現代分析技術在食品分析檢測過程中的應用

摘 要：食品分析與檢測是確保食品安全性、營養價值和合規性的關鍵過程，涵蓋營養成分、添加劑和污染物的識別與量化。本文探討了食品分析的基本原理，包括樣品采集、處理和不同分析方法，以及現代分析技術如高效液相色譜技術、氣相色譜技術、質譜技術等在食品安全評估和質量控制中的應用，旨在提高食品分析檢測的靈敏度和準確性，維護食品安全和提高公眾健康水平。

關鍵詞：食品分析；食品檢測；高效液相色譜；氣相色譜

The Application of Modern Instruments in the Process of Food Analysis and Detection

ZHU Wanchao， CHEN Xiaojian

（Ruijin Comprehensive Inspection and Testing Center， Ganzhou 342500， China）

Abstract： Food analysis and testing is a key process to ensure food safety， nutritional value and compliance， covering the identification and quantification of nutrients， additives and contaminants. This article explores the basic principles of food analysis， including sample collection， processing and different analytical methods， as well as the application of modern instruments such as high performance liquid chromatography， gas chromatography， mass spectrometry， etc. in food safety assessment and quality control， aiming to improve the sensitivity and accuracy of food analysis and testing maintain food safety and improve public health.

Keywords： food analysis; food detection; high-performance liquid chromatograph; gas chromatograph

食品分析與檢測的根本目的在于保障食品的安全性與營養價值，同時確保其符合相關法規要求。通過精確識別和量化食品中的特定成分，如營養素、添加劑和潛在的污染物，可以有效預防食品安全事故的發生，保護消費者健康，同時促進食品工業的可持續發展。準確的食品分析不僅有助于監管機構執行食品安全標準，也有助于食品生產企業改進產品質量，滿足消費者對高品質食品的需求。

1 食品分析與檢測概述

食品分析與檢測的作用是識別、量化食品中的營養成分、添加劑和污染物等目標成分，以確保食品的安全性、營養價值和合規性。營養成分分析確保食品營養標簽的準確性，添加劑檢測避免非法或過量使用添加劑，而污染物檢測則是為了識別和量化可能對消費者健康造成風險的有害物質。樣品的采集與處理是食品分析的關鍵步驟，確保所得數據的準確性和可靠性。采集樣品時需保證樣品具有代表性，而處理步驟如同質化、濃縮或提純則是為了去除可能干擾分析的成分，同時富集目標分析物。

食品分析和檢測方法可分為物理方法、化學方法和生物學方法。物理方法基于物理性質如分子大小、形狀或電荷等特性，采用光譜學、色譜學和電泳技術進行分析[1]。化學方法依賴于化學反應和成分的化學性質，如酸堿滴定、氧化還原反應等，用于定量和定性分析。生物學方法則利用生物分子如酶和抗體的特異性反應，包括酶聯免疫吸附測定（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）和基

于核酸的檢測方法，適用于檢測食品中的病原體和生物毒素等。這些方法共同構成了食品分析與檢測的基礎，使之能夠高效、準確地評估食品質量和

安全性。

2 現代分析技術在食品分析中的應用

2.1 高效液相色譜技術的應用

高效液相色譜（High Performance Liquid Chro-matography，HPLC）是一種強大的分析技術，廣泛應用于食品分析領域，在分離、鑒定和量化食品中的復雜混合物成分方面展現出其獨特的優勢。高效液相色譜技術基于不同分子在液相和固定相之間的相對親和力差異，使得各個組分能被有效分離。在食品安全檢測中，HPLC用于檢測和量化食品添加劑、防腐劑、色素以及各類天然和合成化合物。例如，通過HPLC可以準確測定飲料中的糖分和酸度以及農產品中殘留的農藥成分。此技術對于營養成分分析同樣重要，能夠量化維生素、氨基酸、脂肪酸等關鍵營養物質，幫助評估食品的營養價值。HPLC的應用不限于常規成分的檢測，還擴展到了食品中潛在的污染物分析，包括重金屬、塑化劑、多環芳烴等有害物質的鑒定和定量。通過選擇適當的固定相和移動相，HPLC能夠針對不同的分析目標進行優化，從而實現高分辨率和高靈敏度的檢測。HPLC的發展包括了多種檢測器的應用，如紫外-可見光譜檢測器、熒光檢測器和質譜檢測器等，這些檢測器能夠提供更豐富的分析信息，增強了分析的準確性和靈敏度[2]。

