食品檢測分析中儀器分析法的應用

◎ 羅秀華，崔 巖

（北京華測北方檢測技術有限公司，北京 101111）

1 食品檢測特點

1.1 樣品基質復雜

日常檢測中，食品樣品的種類豐富多養、來源渠道眾多，這些樣品主要代表了人們日常生活中會接觸到的食品，如蔬菜、水果、肉制品、水產品等。大部分的食品都是由結構復雜的有機物組成，這就給檢測工作的順利進行帶來了很大的阻力。

1.2 檢測項目種類和檢測組分多

1.2.1 農藥殘留

據統計，世界上存在的化學農藥品種大約有1 400種，比較具有代表性的是其中400種，如有機氯、有機磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯、有機硫、雜環類和酚類等，其中使用頻率最高的有40種左右，基層檢測的前四類達100種左右[1]。

1.2.2 獸藥殘留

當前的獸藥殘留主要是由抗生素類、驅腸蟲藥類、生長促進劑類、抗原蟲藥類、滅錐蟲藥類、鎮靜劑類和β-腎上腺素能受體阻斷劑幾類組成。根據歐盟的相關規定，指定需要檢測的農藥殘留組分為100種左右，如二苯乙烯及其衍生物、甲狀腺抑制劑、類固醇、二羥基苯甲酸內脂、β-激動劑、磺胺類、唑諾酮類、四環素類、β-內酰胺、頭孢霉菌素類等。

1.2.3 重金屬污染

隨著我國經濟的發展越加快速，重工業、輕工業、農業等各個行業也處在進一步的發展中，而生態環境也隨著外界開采更加深入所遭受到的破壞越來越嚴重，對于人類食用的物品的安全性也造成巨大的威脅。其中，對人類危害最大的十種金屬污染包括汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）和砷（As）等。

1.3 檢測組分含量低

結合之前對樣品檢測的經驗來看，食品檢測一般是μg級、ng級，甚至有可能是pg級，體現的含量比較低。

2 食品檢測在食品安全抽檢中的應用現狀

從現階段我國食品安全抽檢的情況來看，食品檢測技術的應用已經十分廣泛，國家中長期科技發展規劃中，已將食品安全檢測列為中國科技發展的戰略發展重點。目前，食品安全檢驗部門通常采用氣相色譜、液相色譜、原子吸收、紫外-可見分光光度計以及PCR、氨基酸測序儀等大型儀器來完成食品檢驗中化學源性項目的檢測任務，這些食品現代儀器檢測技術是食品質量安全重要的檢測手段，應該加大力度開展檢測方法研究，繼續發揮更重要的作用；同樣，傳統食品現代儀器檢測技術存在儀器價格昂貴、操作技術要求高、樣品前處理與分析時間長、對儀器的使用環境要求高，通常都在專業實驗室內使用，難以用于需對現場采集的樣品進行實時快速監控的場合。食品安全檢測具有樣品數量大、檢測種類多的特點，樣品的分析測試具有很強的時效性，因此，迫切需要一類操作簡單、能夠快速檢測多個樣品的技術，以滿足大量樣品快速分析的需求。

3 儀器分析方法在食品檢測中的應用

3.1 電化學分析法

目前，在食品生產和食品檢測過程中被應用最為廣泛的檢測方式是電化學分析法，但該方法也存在著一定的缺陷。電化學分析法局限于只能研究低價離子，外界的實驗條件對于實驗結果也具有很大的影響，其測量的標準程度與光度法所分析的結果具有一定的差異，穩定性較差。在檢測樣品中氰化物含量的過程中，一般會采用單掃描極譜法，檢測的過程中會展示出比較明顯的極譜波波峰，檢測結果十分明顯。在檢測食品中的微量金屬元素和混合金屬元素時，電勢溶出法在沒有經過前提消化和前提處理才能夠得到最優的檢測結果，一般會被用于檢測醬油和醋中砷的含量情況。

3.2 光譜分析法

光譜分析法主要利用物質發射、吸收電磁輻射和電磁輻射與物質之間作用。一般情況下，食品檢測中會使用分光光度法，實際實驗中主要采用可見光、紫外線、原子吸收等分光光度技術。紫外線-可見分光光度法一般情況下會用在檢測樣品中亞硝酸鹽、硼酸、磷酸鹽等物質的含量；而原子吸收分光光度法則是在檢測原子狀態下的金屬元素和非金屬元素上有一定優勢，通過實驗能夠相對準確地了解到食品中重金屬的含量情況。紅外光譜分析法主要用于檢測食品中防腐劑和保鮮劑的使用情況，也可以用于檢測食品中的水分和蛋白質含量。

3.3 色譜分析法

色譜分析法主要利用混合物中的每一種物質都具有獨屬于自身的特點，不同組分的相對運動，相對給予對方不同的作用力，促使彼此分離。色譜分析法又可分為高效液相色譜法、氣相色譜法以及離子色譜法等[2]。

