食品中化學成分檢測問題及應對策略研究

摘 要：隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展，食品添加劑和農(nóng)藥、獸藥的使用越來越廣泛。為確保食品安全，需要提升食品中化學成分的檢測能力。本文探討了食品中常見化學成分及其用途，分析了當前檢測方法的技術難點，并提出了優(yōu)化策略。研究發(fā)現(xiàn)，樣品前處理技術的局限性、檢測方法靈敏度不足以及基質效應干擾是主要問題。通過優(yōu)化前處理流程、開發(fā)高靈敏度檢測技術和建立基質效應校正模型，有望提高檢測準確性，保障食品安全。

關鍵詞：食品安全；化學成分檢測；技術難點；應對策略

Research on the Problems and Countermeasures of Chemical Composition Detection in Food

XUE Danlei， LI Huiting， LIANG Yanglan， CHEN Danhua

（Zhongjian Traceability South China Technical Services Co.， Ltd.， Shenzhen 518110， China）

Abstract： With the rapid development of the food industry， the use of food additives and pesticides， veterinary drugs is becoming increasingly widespread. To ensure food safety， it is urgent to enhance the ability to detect chemical components in food. This article explores common chemical components in food and their uses， analyzes the technical difficulties of current detection methods， and proposes optimization strategies. Research has found that the limitations of sample pretreatment techniques， insufficient sensitivity of detection methods， and interference from matrix effects are the main issues. By optimizing the pre-processing process， developing high-sensitivity detection techniques， and establishing a matrix effect correction model， it is expected to improve detection accuracy and ensure food safety.

Keywords： food safety; chemical composition testing; technical difficulties; response strategies

隨著我國食品工業(yè)的快速發(fā)展，食品添加劑和農(nóng)藥、獸藥的使用日益廣泛[1]。由于食品基質復雜，化學成分種類繁多，檢測過程易受到各種因素的干擾，導致檢測結果準確度不高。因此，深入研究食品中化學成分檢測存在的問題，探究有效的應對策略，對保障食品安全、維護公眾健康具有重要意義。本文系統(tǒng)闡述食品中常見化學成分的用途、檢驗方法，分析檢測過程的技術難點，并提出針對性的改進措施，以期為相關領域提供參考。

1 食品中常見化學成分及用途

食品中常見的化學成分種類繁多，其中具有特定功能性的化學成分，在食品加工過程中起著關鍵作用。在食品添加劑的使用方面，苯甲酸鈉作為一種防腐劑，可有效抑制食品中微生物的生長繁殖，延長食品保質期；二氧化硫的抗氧化性能可明顯改善食品的感官品質[2]。此外，化學成分還可通過改性作用，賦予食品特殊的理化特性。明膠與淀粉經(jīng)過交聯(lián)改性處理后，可形成具有流變學特性的復合凝膠體系，在乳制品、肉制品等食品中發(fā)揮增稠、穩(wěn)定的功效。在農(nóng)藥、獸藥的使用方面，為了保證食品原材料在生長過程中免受蟲害和微生物的侵害，會廣泛使用農(nóng)藥和獸藥。殺蟲劑能夠有效防止害蟲對作物的危害，從而減少產(chǎn)量的損失；殺菌劑則用于防治由真菌、細菌引起的植物疾病，確保作物正常生長。獸藥主要用于預防和治療家畜家禽的疾病，以提高養(yǎng)殖效率和保證動物產(chǎn)品的質量。此外，食品中含有較低的礦物質元素，這些礦物質元素對人體健康非常重要，如鈣、鐵、鋅等礦物質參與機體的新陳代謝過程，并維持神經(jīng)、內(nèi)分泌等系統(tǒng)的正常功能[2]。由此可見，食品中化學成分種類多、用途廣，因此深入研究其檢測方法對食品質量安全監(jiān)管具有重要意義。

2 食品中化學成分檢驗方法概述

食品中化學成分的檢驗方法有很多，通常根據(jù)待測成分的類型和性質選擇合適的方法。例如，對于防腐劑如苯甲酸鈉的檢測，常采用高效液相色譜法，該方法能夠準確測定樣品中防腐劑的含量。二氧化硫及其衍生物可通過分光光度法測定，利用其在特定波長下的吸收特性來定量。明膠和淀粉改性后的復合凝膠體系可以通過流變學分析來評估其物理特性，而其化學成分則可通過紅外光譜法進行鑒定。對于農(nóng)藥殘留的檢測，氣相色譜-質譜聯(lián)用技術因其高靈敏度和高選擇性成為首選方法之一。在獸藥殘留分析中，液相色譜-串聯(lián)質譜法因其能同時檢測多種藥物而被廣泛應用[3]。至于食品中的礦物質元素，如鈣、鐵、鋅等，則可通過原子吸收光譜法或電感耦合等離子體質譜法進行準確測定。每種檢測方法都針對特定類型的化學成分，以確保檢測結果的準確性和可靠性。