2.2 氣相色譜技術的應用

氣相色譜（Gas Chromatography，GC）技術的應用在食品分析領域中扮演了至關重要的角色，特別適用于揮發性和半揮發性化合物的分析。該技術依靠氣態載體流動將樣品通過固定相（色譜柱內的涂層）輸送，其中分析物與固定相之間的相互作用差異導致各組分在色譜柱中移動速度不同，從而實現分離。在食品安全和質量控制中，氣相色譜技術廣泛用于檢測殘留溶劑、食品添加劑、風味和香氣成分以及環境污染物。例如，通過GC可以精確測定食品中的防腐劑如苯甲酸和山梨酸的含量，還可分析食品香氣復合物，從而評估食品的新鮮度和品質。此外，氣相色譜法還能檢測農藥殘留和塑化劑等對人體有害的化學物質，確保食品安全。氣相色譜技術與質譜技術聯用進一步擴大了其應用范圍，不僅能分離復雜樣品中的組分，還能提供分離出的每個組分的詳細結構信息。這種組合技術適合于未知物質的鑒定和微量污染物的檢測。氣相色譜技術以其高分離效率、高靈敏度和強大的分析能力，在食品分析與檢測領域中占據了不可替代的地位，為確保食品的質量和安全提供了強有力的技術支撐。

2.3 質譜技術的應用

質譜（Mass Spectrometry，MS）技術用于識別和量化食品中的化學物質。通過測定樣品分子的質荷比和豐度，質譜儀可以生成獨特的譜圖，為各種化合物的鑒定和定量提供依據。這一技術特別適合于復雜食品中未知成分的鑒定以及結構相似物質的區分。質譜的應用范圍廣泛，覆蓋了食品安全評估、食品質量控制和食品成分分析等多個方面。在食品安全評估中，質譜用于檢測和量化殘留的農藥、獸藥、食品添加劑、環境污染物及其他潛在有毒化學物質[3]。質譜技術的高靈敏度和高選擇性使其成為追蹤微量污染物的理想工具。在食品質量控制方面，質譜技術可用于分析食品中的營養成分，如脂肪酸、維生素和氨基酸等，幫助評估食品的營養價值。此外，通過分析食品中的風味和香氣成分，質譜也被廣泛應用于食品工業的品質改進和新產品開發。結合色譜技術，如氣相色譜-質譜聯用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）和液相色譜-質譜聯用（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS），質譜技術拓寬了分析范圍，提高了樣品處理的靈活性和分析的準確性，聯用技術能有效分離復雜樣品中的成分，然后進行精確鑒定和定量分析。

2.4 原子吸收光譜技術的應用

原子吸收光譜（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）技術在食品分析中的應用，為微量元素和痕量金屬的檢測提供了一種具有高度特異性和靈敏度的方法。該技術基于元素在受熱時吸收特定波長的光，生成獨特的吸收光譜，通過測量特定波長處的光吸收強度來定量分析樣品中的特定元素。在食品安全和營養成分分析方面，原子吸收光譜被廣泛應用于檢測和量化如鉛、汞、鎘、砷等有害重金屬的殘留以及鈣、鎂、鐵、鋅等重要的營養元素。該技術的高靈敏度使其成為檢測食品中微量元素含量的理想選擇，特別是在追蹤環境污染物在食物鏈中的累積效應方面。原子吸收光譜技術能夠為食品的安全性和營養價值評估提供準確的數據支持。例如，分析水果、蔬菜、谷物和其他食品中的微量元素含量，不僅可以評估食品的營養價值，還可以監控和控制有害元素的攝入量，確保公眾健康安全。原子吸收光譜具有操作簡便、分析速度快和成本相對較低的特點，使其成為食品分析實驗室中常用的一種分析工具。此外，結合樣品前處理技術，如消解、富集和分離步驟，可以進一步提高分析的靈敏度和準確度，滿足不同食品樣品分析的需求[4]。