3.3.1 氣相色譜法

氣相色譜法是一種能夠快速將各種有機物質分離的方法，因此，氣相色譜法一般被用在快速將有機物質分離或者氣化的實驗當中，如有機磷、有機氯、有機硫、菊酯類等農藥殘留物質，也可以用在一些單體物質當中，例如水中三氯甲烷、四氯化碳、酒類或者是食用油中溶劑殘留等的檢測中。

3.3.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法的發展基礎是液相色譜法，當前已成為食品測量中必不可少的一種測量和分析技術，一般情況下被用在測量食品中防腐劑、甜味劑、食用色素等各類食品添加劑、營養元素等物質檢測。

3.3.3 離子色譜法

離子色譜法最初是由斯莫爾于1975年正式提出，之后在此技術之上又推出了抑制型離子色譜法、單柱離子色譜法，這些食品分析方式在食品檢驗中均得到了良好的普及。

3.3.4 質譜分析法

質譜以及色譜-質譜聯用技術是在色譜法的基礎之上發展的，能夠實現對多種不同種類農藥殘留的同時測量，并得到相對準確的測量結果，切實地實現了對于多組分農藥的深入分析。目前，通過質譜來進行食品檢測，已逐漸成為食品中農藥殘留分析的主導技術。在多種色譜-質譜聯用技術中，氣相色譜-質譜、氣相色譜-串聯質譜以及液相色譜—串聯質譜都在對農藥和獸藥殘留分析實驗中具有相對較高的地位，其具有準確度高、分辨率高分析能力高等特點，并已經逐漸投入到農藥和其代謝組分的高通量篩查檢測中。

4 儀器分析檢測過程中的難點和質量控制

4.1 選擇正確的分析方法

根據不同的樣品、分析對象以及含量等，綜合運用不同的前處理方法和儀器分析方法選擇合適的樣品檢測方法。依據相應的國家標準要求進行測定，并進行方法學的證實。任何分析方法都有其局限性，存在不同程度的干擾，為了消除理論和經驗的干擾，可采用選擇儀器的工作參數、添加掩蔽劑基體改進劑進行基體匹配，改變測量方法等手段。

4.2 確定不同基質樣品處理方法

在選取檢測樣本時，需要樣本具有代表特點，根據樣本的均勻性、整體性，以及數量多少確定合理的取樣。同時，要特別注意特殊樣本的取樣，例如在金屬取樣時需要注意氣孔與裂紋的位置；選取樣本時，其表面不可存在氧化或油朽現象；要根據對樣本分層的檢測根據涂層、鍍層等選擇去內留表或去表留內；對于工藝操作不足導致的樣本均勻性差，可以經過兩次溶解超大量稱樣或將測量取數的次數增加；在鉆取高碳物質時需要注意取樣時防止迸濺；對于過硬樣品取樣時需先進行硬度降低處理，隨后在完成取樣工作；一般選擇分析樣本量4倍左右的樣品制取量，保證有足夠數量的可復試樣品。

在選擇光譜分析法時，需要先用砂紙打磨塊狀樣品的表層，在完成打磨后，注意檢查是否遺留有鋁硅元素，注意此類元素的影響。同時注意對于樣本的固定保留裝置需要注意清潔、保證干燥，以此實現對分解樣本的保質。此時需要考慮4點：①樣本分解的完全性。②被檢測的樣本成分的受損情況。③有干擾物質被融入其中。④分解時間對樣本的影響。

若在分解的過程中遇到不易分解或難分解的問題，通常采用高氯酸或硫磷混酸溶解并產生相應的冒煙現象，或者采用在聚四氟乙烯器皿中硝酸加氫氟酸混合酸增加樣本的溶解速度。值得注意的是，需要采用飽和硼酸絡合超量的氫氟酸才能使其在玻璃裝置中溶解。同時注意在對部分酸有析出物產生時諸如鎢酸，會影響分解的速率與結果，對此可借鑒容納微波消解技術提升樣品分解效果。

4.3 提高檢測方法準確度、靈敏度的措施

4.3.1 減小空白值

空白值一般是來自于試劑與待檢查樣品中的分量或分析被檢測組分所需的器皿以及分析時所需的空氣、用水灰塵等。空白的影響極大，不僅會干擾結果的準確精密度，還可能限制檢測的靈敏度，在對微量元素、痕量等檢測分析與純度檢驗中尤為明顯。因此在檢驗過程中，需要明確空白的來源并采取措施進行控制與消除。在分析空白時，可先考慮其環境、備水環節、輸送環節、存儲環節存在的不足，此時可能導致某項元素含量過多；其次考慮人工清洗相關器皿時導致的洗滌物質遺留；再次考慮在分析試液時有灰塵污染試液；或器皿中遺留其他殘缺元素；傳遞運輸過程中樣本被污染等。

以上造成的空白可以通過轉變工作方式來消除，例如用稀鹽酸泡洗玻璃器皿、保證實驗室的整潔干燥性、分析檢測實驗室用水、選擇專業的試劑與工具提取、存儲、傳遞樣本，注意不混用器皿。在痕量分析中，可以通過降低空白來保證測試值的精準性，可將優級純替代待檢測的純試劑、用一級水代替二級用水進而實現降低空白值。此外，可從儀器、器皿等方面分別同時實現對空白的降低不然影響效果。空白試驗應與分析試驗有相同的操作步驟。對于空白試驗需要確定基體是有試樣還是無試樣，認真對待基體對空白測定值的影響。

