探析氣相色譜法在糧油檢測中的應用

劉莉

摘要：在市場經濟繁榮、城建事業深化的時代背景之下，我國居民生活品質持續改善，物質、精神環境愈發充實和富足，科技手段的進步催生了諸多新材料、新產品，農藥、抗氧化劑等促進農業發展的同時，也帶來了較為嚴重的食品安全問題，各種毒害物質隨食品進入人體，對消費者健康造成極大損害。本文聚焦于此，從原理、分類等角度探究了氣相色譜法應用于糧油檢測的必要性、可行性，并就具體的應用方式、要點技術進行展開論述。

關鍵詞：氣相色譜法;糧油檢測;食品安全

前言：氣相色譜法起源于20世紀50年代，經過漫長的發展、優化歷程，當前已經在醫療、科研等多個領域得到廣泛應用，從實踐效果上看，其改善了傳統檢測中范圍狹窄、持續周期長的困境，有效提升了檢測靈敏度及準確性?，F階段我國糧油產業規模不斷擴張，食品安全問題愈發嚴峻，在糧油檢測領域中引入氣相色譜技術可謂勢在必行，有必要從融合、適應角度對其應用路徑進行深入探究。

1氣相色譜法原理及優勢概述

氣相色譜法是一種典型的分離分析技術，操作時需要借助專門的色譜儀器，其構造大致可分為4個部分，首先是載氣系統，由氣體發生器、氣源鋼瓶[1]等組成，與減壓裝置一同形成密閉管路，主要負責色譜氣源供應。其次是進樣系統，包含進樣裝置、氣化室等部分，前者以自動化控制為主，同時配備了手動微量注射器，方便樣本劑量調整，后者則主要負責液體樣品的氣化轉換。第三是分離系統，包含色譜柱、色譜爐等結構，前者可以為色譜分離過程提供空間，可具體分為填充柱、毛細管柱兩類，色譜爐則主要為分離提供適宜溫度。最后是檢測系統，該系統是檢測轉換的主要裝置，有濃度型、質量型之分。

正式操作環節，需要取適量待測樣本，將其防止在檢測灌注的一頭，經過氣化處理后隨惰性氣體進入色譜柱，色譜柱之中事先裝有液體、固體固定相，由于目標物質沸點、吸附能力存在較大差異，因此會在固定相作用下發生不同程度的吸附、分解，最終流出色譜柱，檢測儀器則負責接收不同濃度組分，并在內部機構的支撐下完成電信號轉化，為可視化分析奠定基礎，整個過程中樣本流動情況、流動速度與管柱傾斜程度息息相關，樣本分配系數、時間的一致性更有保障。與傳統檢測技術相比，其優勢是十分明顯的，主要表現在以下幾個方面：

（1）靈敏度更高，檢測速度更快，可以滿足1ppm以內物質含量檢測需求，同時可測出ppb、ppt等級的農藥殘留物，整個檢測周期僅需幾分鐘至幾十分鐘，自動化程度相對較高。（2）檢測范圍較廣，氣相色譜技術可應用于多種氣體的檢測試驗中，對于可揮發有機物也有較高的檢測適用性，若檢測條件、環境適宜，即使是高沸點、固態性物質[2]，氣相色譜技術也能很好應對。（3）所需試樣量少，傳統安全檢測模式中，不同糧油樣品所需總量是存在很大差異的，采集環節操作較為繁瑣，而氣相色譜技術中，僅需幾微升樣本即可完成檢測，采樣操作大幅簡化。（4）設備結構簡單，氣象色譜儀整體架構較為簡單，操作難度不高，但可以高效分離多數物質，對隱藏性化學物質也有很好的分離效果。

2糧油檢測中氣相色譜法的應用方式

2.1藥物殘留情況檢測

農藥的使用提升了糧食作物、經濟作物抵御病蟲害的能力，為農業增產、經濟創收奠定了穩固基礎，但同時農藥不合理使用造成的環境污染、作物污染問題也逐漸暴露出來，農藥殘留物超標已經成為食品安全領域一大隱患，在糧食、果蔬等農產品生產中表現尤為嚴峻。有機磷農藥作為典型的神經毒劑，從消化道進入人體后，會通過組織細胞膜、血腦屏障等到達目標部位，對膽堿酯酶起到抑制作用，削弱其分解乙酰膽堿的能力，進而導致乙酰膽堿聚集，最終誘發神經功能紊亂，惡心、嘔吐甚至呼吸困難、神志不清等癥狀。有機氯農藥則具有明顯的脂溶性特征，會在人體脂肪中不斷累積，誘發慢性中毒癥狀，損害人體健康。通過GC/ECD以及GC/FPD氣相色譜技術的應用，檢測人員可以準確獲知糧油產品中藥物殘留情況，為市場準入判斷提供依據，其中GC/FID技術尤其適用于魚蝦、豬肉等農產品的藥物檢測，三甲胺檢出準確率極高，有助于提升食品安全監管效率。