2.5 核磁共振技術的應用

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技術利用了原子核在外部磁場中對特定頻率的電磁輻射的吸收和發射，為研究食品成分提供了一種無須復雜樣品前處理的直接分析方法。通過測量不同原子核（如氫或碳）的共振頻率，NMR能夠提供關于分子結構、動力學和相互作用的詳細信息。NMR技術在食品行業中主要應用于食品成分的定性和定量分析，包括脂肪、水分、蛋白質以及其他營養成分和添加劑的檢測。NMR技術的非破壞性特點使其尤其適合于對高價值或敏感食品樣品的分析，例如評估奶制品中脂肪和水分的比例、果汁中的糖分含量以及蜂蜜的純度鑒別。NMR還被用于食品的真偽鑒定和品質控制，通過比較樣品的NMR圖譜，可以有效識別食品中的摻假成分或檢測食品變質。例如，在橄欖油的真偽鑒定中，NMR技術能夠識別出摻雜的低價植物油，保證產品的純度和質量。此外，NMR技術在研究食品中的復雜生物大分子，如蛋白質和多糖結構方面，也顯示出其獨特的優勢。通過提供分子層面的信息，NMR有助于理解食品成分的功能性質和食品加工過程中的結構變化。

2.6 紅外光譜技術和近紅外光譜技術的應用

紅外光譜（Infrared，IR）和近紅外光譜（Near Infrared，NIR）應用在食品分析領域中，為快速、無損的成分分析和質量控制提供了有效手段。物質分子振動能級躍遷時吸收特定波長的紅外光和近紅外光，不同化學鍵和分子結構對應不同的吸收特征，IR和NIR技術基于此識別和量化食品成分。紅外光譜技術尤其擅長于檢測食品中的有機成分，如脂肪、蛋白質、水分和碳水化合物等。例如，在乳制品分析中，IR可用于快速測定乳中蛋白質、脂肪和乳糖的含量，而在谷物和油料作物分析中，IR技術可用于評估蛋白質和油脂含量以及監測作物的品質。NIR技術覆蓋了更寬的波長范圍，因其穿透力更強，適用于整體樣品的分析，無須復雜的樣品處理[5]。NIR在食品行業中被廣泛應用于快速篩選和品質控制，如評估肉類的脂肪含量、水果和蔬菜的成熟度以及面粉和烘焙產品的品質。此外，NIR技術在檢測食品中的水分含量方面特別有效，這對于控制食品加工和儲存過程中的品質至關重要。紅外和近紅外光譜技術的應用不限于實驗室分析，其快速、無損的特性使其適合于在線或現場分析，為食品加工和質量控制提供了實時監控的可能。通過設定特定的光譜數據庫，可以實現對食品成分的快速識別和定量，支持食品工業的自動化和智能化發展。

