(shù)支持。

3.3 農(nóng)產(chǎn)品的檢測

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)藥是重要的生產(chǎn)原料，通過合理的使用能夠降低農(nóng)作物在種植和生產(chǎn)過程中受外界不良因素的影響，提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。由于受到市場不法商人利益的驅(qū)使，農(nóng)戶為提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，在農(nóng)作物種植過程中使用過量的抗生素農(nóng)藥，這些農(nóng)藥在短時間內(nèi)無法完全降解，且部分農(nóng)藥甚至還會殘留于農(nóng)作物的表面，導(dǎo)致農(nóng)作物的農(nóng)藥殘留量高于國家檢測標(biāo)準(zhǔn)，尤其對于一些穩(wěn)定性良好的農(nóng)藥來說會在土壤中留存幾十年。種茶區(qū)在禁用滴滴涕、六六六多年后，在茶葉中仍可檢出滴滴涕及其分解產(chǎn)物和六六六。

針對農(nóng)產(chǎn)品在檢測過程中常使用的農(nóng)殘，包括有機(jī)氯，有機(jī)磷，氨基甲酸酯等，可通過氣相色譜法或者氣質(zhì)聯(lián)用高效液相色譜法或高效液質(zhì)聯(lián)用等多種方法完成定量和定性分析。運用生化檢測法、酸抑制法、生物傳感器等方式進(jìn)行快速檢測，比如電化學(xué)法中的安培檢測技術(shù)，能夠?qū)崟r檢測農(nóng)殘，結(jié)合電極的信號做出快速響應(yīng)，應(yīng)用儀器分析法能夠擴(kuò)大農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)殘的檢測強度，對于有效監(jiān)督市場農(nóng)產(chǎn)品來說是十分重要的。

4 小結(jié)

總而言之，食品安全一直是國內(nèi)和社會領(lǐng)域高度重視的問題，只有確保人們的飲食安全，才能夠提高社會治安穩(wěn)定，為保障人們生活中食品安全性，可以借助多種現(xiàn)代儀器分析技術(shù)，進(jìn)行食品品質(zhì)，質(zhì)量生產(chǎn)過程和科學(xué)研究等各環(huán)節(jié)的分析，進(jìn)一步提高食品安全檢測領(lǐng)域中一些有毒有害物質(zhì)檢測的準(zhǔn)確度和實時高效性，同時隨著信息技術(shù)和儀器技術(shù)的發(fā)展，未來在食品安全檢測領(lǐng)域中還需要不斷開發(fā)和技術(shù)更新過程，需要依靠更高精密度、更高分辨率、更高靈敏度的儀器。隨著國家在現(xiàn)代儀器分析技術(shù)資源、人力和物力的投入，更加精確的新技術(shù)新方法的不斷推出、使用和優(yōu)化，將確保食品檢測的可持續(xù)性發(fā)展。

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