2.2糧油毒素含量檢測

糧油中本身含有較多營養物質，來自于機械、包裝等處的微生物很容易在存儲、運輸過程中侵入糧油產品內部，并以糧油為基質進行生存、繁衍活動，導致糧食、油料發熱、劣變，最終產生毒素。霉菌是入侵微生物中最為常見的類型，可以分解蛋白質、脂肪等有機質，并提高亞硝基類化合物出現概率，部分變質糧油從外觀上看并無任何異常，但實際上已經感染黃曲霉素等無色、透明毒素，一旦被消費者食用，將大幅提升致病、致癌風險，危害機體健康。而實際上，從上世紀70年代開始，氣相色譜技術就已經開始應用于霉菌毒素檢測，比如T-2毒素等單端孢霉烯族毒素，在羥基衍生化處理之后，會呈現出較好的揮發性，氣相色譜技術的使用大幅提升了該毒素的檢測效率，在玉米赤霉酮毒素的檢測中也表現出了較高的適用性，當前伴隨氣相色譜-質譜聯用技術的進一步推廣，糧油毒素含量檢測的準確性和靈敏度更加有保障。

2.3抗氧化劑含量檢測

糧油產品生產、運輸及消耗會經歷較為漫長的周期，存儲不當很容易出現氧化變質問題，油脂氧化酸敗后，不僅產生難聞氣味，還會對人體酶系統造成傷害，熟肉制品氧化后，則會產生過氧化物、戌醛、丙二醛等物質，帶來致癌風險。為提升糧油抗氧化性能，現代糧油生產環節，通常會加入一定量的抗氧化劑進行防護，雖然延長了可食用期限，但隨之而來的抗氧化劑過量問題也逐漸暴露出來。以BHT、TBHQ等為代表的合成抗氧化劑先后被多國禁用，天然抗氧化劑占據市場主導，氧化劑含量檢測成為主要話題。氣相色譜法綜合性能優良，可以在降低成本的基礎上開展分離分析，提升檢測精準度和靈敏性，為氧化劑含量達標判定提供依據。近年來相關研究進程不斷深入，GC×GC-TOFMS聯用方法成為重點方向，實踐中先使用GC×GC二維特征譜圖輔助分析，再使用TOFMS譜圖庫進行檢索促成定性分析，待分析物之間分離效果十分理想，檢測效率顯著提升，可以滿足十余種抗氧化劑檢測需求

2.4添加劑及多環芳烴含量檢測

食品添加劑是現代科學發展的產物，能夠顯著改善食品色、香、味等特征，增加吸引度和耐久度，當前我國允許的食品添加劑共20余種，包含甜味劑、增稠劑、膨松劑等，在國家允許范圍內添加這些物質，并不會給食用者帶來明顯損傷，但一旦超過標準添加量，將可能加重人體器官負擔，誘發嚴重的疾病傷害。比如甜蜜素主要作用于肝臟、神經系統等部位，長期、過量食用危害極大，對于代謝、排毒能力較弱的幼兒、老人群體來說，后果更是不堪想象。焦糖色素、日落黃等色素雖然危害不大，但超標食用仍舊可能導致腹瀉癥狀，同時加重肝臟負擔。眾多添加劑之中，多環芳烴的危害尤其明顯，其主要賦存于煙熏物質內部，過量食用后致癌風險大幅提升，應用氣相色譜技術能夠快速檢出多環芳烴成分、含量，規避相關安全隱患。使用GC/FID技術，還能對包含苯甲酸在內的多種防腐劑進行檢測，防止防腐劑含量超標誘發危險因素，GC/ECD則多用于油炸類食品檢測，可以準確檢出丙烯酰胺含量，提升食品安全監管效率。

2.5糧油溶劑殘留量檢測

從近年食品安全抽檢報告來看，食用油溶劑殘留量超標上升趨勢明顯，已經逐漸成為了糧油市場的主要安全隱患，該種情況的出現主要與生產商不合理的成本控制操作有關，溶劑浸出法提取原油出油率相對較高，可以滿足大規模生產需求，但溶劑本身性能較難控制，有的溶劑甚至存在極大的燃爆、毒害隱患，部分廠商采用該種生產方式，但后期工藝中卻并未配備相應的溶劑去除操作，消費者長期食用該類產品，很容易出現神經系統、造血系統方面的疾病。我國食用油生產標準中，對溶劑殘留物的含量限制為≤50mg·kg-1，采用氣相色譜技術，可以對溶劑殘留進行精準分離和檢測，保障食品安全。此外，GC-FID氣相色譜技術也多被用于油脂脂肪酸、芥酸[4]的檢測當中，檢測范圍廣且效率極高。

