淺析化學檢測技術在食品安全檢測中的應用

作者簡介：丁翠花（1991—），女，云南曲靖人，本科，助理工程師。研究方向：食品安全。

摘 要：充分利用先進的化學檢測技術手段，可以保障食品安全，確保消費者的健康。本文闡述了化學檢測技術在食品安全檢測中的應用優勢，詳細分析了質譜分析、色譜分析和光譜分析等技術的具體應用，提出了化學檢測技術應用過程中需要注意方法的選擇與優化、樣品的處理與前處理以及質量控制與使用標準參照物質等事項，以供相關人員參考。

關鍵詞：食品安全檢測；化學檢測；色譜分析；質譜分析

Analysis of the Application of Chemical Detection Technology in Food Safety Testing

DING Cuihua

（Fuyuan County Comprehensive Inspection and Testing Center， Qujing 655500， China）

Abstract： By fully utilizing advanced chemical detection techniques， food safety can be guaranteed and consumer health can be ensured. This article elaborates on the application advantages of chemical detection technology in food safety testing， and provides a detailed analysis of the specific applications of mass spectrometry， chromatographic analysis， and spectroscopic analysis. It proposes that attention should be paid to the selection and optimization of methods， sample processing and pre-treatment， quality control， and use of standard reference materials in the application process of chemical detection technology， for reference by relevant personnel.

Keywords： food safety testing; chemical detection; chromatography analysis; mass spectrometry

食品是人們賴以生存的物質基礎。食品安全事關廣大消費者的身體健康及生命安全，關系到社會穩定，也是衡量一個國家綜合國力的重要指標之一。因此，確保食品安全的重要性不容忽視。隨著社會的發展，食品污染和食源性疾病問題日益嚴重。各類食品添加劑、農藥殘留、重金屬污染以及微生物感染等都可能對人體健康造成潛在危害。因此，建立科學合理的食品安全監管體系，對食品進行嚴格的安全性監測與評價，找出風險因素并管控，是食品安全監管部門應承擔的義務。通過充分利用先進的檢測技術手段，才能有效控制食品安全問題，保障廣大消費者的健康權益。

1 化學檢測技術應用于食品安全檢測的優勢

化學檢測技術應用于食品安全檢測具有顯著優勢。①檢測靈敏度高。通過運用先進的儀器和分析方法，化學檢測技術可以檢測到微量甚至是痕量水平的有害物質。尤其是現代技術如色譜法和質譜法，其靈敏度可達到ppb或ppm的水平，提高了對潛在食品安全隱患的敏感性。②檢測范圍廣，可以同時對多種潛在污染物和風險物質進行篩查，極大地擴展了食品安全監測的范圍，檢測效率也大為提升。③采用標準物質校準和內標校正等措施，現代化學檢測結果可達到非常高的定量精度，為做出科學的風險評估決策提供了可靠基礎。④從樣本處理到信號獲取及數據分析，檢測系統實現了高度的自動化，不僅檢測效率大幅提高，檢測精度也得到保證。⑤多個化學分析聯用技術實現了快速高通量檢測，滿足了食品安全監控對高檢測頻次和大批量樣品處理的需求，使得整個檢測過程更為迅捷高效。這些優勢共同為食品安全領域提供了強大的技術支持[1]。

2 常用化學檢測技術在食品安全檢測中的應用

2.1 質譜分析技術

質譜分析技術是目前食品安全檢測中應用最廣泛的化學分析技術之一。其原理基于對離子質量-電荷比進行測量和分析。該技術包括離子化、質量分析和離子檢測3個主要步驟。①樣品中的分子經過離子源，通過電子轟擊或激光輻射等不同的離子化方法，轉化為帶電離子。②帶電離子隨后被引入質譜儀的質量分析器。質量分析器的作用是根據帶電離子的質量和電荷比，將它們分離開來。最常見的質譜儀構型包括四極桿質譜儀、飛行時間質譜儀和磁質譜儀。在分析時，質譜儀會產生質譜圖，其中離子的質荷比與其相對豐度呈現特定的分布規律。通過質譜圖可以分析樣品中各種分子的信息，從而能對其進行鑒定和定量。③離子檢測器用于測量每個離子的信號強度，生成離子的峰值圖。通過分析這些峰值，可以確定樣品中存在的化合物，并計算其相對濃度。

