離子色譜技術在食品安全檢測中的作用分析

◎ 郝榮寶

（山東省東營市墾利區檢驗檢測中心，山東 東營 257500）

食品安全問題一直都是全社會共同關注的話題，食品安全事件頻發給社會帶來了不良影響。比如“3·15”晚會上曝光的某縣養羊基地“瘦肉精”問題，2008年的奶制品“三聚氰胺”污染事件，還有“蘇丹紅”“孔雀石綠”等相關食品安全事件，給我國食品安全監管敲響了警鐘。通過食品安全檢驗檢測，可以對食品中含有的各種添加劑或其他非法添加的物質進行定性、定量檢測與分析，確定是否存在影響人們身體健康的安全隱患。傳統食品檢測技術需要經過采樣、蒸餾、提純等較多繁瑣步驟，而且容易受到污染，造成檢測結果出現較大偏差，但離子色譜技術可以同時對食品中多種物質進行分離、定性、定量分析檢測，檢測效率高、數據準確，且操作簡單，目前在食品安全檢測方面的應用非常廣泛。

1 離子色譜技術

1.1 離子色譜技術概述

離子色譜檢測主要通過離子色譜儀，利用離子交換的原理對物質進行分離和檢測。離子色譜技術誕生于1975年，由Small 等研究人員創立，用于離子分離與分析。其前身是液相色譜，采用離子交換樹脂作為固定相，采用強電解質溶液作流動相，使困擾眾多學者多年的電導檢測器連續檢測柱流出物難題得到完美解決，代表離子色譜法成為一種新型的分離分析檢測技術。之后，其以快捷簡便、靈敏度高、選擇性好的優勢，被廣泛用于物質的分析檢測中。目前，離子色譜技術可以實現一次進樣同時完成30 種以上離子分析。離子色譜技術的用途非常廣泛，可用于環保、食品、飲用水、飲料、冶金、化工、污水處理等行業中的無機陰離子檢測。比如，液相中的F-、Cl-、Br-、I-等鹵素陰離子，以及SO42-、(S2O3)2-、CN-等陰離子；還可用于有機陰離子和有機陽離子的檢測，比如生物胺的檢測、有機酸（乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、蘋果酸、檸檬酸等）的檢測和糖類物質（乳糖、葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖等）的檢測[1]。

1.2 離子色譜技術的分類

行業內按照分離方式將離子色譜技術分為3 類：離子交換色譜、離子排斥色譜和離子對色譜[2]。

1.2.1 離子交換色譜

在實踐中，應用比較多的是離子交換色譜，也可以稱之為高效離子交換色譜。離子交換色譜一般采用酸性或堿性水溶液為流動相，以有機離子交換樹脂為固定相，采用C38H38 作為骨架，在共聚物苯環中引入磺酸基，經過反應后可得到磺酸型強酸性陽離子交換樹脂，在共聚物苯環中引入叔胺基，經過反應后可得到季銨型強堿性陰離子交換樹脂。這是一種性能優良的大孔、薄殼或多孔表面層型的物理結構，可以快速完成離子交換。離子交換樹脂的優點是吸附性強、耐酸堿，可在強酸或強堿環境中使用，實現再生循環使用，具有較長的使用壽命。但離子交換樹脂也有其缺點，如機械強度低、易溶易脹，容易被有機物污染。

1.2.2 離子排斥色譜

適用檢測項目主要是有機酸、無機含氧酸根，利用Donnon 膜的排斥效應，在受到排斥作用的情況下電離組分被分離出去，而弱酸被保留下來。在檢測中，一般選擇高交換容量的磺化H 型陽離子交換樹脂作為固定相，選擇質量分數低于20%的鹽酸為淋洗劑，常用于H2BO3-、CO32-、SO42-等含氧酸根的分離。

1.2.3 離子對色譜

主要用于無機離子、離解很強的有機離子的分離，如金屬絡合物的分離是利用了對離子或反離子之間反應生成疏水性離子對化合物的性質，最后達到在兩相之間分配的目的，可用于一種或多種物質的分離。

2 離子色譜在食品安全檢測中的運用

2.1 用于食品添加劑的檢測

在食品中加入各種添加劑，是為了延長食物的保質期，改善食品的色、香、味，以及滿足食品加工的要求。食品添加劑的種類很多，有人工合成的，也有純天然的，目前，全球范圍內符合添加標準的添加劑有15 000 種之多，我國也有2 300 多種。其中，以抗氧化劑、膨松劑、著色劑、防腐劑、甜味劑、食品用香料等添加劑的用量最多。但除了國家批準的添加劑以及用量外，一些不法生產者和經營者違法使用禁用添加劑，或超標、超量使用添加劑，引發一系列食品安全問題。比如，在肉制品加工中按照標準添加適量硝酸鹽或亞硝酸鹽，可以保持肉制品長時間呈現鮮艷的亮紅色，也能起到防腐的作用，但硝酸鹽或亞硝酸鹽添加量超標有可能引起中毒。亞硝酸鹽被人體吸收后，血液中的血紅蛋白運氧能力就會消退，導致出現缺氧癥狀，面色呈現青紫中毒狀[2]。

我國學者對亞硝酸鹽含量的檢測方法展開了研究，以干紅葡萄酒為研究對象，在國標檢測方法的基礎上進行了改進[3]，試驗中選擇微量蒸餾儀對試樣進行處理，經過蒸餾酸化后得到SO2，SO2經過NaOH 溶液，兩者經過反應后生成SO32-，再選擇0.45 μm 濾膜進行過濾處理，然后再使用離子色譜法檢測。結果說明，SO32-線性關系良好，檢出限為1 μg/mL，相對標準偏差為1.64%～2.93%。通過改進該檢測方法更加簡便，檢測效率與檢測結果均得到提升，可用于食品添加劑批量試樣檢測。

