色譜分析法在食品檢測中的應用及結構組成

◎ 徐顯利

（黑龍江農業經濟職業學院，黑龍江 牡丹江 157041）

色譜法是利用固定相與流動相對待測組分溶解度及吸附性的差異來實現分離的。氣相色譜法和高效液相色譜法因靈敏度高、檢出限低、分析速度快、易于實現自動化等特點，而被廣泛應用于食品分析檢測中，尤其是農藥殘留、獸藥殘留及食品添加劑等方面的檢測。

1 氣相色譜在食品分析中的應用

1.1 農藥殘留分析中的應用

農藥殘留是指使用農藥后的一段時期內殘留在農產品表面而沒有被分解的微量農藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質的總稱[1]。農藥殘留包括有機磷、有機氯、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類和除草劑殘留等。在農作物生產過程中大量使用農藥導致現在多種綠色葉類蔬菜和水果的農藥殘留量超標，而很多殘存的農藥在人體內不易消化代謝，累積時間長，會對人體造成極大的危害。而農藥殘留的檢測以氣相色譜法檢測為主，約80%的農藥都用此法檢測。氣相色譜法可以測定農產品中各種農藥的殘留量，以保證市售農產品的質量安全。

1.2 食品真空包裝分析

隨著生活水平的日益提高，人們對食品的營養和外觀都提出了新的要求。導致食品的種類及包裝越來越多樣化，而真空包裝是應用比較廣泛的，特別是在熟食制品上。但真空包裝若發生漏氣現象會造成食品污染，從而影響食品質量和安全。而氣相色譜法在檢測食品真空包裝材料是否漏氣方面起到至關重要的作用。

1.3 植物油中殘留溶劑的分析

植物油是人們生活的必需品，其質量如何直接影響人們的身體健康和生命安全。植物油的提取和加工工藝中很多要用到有機溶劑，最后的成品油雖然會經過脫溶劑處理，但還會有少量的溶劑殘留。國家標準中規定了溶劑殘留的限量值和測定方法。可根據氣相色譜儀測定數據保證市售植物油的質量，保證人們入口植物油的安全。

2 高效液相色譜法在食品分析中的應用

2.1 食品添加劑中的應用[2]

食品添加劑是為改善食品的色、香、味等品質，或是為了防腐或是根據加工工藝需要而加入食品中的人工合成的或是天然物質。食品中允許少量的添加食品添加劑，但是加入量超限或是超范圍，也會對人體造成損害。大多數的食品添加劑都可以用高效液相色譜進行檢測，可以通過高效液相色譜儀檢測判定市售食品添加劑的加入量是否符合國家標準。

2.2 獸藥殘留方面的應用

獸藥殘留是殘留在動物源食品中的獸藥的簡稱，是指使用獸藥后存留或蓄積在畜禽機體內或其制品中的藥物原型或是其代謝產物，也包括與獸藥有關的其他雜質的殘留。獸藥殘留是影響動物源性食品安全的重要因素之一。隨著人們生活水平的提高，對動物源食品的質量安全性要求也越來越高，而動物源食品中的獸藥殘留量已逐漸成為全球關注的一個重點問題。在國家標準中例如環丙沙星、爾諾沙星等多種獸藥殘留的檢測均是由高效液相色譜完成的，應用該方法可以準確確定檢測樣品中的獸藥殘留是否符合國家標準，以保證市售肉制品的質量安全。

2.3 維生素檢測中的應用

維生素是人體所必需的各種微量有機化合物的統稱，作為輔酶和輔酶前體，在調節代謝過程方面發揮著非常重要的作用。維生素存在于自然食品中，部分無法由生物體自己產生，而是需要通過食物獲取。維生素是保持身體正常運轉所必需的微小分子，缺乏維生素會導致嚴重的健康問題，適量攝取維生素可以保持身體強壯健康，而過量攝取維生素則可能會導致中毒。VA、VD、VE等多種維生素都可以用反相高效液相色譜法進行測定，通過對高效液相色譜測定數據的分析處理，可以判定待測樣品中維生素的含量，進而為檢測樣品的品質提供數據依據。

2.4 黃曲霉毒素測定的應用[3]

黃曲霉毒素是由花生、玉米、大豆、稻米等糧油產品及各種堅果被黃曲霉菌或寄生曲霉菌污染而產生的次生有毒代謝產物。黃曲霉毒素有B1、B2、G1、G2，其中最常被檢出的是黃曲霉毒素B1，黃曲霉毒素B1也是目前已知的致癌性最強的天然毒素。如果糧食被黃曲毒菌污染則會給食用了含有黃曲霉毒素的食物的人們帶來很嚴重的健康危害。在我國食品安全標準中，B族和G族黃曲霉毒素可以采用柱前衍生法和柱后衍生法進行檢測，以保證入口食品的安全性。

3 氣相色譜儀的結構組成

氣相色譜儀包括氣路系統、進樣系統、分離系統、檢測系統、數據處理系統和溫度控制系統6大系統。

3.1 氣路系統

氣路系統包括壓力計、流量計及氣體凈化裝置等，主要是為氣相色譜檢測提供純凈、流速穩定的載氣。

氣相色譜中最常用的載氣是氮氣，是運輸樣品的惰性氣體，是氣相色譜的流動相。氣體要求具有化學惰性，不與有關物質發生反應。在一般實驗室中，氣體大多由高壓鋼瓶供給。為了保證安全，鋼瓶應按規定涂上表示所貯存氣體種類的標記顏色和字樣。一般分析中均需對所用氣體進行適當的凈化處理。