4.3.2 選擇適當的分析方法

不同分析方法的靈敏度有所區別，這是由于其測定原理和儀器結構不同所造成的。可以根據不同的測定組分及其不同的含量來選擇合適的分析方法。

另外，通過增大進樣量、富集待測組分、增加凈化手段、提高提取效果也能夠提高檢測的靈敏度。有的檢測項目可以進行不同檢測方法的比對確認。

4.3.3 增加平行測定的次數、進行比對試驗

增加測定次數可以減少隨機誤差，在一般分析工作中，測定次數為2～4次，如果沒有意外誤差發生，基本上可以得到比較準確的分析結果。

同時，通過加標回收試驗和定期進行人員比對、儀器比對、標準樣品測試等指控手段進行質量控制，增加試驗的準確性和穩定性。

4.3.4 消除測定中系統誤差

消除測定中系統誤差可采取以下措施：①做空白實驗，即在不加試樣的情況下，按試樣分析規程在同樣操作條件下進行的分析，所得結果的數值稱為空白值。然后從試樣結果中扣除空白值即可得到比較可靠的分析結果。②注意儀器校正，具有準確體積的和質量的儀器，如滴定管、移液管、容量瓶和分析天平砝碼，都應進行校正，以消除儀器不準所引起的系統誤差。③做對照試驗，對照試驗就是用同樣的分析方法在同樣的條件下，用標樣代替試樣進行的平行測定。將對照試驗的測定結果與標樣的已知含量相比，其比值稱為校正系數。校正系數=標準試樣組分的標準含量/標準試樣測定的含量，被測試樣的組分含量=測得含量×校正系數。

5 儀器分析法在食品檢測分析中的應用價值及優勢展望

5.1 儀器分析法在食品檢測分析中的應用價值

近年來，食品儀器分析方法的發展十分迅速，一些先進技術不斷滲透到食品分析領域，使儀器分析方法在食品分析中所占的比重不斷增加，并成為現代食品分析的重要支柱。目前，食品分析檢測中基本采用儀器分析的方法代替手工操作的傳統方法，氣相色譜儀、高效液相色譜儀、氨基酸自動分析儀、原子吸收分光光度計及可進行光譜掃描的紫外-可見分光光度計、熒光分光光度計等均得到了普遍應用。同時，由于計算機技術的引入，儀器分析的快速、靈敏、準確等特點更加明顯，多種技術的結合與聯用使儀器分析應用更加廣泛，有力地推動了食品儀器分析的發展，使得食品分析處在一個嶄新的發展時代。

現代分析儀器的種類十分龐雜，應用的原理不盡相同，而根據儀器的工作原理以及應用范圍，可劃分為電化學分析儀器、光學式分析儀器、射線式分析儀器、色譜類分析儀器、離子光學式分析儀器、磁學式分析儀器、熱學式分析儀器、電子光學物性測定儀器及其他專用型和多用型儀器[3]。

5.2 儀器分析法在食品檢測的發展前景

食品檢測需要借助專業的儀器設備對食品樣品進行檢測。專業的食品檢測儀器能夠對食品中的各種有害物質、重金屬及農業殘留、非食品添加劑或添加劑過量等有害物質進行檢測。一旦食品中含有這些有害物質都能被檢測出來。所以，食品檢測儀器需要不斷地綜合發展，檢測手段更高明才能滿足對食品樣本精確檢測。

市場對于食品檢測的要求并不是一成不變的，隨著市場不斷發展，它會要求更加系統和具體的食品檢測儀器出現。功能更齊全、能夠檢測多種有害物質、檢測更精確、專業化水平比較高的食品檢測儀器會更滿足未來市場的需求。未來食品檢測項目會更加多種多樣，包括食品方面的質量要求、嬰幼兒及特殊人群食品中所含的營養成分，食品的衛生程度、食品中所添加的添加劑含量以及食品中的農藥、獸藥、重金屬殘留等[4]。

6 結語

本文主要對食品檢測進行研究，基于食品檢測的特點，以及儀器分析技術的應用、優勢、前景等進行了闡述。從中可以發現，食品檢測是食品安全的保障，在我國社會不斷發展的過程中，食品安全問題逐漸突出。近些年，構架對食品安全檢測與控制非常重視，借助先進的檢測設備，能夠大大提高食品檢測靈敏性、準確性，檢測技術人員應該科學利用儀器設備，不斷研究檢測技術、開發和驗證更加優化的檢測方法和手段，使其更好地為食品檢測工作服務。

[1]董曉尉，陳麗娥，郭躍平.食品檢測儀器的應用及展望[J].現代食品，2017（4）：64-66.

[2]李學敏.食品檢測儀器設備在食品檢測中的應用及展望[J].食品安全導刊，2015（33）：124.

[3]陳林鵑.儀器設備在食品檢測中的應用及發展[J].食品安全質量檢測學報，2011（5）：239-247.