食品理化檢驗中樣品前處理方法及運用

鄧延省

摘 要：樣品前處理對食品理化檢驗至關重要，應根據待測組分特點、檢驗要求、儀器設備性能以及樣品性狀等決定樣品前處理方法。常用的樣品前處理方法有固相萃取法、微波消解法、色譜分離法以及微波萃取法等，不同的樣品前處理方法步驟、適用樣品類型、處理效果存在差異，應根據實際檢驗需求選擇適宜的樣品前處理方法，以提高檢驗結果的準確性。

關鍵詞：樣品前處理；食品理化檢驗；固相萃??；微波消解；色譜分離

Pre-Treatment Methods and Application of Samples in Physical and Chemical Food Testing

DENG Yansheng

（Weishan County Center for Disease Control and Prevention， Jining 277600， China）

Abstract： Sample pretreatment is essential for food physical and chemical testing， and should be based on the characteristics of the components to be tested， testing requirements， instrumentation performance， sample properties and other decisions on sample pretreatment methods. Commonly used sample pretreatment methods include solid phase extraction， microwave digestion， chromatographic separation， microwave extraction， etc. Different sample pretreatment methods have different steps， applicable sample types and treatment effects， and the appropriate sample pretreatment method should be selected according to the actual test requirements to improve the accuracy of test results.

Keywords： sample pretreatment; food physical and chemical testing; solid phase extraction; microwave digestion; chromatographic separation

隨著生活水平的提高及健康意識的增強，人們對食品安全的重視程度不斷提高。食品理化檢驗可通過物理、化學等方法以及儀器設備對食品的某些組分進行檢驗，據此判斷食品是否符合營養需求及安全標準[1]。在食品理化檢驗中，樣品前處理是將樣品通過各種方法進行分解，使待測組分轉入溶液中，以便進一步檢測。樣品前處理會導致待測組分有不同程度的損失，通常是盡量少進行樣品前處理，以便保證檢驗結果的準確性。但在實際中，多數食品樣品無法直接進行檢驗。例如，果蔬、米面等常存在農藥殘留問題，危害人們的健康，因而需要檢測農藥殘留的成分及含量。在檢測前需進行樣品前處理，對果蔬、米面中的農藥成分進行提取后方可進行檢驗。樣品前處理方法會直接影響后續的實驗操作和檢驗結果，而不同的食品樣品前處理的要求存在差異，選擇適宜的樣品前處理方法能使實驗結果更加準確。

1 樣品前處理的重要作用

1.1 樣品前處理的必要性

樣品前處理是極其重要的步驟，其直接影響食品理化檢驗結果，進而影響相關部門對食品安全風險的分析和判斷。在食品理化檢驗過程中，樣品前處理耗時較長，占據整個檢驗過程的60%左右[1]。一般情況下，食品樣品在采樣后，僅有少部分可以直接進行檢驗，大多數食品樣品需要進行加工處理，使樣品中的待測組分轉化為可以檢測的狀態，通常會轉化成為溶液形式。因此，樣品前處理通常是對原始樣品進行破碎、溶解，并分離、提純被測組分，將其轉移到溶液中，制備成便于檢測的溶液，此過程中的任意一環節都會影響到分離程度、純化程度，操作不當容易導致待測組分分離不全、純化不全，進而導致檢驗結果與實際不相符。因此，樣品前處理在食品理化檢驗中不可或缺，是必不可少的步驟。

1.2 樣品前處理的目的

食品化學成分復雜，包括各種營養成分、金屬元素、無機化學元素等，不同成分對人體產生不同的影響，因此食品樣品理化檢驗通常包含多個項目的檢驗，以便對食品的質量做出科學研判。不同的成分在食品中以不同的形態結合在一起，大多無法直接檢驗，加上不同食品組分的檢測方法有所差異，因此需要將待測組分分離出來，以便對其進行檢驗，這就需要進行樣品前處理。在樣品前處理中，要將待測組分分離、純化，轉化成可測定的狀態；同時要去除干擾組分，以免影響檢驗結果。除此以外，一般情況下食品中的有害物質含量較少，如殘留的農藥、重金屬等，受到技術限制，有時難以直接檢測其含量；或者一些待測組分含量較高，因此需要對待測組分進行濃縮或稀釋處理，使其達到最佳的檢測濃度范圍，提高檢驗結果的準確性。

2 樣品前處理方法及應用

2.1 固相萃取法及應用

固相萃取法是使用選擇性吸附、選擇性洗脫的方式將樣品富集、分離、純化，從而獲得待測組分。其中比較常用的方法是利用吸附劑來吸附液體樣品中的待測組分，再用溶劑除去雜質，之后用少量溶劑洗脫待測組分，使待測組分快速分離、濃縮。例如，固相萃取法應用于萃取大米樣品中的殺蟲劑甲萘威和除草劑阿特拉津，回收率分別為88.3%～102.2%、87.5%～104.3%[2]；用于萃取鹽水鵝中5種罌粟殼生物堿的回收率在92.33%～106.42%[3]；用于萃取石岐鴿蛋中4種氟喹諾酮類藥物殘留的回收率在90.0%～110.0%[4]。

2.2 微波消解法及應用

微波消解法是利用波長1 mm～1 m、頻率300 MHz～300 GHz的電磁波對物質直接加熱處理，使樣品表層發生破裂，產生新的表面與溶劑作用，使樣品完全分解。微波消解法具有加熱均勻、分解快速、分解完全、污染小、揮發性元素損失少等優點，在食品理化檢驗中廣泛使用。例如，用微波消解法處理油條時對鉛、砷、鎘、鉻的加標回收率為90.2%～104.0%[5]；用于處理小麥時對鉛、鎘、鉻、砷、汞的加標回收率在95.8%～103.8%[6]；用于處理水生蔬菜時對硼、鉻、錳、鎳、砷、硒、鎘和鉛的回收率在90.8%～109.0%[7]。