3 食品中化學成分檢測問題

3.1 樣品前處理技術局限性

以水產(chǎn)品中孔雀石綠殘留檢測為例，由于水產(chǎn)品蛋白質含量高，脂肪易與目標物結合，導致提取效率低，凈化過程易引入干擾物質。此外，在進行茶葉中農(nóng)藥多殘留檢測時，茶多酚等植物源性物質易與農(nóng)藥形成絡合物，影響提取和凈化效果。盡管采用QuEChERS等快速前處理技術可在一定程度上改善提取和凈化效果，但針對某些特殊基質或痕量分析時，現(xiàn)有的通用方法難以達到理想的回收率和重現(xiàn)性。另外，樣品中共存的同類物質也對前處理方法提出更高要求。例如，在檢測牛奶中三聚氰胺時，樣品中存在天然的蛋白質、咖啡因等氮含量高的化合物可產(chǎn)生嚴重基質效應，干擾目標物的選擇性識別[4]。

3.2 檢測方法靈敏度不足

隨著食品安全要求的日益嚴格，對檢測方法的靈敏度也提出了更高要求。以食品接觸材料中雙酚A的檢測為例，塑料包裝材料在加工過程中可能殘留微量雙酚A，進而通過遷移污染食品。然而，這一污染水平往往低于常規(guī)檢測方法的定量限，導致監(jiān)管部門難以準確評估其潛在風險。類似地，在植物油中檢測苯并芘等多環(huán)芳烴時，由于油脂基質的干擾以及目標物含量極低，現(xiàn)有的液相色譜-熒光檢測法難以實現(xiàn)痕量分析，需要開發(fā)更高靈敏度的檢測手段。近年來，固相微萃取、分子印跡等樣品前處理技術的發(fā)現(xiàn)為提高檢測靈敏度開辟了新途徑，但在實際應用中仍面臨回收率不穩(wěn)定、基質效應明顯等問題。與此同時，隨著食品加工工藝的不斷創(chuàng)新，新的有害化學物質不斷被發(fā)現(xiàn)，如何在復雜基質中實現(xiàn)痕量檢測，是目前檢測技術的難點[5]。

3.3 基質效應干擾檢測結果

食品基質的復雜性導致檢測過程面臨諸多干擾因素。在檢測蜂蜜中氯霉素殘留時，蜂蜜基質中共存的大量糖類、氨基酸等物質可能與氯霉素發(fā)生結構類似的化學反應，產(chǎn)生具有相似離子碎片的干擾物質，進而影響質譜檢測的選擇性，這種由于食品基質成分導致的背景干擾或假陽性結果，被稱為基質效應。類似地，在果蔬制品中檢測鉛等重金屬時，樣品中的果膠、纖維素等大分子物質會吸附目標離子，導致檢測信號衰減，造成基質抑制效應。盡管采用基質匹配、同位素內(nèi)標等方法可在一定程度上消除基質效應的影響，但對于某些特殊食品而言，基質組成的差異性使得通用校正方法失效，達不到消除基質效應的目的。此外，食品在加工、儲存過程中還可能發(fā)生物理化學性質的改變，如脫水蔬菜在水合過程中會釋放出游離態(tài)的維生素，進一步增加了基質效應產(chǎn)生的不確定性。

4 食品中化學成分檢測問題應對策略

4.1 優(yōu)化樣品前處理流程

針對樣品前處理技術局限性問題，可從優(yōu)化提取凈化方法、開發(fā)專用純化介質等方面入手。在茶葉農(nóng)藥殘留檢測中，可采取超聲輔助提取與低溫均質技術相結合的策略，利用機械作用破壞茶多酚與農(nóng)藥的結合，提高農(nóng)藥殘留提取率。同時，采用氧化石墨烯基固相萃取柱對茶多酚進行選擇性去除，減少基質干擾。對于水產(chǎn)品中孔雀石綠的檢測，可研究溫控離子液體分散液液微萃取技術，利用離子液體與目標物的特異性結合實現(xiàn)高效萃取，結合分子印跡固相萃取柱實現(xiàn)痕量分析。此外，針對牛奶中三聚氰胺檢測時蛋白質干擾的問題，可設計多級凈化方案，如采用TiO2納米材料對蛋白質進行選擇性吸附，結合高效液相色譜-串聯(lián)質譜技術實現(xiàn)三聚氰胺的準確定量。針對QuEChERS法存在基質適用性差等問題，可以優(yōu)化提取液組成，引入緩沖體系調(diào)節(jié)pH值，有針對性地篩選分散劑和凈化劑，提高方法的普適性。