3.2 進樣系統

進樣系統是將經過前處理的備用樣品和標準品注入到氣相色譜儀進行分離檢測的部件。常以微量注射器穿過隔膜墊或六通閥將液體樣品注入氣化室內，六通閥因操作簡便、重現性好且便于實現進樣、操作自動化等特點，應用得也越來越普遍。

3.3 分離系統

分離系統主要是把性質相近的混合物分離開來，是色譜分析的重要組成之一，因不同的物質對分離系統中固定液的分配系數不同，從而達到相互分離的目的。分離時為達到更好的分離效果或是縮短檢測時間，可以采用程序升溫的方式。

3.4 檢測系統

檢測系統是把經過分離系統分離后的組分轉變成可以用來計算的電信號的裝置。氣相色譜檢測器有多種，需要根據待檢測物質的性質選擇不同的檢測器。

3.5 數據處理系統

氣相色譜的數據處理系統，一般用作參數設置、進樣參數設置和數據處理分析等，是一套功能完備，操作簡單，超高性價比的色譜工作站。

3.6 溫度控制系統

氣相色譜儀在分析檢測時是把經過前處理的樣品由進樣系統注入氣化室，并在氣化室的高溫環境下瞬間氣化，所以氣相色譜儀要求有較高的控制溫度。

4 高效液相色譜儀的結構組成

高效液相色譜是以液體為流動相，采用高壓輸液系統，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內各成分被分離后，進入檢測器進行檢測，從而實現對試樣的分析。高效液相色譜儀包括如下5大系統。

4.1 高壓輸液系統

高壓輸液系統由儲液罐、高壓輸液泵、過濾器、梯度洗脫裝置等組成。

4.1.1 儲液罐

儲液罐一般由玻璃、不銹鋼或氟塑料制成，容量為1～2 L，作用是儲存足夠數量、符合要求的流動相。流動相在進入高壓泵之前，應先進行過濾和脫氣處理。以去除固體雜質和排除溶解在流動相中的氧氣和氮氣。流動相的脫氣處理方法有惰性氣體鼓吹脫氣、真空脫氣、回流加熱脫氣和超聲脫氣等，現在應用最廣泛的是超聲脫氣。

4.1.2 高壓輸液泵

高效液相色譜分析柱中裝填有很細小的顆粒，孔徑很小，高壓輸液泵的作用就是保證按一定的流速使流動相連續流過色譜柱和檢測器。

4.1.3 梯度洗脫裝置

梯度洗脫是在分離過程中使兩種或兩種以上不同極性的溶劑按一定程序連續改變組成比例，從而使流動相的強度、極性、pH值或離子強度等發生相應的變化，以達到提高分離效果，縮短分析時間的目的。

4.2 進樣系統

進樣系統是將處理好的樣品和標準品注入高效液相氣相色譜儀的部件。六通閥進樣器因操作簡便、重現性好且便于實現進樣操作自動化等特點，得到了很廣泛的使用。

4.3 分離系統

分離系統主要是把性質相近的混合物分離開來，是色譜分析的重要組成部分，因不同的物質對分離系統中固定相和流動相的分配系數不同，從而達到相互分離的目的。分離時為達到更好的分離效果或是縮短檢測時間，可以采用梯度洗脫的方式。

分離系統中的色譜柱要按照分析物質的性質進行選擇，更換色譜柱時要保證流動性的流動方向與箭頭所指的柱填充方向一致。為減少分析柱內固定液的流失并延長其使用壽命可以在分析柱的前端加上預柱。

4.4 檢測系統

高效液相色譜的檢測系統是把經過分離系統分離的組分含量轉變成可以用來計算的電信號的裝置。高效液相色譜有多種檢測器，需要根據待檢測物質的性質選擇不同的檢測器。

4.5 數據處理系統

高效液相色譜的數據處理系統，一般用作參數設置、進樣參數設置和數據處理分析等，是一套功能完備，操作簡單，超高性價比的色譜工作站。

5 高效液相色譜和氣相色譜的區別

5.1 分析對象及范圍

氣相色譜分析只限于氣體和低沸點的穩定化合物，而這些物質只占有機物總數的20%左右；高效液相色譜可以分析高沸點、高分子量的穩定或不穩定化合物，這類物質約占有機物總數的80%。

5.2 流動相的選擇

氣相色譜的流動相是有限的幾種惰性氣體，只起運載樣品的作用，對組分的作用很小；高效液相色譜采用的流動相為液體或各種液體的組合，可選擇的范圍廣，種類多，它除了起運載樣品的作用外，還可與組分作用，并與固定相“競爭”組分，即流動相對分離的影響很大，可通過調整溶劑來控制和改進分離時間和效果。

5.3 操作溫度

氣相色譜的氣化室、色譜柱及檢測器都需較高的溫度才能達到較好的分離效果；高效液相色譜通常在較低溫度或室溫下就能達到較好的效果。