2.7 實時聚合酶鏈反應技術的應用

實時聚合酶鏈反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術在食品分析領域中的應用，為食品安全監測和質量控制提供了一種高效、靈敏的分子生物學方法。該技術通過擴增目標DNA序列，使得極少量的遺傳物質也能被檢測到，進而實現對食品中病原體、轉基因成分的快速準確分析。在食品中病原體的檢測方面，實時PCR技術因其高靈敏度和特異性，能夠在短時間內準確識別和定量食品樣品中的細菌、病毒和真菌等微生物。這對于食品加工過程中的衛生控制、食品貯存以及最終產品的安全性評估具有重要意義。轉基因成分的檢測是實時PCR技術的另一重要應用領域。隨著轉基因食品在全球范圍內的廣泛種植和流通，確保這些產品的標識準確性和符合各國規定成為一個挑戰。實時PCR可以對特定的轉基因進行高度特異性的檢測和定量，為轉基因成分的監測和標識提供了科學依據。此外，實時PCR在食品的物種鑒定中也顯示出其獨特優勢。通過對特定物種的DNA序列進行擴增和檢測，該技術能夠有效區分和鑒別食品成分中的不同物種，對于防止食品摻假、確保產品標簽的真實性具有重要作用。實時PCR技術的快速、靈敏和高通量特點使其成為食品安全和質量控制中不可或缺的工具。通過實時監測擴增過程中的熒光信號變化，能夠實現對目標DNA的定量分析，進一步提高了食品檢測的準確性和效率[6]。

2.8 電化學傳感器技術的應用

電化學傳感器在食品分析領域中的應用，為檢測食品安全和質量提供了一種高靈敏度、快速響應的方法。該技術基于電化學反應原理，能夠將化學信息轉換為易于測量的電信號，適用于檢測食品中的多種化學物質，包括有害物質、營養成分和添加劑等。在食品安全監測中，電化學傳感器特別適合于追蹤和定量食品中的有害物質，如重金屬離子、殘留農藥和食品添加劑。通過特定的電極材料和表面改性技術，電化學傳感器能夠對特定分析物表現出高度的選擇性和靈敏度，即使在復雜的食品中也能進行準確檢測。對于營養成分的分析，電化學傳感器能夠用于定量測定食品中的維生素、糖分、氨基酸和脂肪酸等，有助于食品加工和質量控制，確保食品營養成分的標簽準確性。此外，電化學傳感器在食品中微生物檢測方面也顯示出潛力。通過與生物識別元件（如抗體和核酸探針）的結合，可以構建生物傳感器，專門針對食品中的病原體和腐敗微生物進行快速檢測，為食品安全監控提供了有效工具，能夠實現對食品污染的早期警告。電化學傳感器的小型化和便攜性使其非常適合于現場快速檢測，為食品產業鏈的各個環節提供了實時監測的可能。通過這種方式，可以及時識別風險，采取控制措施，避免污染事件的發生。

3 結語

在當今社會，隨著人們對食品安全和營養價值的日益關注，食品分析與檢測領域的技術進步顯得尤為重要。通過采用先進的分析儀器和方法，如高效液相色譜、氣相色譜和質譜等，分析人員能夠更準確、更高效地評估食品成分，從而確保食品的質量安全。這些技術的應用大大提高了檢測的靈敏度和準確性，即使是微量的有害物質也能被準確識別和量化。此外，現代食品分析技術的發展不僅有助于預防食品污染事件的發生，還支持了食品工業的健康發展，提高了公眾對食品安全的信心。隨著技術的不斷進步，食品分析與檢測將繼續在保護消費者健康和促進食品產業可持續發展方面發揮不可替代的作用。

參考文獻

[1]米雪.食品檢測與現代分析儀器的應用[J].中國食品工業，2021（21）：108-110.

[2]王一帆，董超凡.食品分析與檢測過程中現代儀器的應用[J].現代食品，2018（21）：135-136.

[3]吳延立.儀器分析法在食品檢測分析中的應用[J].現代食品，2020（5）：120-121.

[4]周潔.儀器分析法在食品檢測分析中的應用[J].名城繪，2019（4）：226-226.

[5]楊波，王立石，李可人.儀器分析法在食品檢測分析中的應用[J].現代食品，2019（22）：98-99.

[6]秦臻.儀器分析方法在食品檢測分析中的應用[J].大科技，2019（23）：283.

作者簡介：朱萬超（1994—），男，江西贛州人，本科，助理工程師。研究方向：食品分析與檢測。