4.2 開發(fā)高靈敏度檢測技術

為了改善現(xiàn)有檢測方法的靈敏度，需要開發(fā)新型高靈敏度檢測技術。在檢測食品接觸材料中雙酚A方面，可探究基于表面增強拉曼光譜的痕量分析方法。通過合理設計納米級貴金屬基底，在激光照射下形成局域表面等離子體共振效應，增強雙酚A的拉曼信號，實現(xiàn)痕量水平的快速檢出。針對植物油中苯并芘的檢測，可研究液-液微萃取與毛細管電泳-熒光檢測聯(lián)用技術。利用離子液體作為萃取介質，與油脂形成兩相體系，選擇性萃取苯并芘，再通過毛細管電泳進行高效分離，結合在線熒光檢測實現(xiàn)靈敏檢測。此外，還可開發(fā)基于量子點、金屬有機框架等新型熒光探針，利用探針與目標物的特異性識別，產(chǎn)生“關－開”型熒光響應，從而實現(xiàn)選擇性檢測。隨著免疫捕獲技術的發(fā)展，將樣品前處理與檢測過程集成化也是提高檢測靈敏度的重要途徑。例如，在檢測黃曲霉毒素方面，可構建以適配體為識別元件的微流控芯片，將適配體修飾在微通道內(nèi)壁，樣品通入后與目標物特異性結合，再采用電化學信號放大策略實現(xiàn)高靈敏檢測。同時，注重強化物理信號與生物特異性識別相結合，如靜電紡絲法制備分子印跡聚合物（Molecular Imprint Polymer，MIP）納米纖維，可顯著增大MIP比表面積，有利于提高檢測靈敏度。

4.3 建立基質效應校正模型

基質效應作為影響食品檢測結果準確性的關鍵因素，急需建立系統(tǒng)的校正模型才能有效消除基質效應。在檢測蜂蜜中氯霉素時，可選擇高分辨質譜技術，利用其在精確質量數(shù)檢測方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)對基質干擾物的有效區(qū)分，提高檢測選擇性。在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，可采用多元統(tǒng)計分析方法，如主成分分析、偏最小二乘法等，綜合考慮各種基質效應來源，建立化學計量學模型，校正檢測結果。對于果蔬制品中重金屬的檢測，可在前處理階段采用基質固相分散萃取技術，利用萃取劑與基質組分的選擇性結合作用，有效降低基質抑制效應。也可嵌入基于響應面法的多因素實驗設計，考察萃取劑種類、pH值、溫度等因素對基質效應的影響，優(yōu)化萃取條件，構建基質效應－檢測響應量化關系模型。針對食品加工過程引入的潛在基質干擾問題，可開展食品組分－目標物－檢測信號的三元作用機制研究，探究加工過程中基質組成動態(tài)變化規(guī)律，建立基于化學反應動力學的基質效應預測模型，指導檢測方案的優(yōu)化。此外，還可發(fā)展基于同位素示蹤的絕對定量分析方法，通過同位素內(nèi)標對基質效應進行實時校正，提高檢測結果的準確性和重現(xiàn)性。

5 結語

本文系統(tǒng)分析了食品中化學成分檢測過程中存在的主要問題，并提出了相應的改進策略。通過優(yōu)化樣品前處理流程，開發(fā)高靈敏度檢測技術，以及建立基質效應校正模型，可以提高檢測的準確性和可靠性。優(yōu)化樣品前處理流程，如超聲輔助提取、溫控離子液體分散液液微萃取等方法，可以有效減少基質干擾，提升檢測效率。開發(fā)基于表面增強拉曼光譜、量子點熒光探針等新型高靈敏度檢測技術，有助于改善現(xiàn)有技術的靈敏度，檢測出痕量有害物質。此外，建立系統(tǒng)的基質效應校正模型，綜合利用高分辨質譜、多元統(tǒng)計分析和同位素示蹤等技術，可以有效消除基質干擾，提高檢測結果的準確性。在未來的檢測工作中，可以繼續(xù)研究和開發(fā)新型檢測材料和技術，不斷提升檢測手段的靈敏度和可靠性。同時，應加強檢測技術在實際應用中的推廣和實施，確保食品安全監(jiān)管的有效性。持續(xù)創(chuàng)新和完善檢測方法是保障食品質量安全、維護公眾健康的關鍵。

參考文獻

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