3糧油檢測中氣相色譜法的應用要點

3.1標準溶液配制環節要點

標準溶液是氣相色譜分析的關鍵所在，其質量直接影響標準曲線繪制進程，實踐環節應把控好以下幾個要點：首先是準備環節，選擇精度較高的玻璃儀器，仔細清潔其內壁、外壁雜質、水漬，防止溶液被污染，容量瓶密封應當良好，磨口不能有任何破損，防止漏液情況的發生，如需進行干燥處理，則要合理控制加熱時間，盡量避免使用腐蝕容器的試劑。配制濃度應以測定值為依據，選擇相同、相近數值，確保其滿足測定需求，考慮到觀測環節對溶液可見度要求較高，因此要盡可能選擇高純度試劑，以色譜純為佳，防止雜質對測定結果造成干擾。其次是操作環節，過程中采用的移液管應當是統一的，要提前考慮其量程是否足夠，比如測定環節需要吸取1mL、4mL、6mL標準溶液，則要選取10mL量程移液管，且每次操作均要吸取至最大量程，最后再根據需要進行滴放。定容環節要控制溶劑添加步驟，在達到1cm刻度后適當空出靜止時間，促進瓶壁水柱下滴，刻度線、凹液面應當始終保持平齊，配制結束后及時搖勻，并將溶液移入棕色容量瓶，在低溫環境下妥善儲存，防止光照等不良因素影響。

3.2氣相色譜樣本處理環節要點

糧油產品易變質、易氧化，樣本儲存不當很可能對檢測結果造成干擾，因此操作環節要重點關注樣本處理方式，首先要明確樣品來源、采樣方法及過程，依據采樣實際選擇適當的樣品處理方式，提升分析結果準確性，這一步驟也能較好地檢驗樣本是否具有代表性，采樣操作是否符合國家規定。在采樣完成后，要盡快開展檢測試驗，樣本放置過久可能影響目標物質濃度，降低檢測結果可靠性，若待測項目較多、等待周期較長，也必須合理控制存儲環境中的不利因素，防止光照、高溫等的侵蝕。其次，為保證樣本的典型性、代表性，在采樣完成后還應當進行均勻混合，油類樣品集中到同一容量瓶搖勻再行取樣，顆粒、粉末狀樣品則要放置在干燥、潔凈的牛皮紙上進行充分混勻。待測物質濃度與樣本本身質量息息相關，因此要盡可能選用高精度天平，降低誤差系數，樣本處理操作應當專業、細致，防止操作失誤導致待測組變化、污染，上儀器之前樣品必須充分溶解，防止空氣、揮發性試劑等帶來的污染干擾。最后，樣本檢測環節必須嚴格遵守標準規定，以小麥粉過氧化苯甲酰含量測定為例，處理環節可能涉及回旋搖動操作，要考慮內部氣壓過大可能造成的活塞頂出隱患，及時放氣防止樣本損失，標準中還對樣本洗滌、水浴加熱等進行了詳細闡述，實踐環節要做好分析和參照。

3.3氣相色譜儀操作環節要點

氣相色譜儀結構較為簡單，但操作環節還是應當熟知相關要點，開始前應對各氣瓶進行細致檢查，確保其內部氣體充足，防止泄漏問題造成的損失，色譜儀開機前還應當觀察色譜柱狀態，復核其安裝穩固程度，更換時注意輕拿輕放，防止構件損壞。現階段氣相色譜儀設備中，主要采用填充柱、毛細管柱兩種色譜柱，要結合試驗條件、待測物質組分等考慮比選，提升各要素之間的匹配度，若設備存在老化、漏氣問題，可以適當更換硅橡膠墊，條件允許的情況下及時進行更換維修。其次，色譜儀檢測器承擔著主要的分析、檢測功能，濃度型檢測器通?？煞譃闊釋z測器、電子捕獲檢測器等，選擇時要結合待測物質性能進行分析，比如有機磷農藥殘留測定試驗中，火焰光度檢測器可以精準測定含磷有機化合物發射出的526nm波長光，檢出限達到10-12g/s，整體適用性較好，應當予以優先考量。若過程中出現點不著火等問題時，要及時檢查火焰噴口，排除噴口堵塞情況，同時檢查多進樣孔大小、氫氣流量等參數，結合實況進行優化調整，為檢測流程的開展奠定扎實基礎。最后，微量注射器使用完畢后，還要及時進行清潔處理，多次沖刷防止堵塞，清洗完成后放回盒中，避免空抽造成的氣密性下降問題。

結論：綜上所述，氣相色譜技術具有靈敏度高、檢測范圍廣等優勢，能夠較好地滿足糧油霉菌毒素、殘留藥物、抗氧化劑等的含量檢測需求，為食品安全提供保障，促進食品安全監管事業的發展。各主體應當正視其優越性，加強技術應用與優化，科學把控標準溶液配制細節，排除無關因素對樣本質量的干擾，同時合理選擇色譜柱、檢測器類型，全面提升糧油檢測數據質量。

參考文獻：

[1]吳慧瑩.氣相色譜法在糧油檢測中的應用探討[J].食品界，2021（11）：114-115.

[2]彭毅.氣相色譜技術在糧油食品檢測中的應用分析[J].糧食科技與經濟，2019，44（02）：51-53.