2.3 色譜分離法及應用

色譜分離法是利用垂直的填充吸附劑固定床將樣品中的待測組分進行分離精制，其中色譜柱內的填充吸附劑是多孔的惰性固體，用非揮發性的惰性液體涂漬。如果處理的樣品是氣態，則主要通過吸收作用吸附氣體，如果處理的樣品是液態，則主要通過萃取作用來吸附液體。色譜分離可以分為氣相色譜分離、液相色譜分離等。色譜分離法的常用操作有迎頭分離法、沖洗分離法、頂替分離法等。其中迎頭分離法主要是讓溶液連續通過吸附固定床的一段，再以某種順序從固定床另一端排出；沖洗分離法主要是讓液體通入不被吸附的載體，順序地被吸附和解吸；頂替分離法是在載氣中加入吸附能力最強的組分，依次頂替被吸附的組分。例如，木其爾等[8]用氣相色譜法分離食品中植物甾醇的回收率在84.9%～106.2%；郭禮強等[9]用高效液相色譜法對果蔬脆片中致癌物苯并（a）芘的回收率在89.4%～93.7%。

2.4 微波萃取法及應用

微波萃取法是利用溶劑在微波反應器中從樣品中提取各種化學成分，微波反應器產生的電磁波可以讓固體或半固體物質中的某些有機物成分從基體中分離出來，并能夠保持分析對象的原本化合物形態。微波萃取法具有加熱迅速、選擇性加熱、高效節能以及安全環保等優點。例如，微波萃取法用于萃取紫米中的亞砷酸鹽的加標回收率在96.1%～101.2%，用于萃取砷酸鹽的加標回收率在95.7%～98.2%[10]；微波萃取法用于萃取嬰幼兒米粉中5種砷形態的加標回收率在95.2%～102.0%[11]。

2.5 超臨界流體萃取法及應用

超臨界流體萃取法是利用溫度高于臨界溫度、壓力高于臨界壓力的超臨界流體作為萃取劑，從樣品中萃取出待測組分，萃取劑在室溫、常壓下恢復氣態，與萃取組分分離。CO2是超臨界流體萃取法比較常用的萃取劑，具有安全、無毒、廉價、萃取流程簡單等特點，使用過程中穩定、不燃燒、不污染環境、可避免產品氧化、無有害溶劑殘留。例如，超臨界流體萃取法可以用于提取天然香蕉香精，包括酯類化合物、醛類化合物、醇類化合物等，最佳萃取壓力為30 MPa，溫度為25 ℃，分離壓力16 MPa，提取時間90 min。超臨界流體萃取法還可以用于提取葡萄籽油、蘋果籽油、茶葉香氣成分、花生油、米糠油等多種成分[12]。

2.6 化學分離法及應用

化學分離法是利用試劑將樣品溶液中的干擾組分沉淀出來，操作簡單，是目前食品理化檢驗中經常使用的樣品前處理法。常用方法有掩蔽法、沉淀法、皂化法、磺化法等，其中掩蔽法是將化學試劑加入樣品中，加入的試劑和干擾物發生絡合反應后轉變成為比較穩定的形態，即通過化學反應將干擾成分掩蔽起來，消除其在理化檢驗過程中產生的干擾；沉淀法是將溶解度差異較大的混合物進行分離，通過某些方法讓一些物質沉淀分離出來，如添加沉淀劑，將待測組分沉淀出來，去除干擾組分，達到分離、純化的目的；皂化法、磺化法主要用于處理油脂或含脂肪樣品，如在處理脂溶性維生素或處理農產品農藥殘留，采用堿皂化法或濃硫酸磺化法可使油脂中待測的非極性物質被非極性或弱極性溶劑分離出來。

2.7 物理分離法及應用

物理分離法是利用物質間的理化屬性差異進行分離，比較常用的有蒸餾法、溶劑提取法。蒸餾法是對樣品進行加熱處理，利用不同組分的沸點差異，借助于加熱液態同位素混合物，實現同位素分離，從而使待測組分分離出來。蒸餾法分為常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾。在樣品前處理中，常壓蒸餾常用于處理受熱后不分解或沸點不高的樣品，如用于分離二氧化硫；水蒸氣蒸餾則適用于處理樣品中揮發性物質或沸點低的物質，如用于分離糕點中的丙酸、N亞硝酸胺類物質。溶劑提取法是在溶劑中添加某些組分，使溶劑中的各個成分分離，達到提取的目的。例如，溶劑提取法可用于提取食品中的有機氯農藥、黃曲霉素B1、正己烷、石油醚等。

3 結語

在食品理化檢驗中，不同食品樣品的狀態存在差異，有固態、液態等，通常需要經過樣品預處理，使其轉化成容易測定的形態后，才開展進一步檢驗。樣品前處理方法較多，包括固相萃取法、微波消解法、色譜分離法、微波萃取法、化學分離法和物理分離法等。由于樣品形態、待測組分、實驗所用的儀器設備、檢測要求、檢測條件等方面存在差異，選擇適宜的樣品前處理方法是保證檢驗結果準確的前提。因此，在食品理化檢驗工作中，工作人員應根據實際檢測項目的具體情況，選擇適合的樣品前處理方法，以保證檢驗結果的準確性。

參考文獻

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