2.2 用于各種非法添加劑的檢測

有些食品生產或經營者為了牟取暴利，會在食品中添加國家禁止使用的非食品化學物質。比如，三聚氰胺、蘇丹紅、吊白塊、孔雀石綠等，消費者食用后會對身體造成極大傷害。吊白塊是國家明令禁用的化學物質，其化學名稱為甲醛次硫酸氫鈉，常用于印染工業，但有些不良商家將吊白塊添加在米線、粉絲、面筋、豆腐皮、紅糖、冰糖、河粉、竹筍、銀耳、牛百葉、血豆腐、海產品等食品中，用于改善其口感和美觀度，當其進入人體后會對某些酶系統產生危害，導致機體細胞變異，損害肺、肝、腎等器官，引起癌變。2008年，我國已經將吊白塊列入第一批通知的非法食品添加劑。采用離子色譜法對吊白塊進行檢測，主要先使用稀堿在水發食品浸泡液中提取吊白塊，經過C18 固相萃取小柱除雜，可有效去除溶液中的有機物質，但不會對甲醛次硫酸氫根產生影響，之后選用KOH 水溶液作流動相進行測定[4]。

我國研究學者對離子色譜檢測法進行了改進，采用“動態透析”的方法使離子色譜檢測更加簡便易行。試驗過程中，將待檢樣品置于透析袋內扎口后使用振蕩器進行透析，經過C18 小柱去除部分非極性有機雜質再進行檢測，吊白塊檢測范圍為11～1 100 μg/L，最低檢測限為0.219 mg/kg，明顯低于GB/T 21126—2007《小麥粉與大米粉及其制品中甲醛次硫酸氫鈉含量的測定》中2.9 mg/kg 的檢測限要求。

離子色譜檢測技術同樣可用于蘇丹紅、孔雀石綠、瘦肉精、三聚氰胺等物質的檢測，完全可以替代傳統化學檢測方法，并且具有便捷、快速、準確的優勢。

2.3 用于食品有害物質的檢測

有害物質是食品安全監測的重點對象，主要來源于食品生產加工過程中混入或殘留的有毒有害物質，對人體健康威脅很大，常見的有農藥殘留、獸藥殘留、生物毒素、重金屬毒素或其他類型的化學污染物。隨著農業技術的快速發展，大量微毒、低毒農藥的使用，給食品污染檢測增加了難度，還有些藥物殘留受熱易發生降解，更不利于檢測。國外有研究人員發明了一種極性農藥快速分析法，使用酸化甲醇作為提取劑，提取植物源食品中殘留的農藥成分，采用抑制離子色譜-質譜檢測分析法進行測定。研究人員將該方法用于谷物、葡萄等農產品中極性農藥殘留物質的檢測，成功檢測出農產品中含有草甘膦、氨甲基膦酸、N-乙?；?膦酸、草甘膦酸鹽、3-甲基膦丙酸鹽、N-乙?；莞熟⑺猁}、乙烯利、氯酸鹽、高氯酸鹽、磷乙基鋁等10 多種農藥殘留成分，且檢測速率快、效率高，與SANTE/11945/2015 指導文件中的標準要求相符[5]。

食物中含有重金屬也會危害人類身體健康，據了解,大部分重金屬都是來源于水和土壤。比如,工業制造、冶金、石油化工等行業污水、廢水排放中的鉛、鎘、汞、錳、鈷、釩、鉈等，對人體危害極大。水稻、玉米、土豆等植物中的重金屬基本都藏匿在土壤中，肉類中的重金屬主要來自飼料、獸藥等，海鮮類食物的重金屬來自被污染的海水。水稻是人類重要的食物來源，如果水稻種植地土壤被污染，大量重金屬砷就會被水稻吸收，因此，常將砷作為水稻的重要污染物進行監測。我國規定大米中無機砷的含量應小于200 μg/kg，按照國家標準要求需要對水稻中總砷含量和砷種類進行定性、定量檢測分析。在傳統檢測方法中檢測基質會受到干擾而影響砷的提取，導致最終的檢測結果不準確。國外研究人員嘗試采用離子色譜-電感耦合等離子體質譜法對水稻中砷及其種類進行測定，取得了較好成果。經過測定后目標物線性關系良好，其中，二甲基砷酸、一甲基砷酸和無機砷的回收率分別為116%、107%和92%。

3 結語

現代社會，人們對食品安全問題的重視度在不斷提升，頻頻發生的食品安全事故在社會上也引起了不良反響。針對食品安全問題，生產經營者應提高食品安全意識，政府監管部門也要承擔起監管責任，加大監管力度，完善法律法規，對違法行為進行嚴厲的懲處。食品質量安全檢驗檢測機構應引進新技術、新設備，不斷提升自身檢驗能力和水平。本文對離子色譜檢測技術進行了介紹，重點研究離子色譜檢測技術在食品添加劑、非法添加劑、有害物質檢測中的應用。目前，離子色譜檢測技術越來越成熟，可以實現同時對多種離子進行檢測，且靈敏度高、數據準確、檢測過程簡單，可滿足一些復雜混合物中痕量物質的分析要求。但離子色譜檢測技術并非萬能，在實際應用中也存在不足。比如，針對生物毒素檢測存在缺陷，希望未來學者們可突破其局限性，拓寬離子色譜檢測技術的應用范圍。