質譜技術在食品安全檢測中發揮關鍵作用。其強大的分析能力能夠快速鑒定食品中的殘留農藥、添加劑、重金屬等污染物，保障食品合規與安全。

2.2 色譜分析技術

色譜分析技術基于樣品中各組分相互作用的差異，通過分離這些組分并利用檢測器對其進行識別和定量分析[2]。色譜分析技術主要分為氣相色譜（Gas chromatography，GC）和液相色譜（Liquid chromatography，LC）兩種類型。

2.2.1 氣相色譜

氣相色譜（GC）是一種高效的分離和分析技術，其原理基于混合物中各組分在氣相流動中的差異，以實現分離和檢測。具體檢測過程如下。①樣品被蒸發進入氣相色譜柱。氣相色譜柱一般為一根長而細的不銹鋼或玻璃管道，內部涂有固定相。在色譜柱中，混合物的成分根據其與固定相的親和力差異，以不同的速度通過柱子，實現了分離。②以氮氣或氦氣等惰性氣體作為載氣，將分離后的成分迅速帶出色譜柱。載氣的選擇取決于樣品的性質和分析的需求，但它不參與分離過程，只是用來推動樣品成分流經色譜柱。③分離后的成分進入檢測器進行檢測。檢測器的種類多樣，一般有火焰離子化檢測器（Flame Ionization Detector，FID）和質譜檢測器（Mass-Spectrometric Detection，MSD）等。檢測器根據不同成分的性質產生不同信號，形成色譜圖譜，從而實現對每個組分的定性和定量分析。

氣相色譜技術適用于揮發性和疏水性化合物的分析，如烴類、酮類等，在食品中可以用于農藥殘留、揮發性有機化合物等的分析。

2.2.2 液相色譜

液相色譜（LC）是一種以液相為介質的色譜技術，它通過對樣品分子在液相中的分配和吸附作用進行分離，最終實現對樣品的定性和定量分析。液相色譜的核心組成包括色譜柱、流動相、進樣器、檢測器以及數據處理系統。色譜柱是液相色譜系統的關鍵部分，其內部填充有吸附劑，作為固定相。不同類型的填充物使色譜柱有不同的選擇性，因此可以滿足各種分析需求。流動相則是流動在色譜柱中的液體，其組成和性質也對分離過程產生重要影響。具體來說，吸附劑與樣品中的化合物發生吸附作用，不同組分吸附作用不同，導致不同成分在流動相的作用下以不同速度通過色譜柱實現分離。

具體的檢測流程如下。①樣品通過進樣器進入液相色譜系統。在色譜柱中，樣品成分根據其在液相和固定相之間的相互作用力和分配系數的不同而得到分離。②檢測器對樣品中各組分進行檢測，并將檢測信號轉化為色譜圖譜。檢測器一般有熒光檢測器（Fluorescence Detector，FD）和紫外-可見吸收檢測器（Ultraviolet-Visible Spectroscopy，UV-Vis）。③數據處理系統負責解釋和分析這些圖譜，提供關于樣品成分的信息。

液相色譜適用于極性和非揮發性化合物的分析，如酚類、氨基酸等，在食品中可以用來對添加劑、甜味劑、酚類、氨基酸等進行分析。

2.3 光譜分析技術

物質分子在特定波長的光照射下會發生電子能級躍遷，導致光的吸收或散射現象。基于此，光譜分析技術通過測量物質對不同波長光的吸收、散射來獲取信息[3]。

在光譜分析中，常見的包括紫外-可見光譜、紅外光譜、核磁共振光譜等。在紫外-可見光譜分析中，當樣品受到一定范圍波長的光照射時，其中的分子吸收特定波長的光，使得物質的電子從低能級躍遷至高能級，形成吸收峰。通過測量樣品吸收光譜，可以了解其分子結構、濃度等信息。紫外-可見光譜可以用于食品中成分的定量分析。通過測量食品樣品對特定波長的光的吸收，可以確定其中蛋白質、色素、維生素等成分的含量，這有助于評估食品的營養成分和品質。

紅外光譜則關注分子的振動和轉動狀態，因為不同的分子在不同波數的紅外光下會發生特定的振動和轉動。這種譜線的圖譜可提供關于分子結構和官能團的詳細信息。通過紅外光譜技術，可以對食品中的脂肪、水分、蛋白質等進行快速檢測，同時能識別食品中的某些添加劑等。

核磁共振光譜則基于原子核在強磁場中的共振吸收，可提供關于分子中核的位置、數量、環境等信息。通過檢測樣品中核自旋的信號，可以確定脂肪、糖類、蛋白質等不同化合物的存在與含量。

3 化學檢測技術應用中注意事項

3.1 方法選擇與優化

在利用化學檢測技術進行食品污染物檢測時，檢測方法的選擇和優化是整個分析流程中最關鍵也是最難的一步。①由于不同類型的食品污染物的化學性質各不相同，無法使用一種固定的檢測方法進行檢測，必須根據目標污染物的物理和化學特性來選擇最佳匹配的分析技術手段[4]。例如，對于揮發性污染物如多種農藥殘留，選擇氣相色譜或氣相色譜-質譜技術可以獲得更好的分離和檢測效果；而對于熱穩定的高分子量污染物，液相色譜或液相色譜-質譜技術將會更加適合。②在所選定的技術體系內，根據不同污染物評估不同的檢測模式，優選那些可以提供更低檢出限和更好選擇性的模式。例如對于液相色譜-質譜聯用技術，可以選擇電噴霧電離或化學電離等不同的電離源，不同污染物對不同電離源的響應各有不同，需要結合優化實驗來確定最終選擇。③僅僅方法選擇完成還不足以獲得滿意的檢測效果，很多關鍵參數和實驗條件都需要經過優化實驗才能確定最佳值。例如色譜分離的溫度、流速、梯度情況，質譜的參數如碰撞能量、毛細管電壓，以及樣本前處理條件等都會對結果產生很大影響。只有經過充分優化，才能獲得靈敏度高、選擇性好、可重復性好的檢測指標。

檢測方法的選擇和優化過程中，需要檢測人員結合樣本特性和目標物理化學性質，通過充分實驗來確定最終的分析方法，這是獲得滿意分析結果的基礎。

3.2 樣品前處理

樣品前處理影響最終檢測結果的準確性和可靠性。食品樣品中存在多種成分，有效去除干擾物質是關鍵。因此，必須選擇適當的樣本前處理方法，有效去除干擾成分，釋放并提取目標分析物。常用的前處理方法有稀釋法、過濾、超聲波提取、固相萃取等[5]。選擇時必須根據食品基質組成和目標分析物的物理化學性質來確定最優方案。

在樣品處理的過程中，樣品通常會受到外部環境的污染，因此需要在取樣、保存、操作等過程中嚴格控制可能引入的外部物質。在樣品制備階段，應使用高純度的試劑，確保試劑本身不含目標分析物以及其他可能干擾檢測的物質。在保存樣品時，應使用經過驗證的、無污染的容器，避免容器本身對樣品產生污染。同時要密封保存樣品，以防止外部空氣對樣品的影響。無菌操作也很重要，尤其需要注意實驗室操作臺、器具、操作手套等的干燥潔凈。

3.3 質量控制

在應用化學檢測技術進行食品安全檢測時，使用標準參照物質和建立完善的質量控制體系對獲得準確可靠的結果至關重要。①使用標準參照物質是質量控制的基礎，通過將檢測結果與標準物質已知濃度進行對比，可以確保分析儀器的準確性和精密度。這有助于監測儀器性能的穩定性，減小儀器引起的誤差。②建立完善的質量控制體系包括實驗室內部質控和參與外部質量評估。實驗室內部質控是指引入質控樣品，監測分析過程的準確性和精密度。參與外部質量評估是指通過與其他實驗室比對，評估實驗室在分析中的準確性和可靠性。

4 結語

總的來說，化學檢測技術在維護食品安全和預防食源性疾病方面發揮著至關重要的作用。其在食品檢測中的廣泛應用為人們提供了有效手段，確保了食品的質量和安全。為了不斷提升檢測技術的水平，各級監管部門需要加大技術創新與應用的力度，不僅要引入先進的檢測手段，還要著眼于完善的標準體系建設，以確保食品安全標準的科學性和合理性。同時，也需要不斷加強檢測技術人員的培養和素質建設。通過培訓和技能考核等方式，提高工作人員運用新技術新設備的能力，保證檢測和分析工作的規范化水平。

參考文獻

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[4]李敬蘭.液相色譜法在食品安全檢測中的運用分析[J].食品界，2022（7）：105-107.

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