科学前沿论坛 大型仪器设备在食品分析检测中的应用与展望 王瑞芳 利津县检验检测中心，山东东营２５７４００ 摘要随着社会经济的发展和科学技术的进步，特别是进入２１世纪以来，人们的生活水平发生了翻天覆地的巨变， 不再纠结于温饱问题后，人们对食品的安全、营养、绿色健康方面提出了更高的要求。针对现有的检测方法已不再 能满足现代食品分析的需要，同时为了保证食品的质量安全和人们的生命健康，本文系统地介绍了一些现代化大型 食品仪器，如色谱仪、光谱仪、生物传感器等在食品分析检测中的应用，并对其未来的发展前景进行了展望。 关键词仪器设备；食品分析检测；应用 中图分类号ＴＳ２ 文献标识码Ａ 文章编号２０９５—６ ３６ ３（２０１６）０６—００３８—０１ “国以民为本，民以食为天，食以安为先”。自古 学家Ｍ．Ｃ．茨维特发明的，用碳酸钙作吸附剂分离植物 以来，人们一直在寻找和追求安全且富有营养的美味佳 中的叶绿素” ，相对于气相色谱技术，液相色谱法可以 肴，然而，近年来食品安全事件却频频发生，三聚氰胺 检测食品中几乎所有的非挥发性成分，大大地拓宽了 事件、瘦肉精事件、食品中激素超标及滥用食品添加剂 色谱技术的应用。目前广泛应用的高效液相色谱技术 等各种食品行业的恶性事件，严重地打击了人们对食品 （Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，ＨＰＬＣ） 质量安全的信心。面临日趋严峻的食品安全问题，现有 于１９６７年问世，适用于分析相对分子量大，沸点高， 的传统食品检测方法受到了前所未有的挑战，因此寻找 遇热不稳定的化合物，是一项高柱效、高灵敏度、高选 快速方便、灵敏准确的食品检验检测方法成为了企事业 择性的分离分析技术，是在经典的液体柱色谱法基础上， 单位共同追求的目标。随着食品仪器设备越来越多应用 引入了气相色谱法的理论，伴随着计算机技术的发展， 于实际生产检测中，同时考虑到大型食品仪器具有快速、 样品分离控制和数据分析实现了自动化，对实验者操作 灵敏、准确的特点，大型仪器设备无疑是现代食品分析 技巧的依赖越来越小，因此达到了重现性好，定量分析 检测的趋势。 准确度高。高效液相色谱仪主要有贮液罐、高压输液泵 １食品分析检测仪器设备的种类 及梯度洗脱装置、进样装置、色谱柱、检测器、数据处 １．１气相色谱仪 理系统等组成。高效液相色谱法是食品质量检测的重要 方法之一，目前高效液相色谱法已经应用到多项国家标 气相色谱法是采用气体作为流动相的一种色谱方 准中，如食品添加剂的检验（防腐剂、甜味剂、抗氧化 法，试样气体由载气带入色谱柱，与特定固定相接触， 剂、色素等）；食品中污染物限量检验（农药兽药残留、 被溶解或吸附。气相色谱仪一般由５部分组成，载气流 真菌、黄曲霉毒素等）；食品中营养成份的检验（碳水 速控制及测量装置、进样器和气化室、色谱柱及柱温控 化合物、维生素、氨基酸、糖份等） 。其中高效液相 制系统、检测系统、数据处理系统等。自从２０世纪９０ 色谱技术和其他技术的联用也作为一种现代食品检测技 年代以来，毛细管色谱柱的发明使用，使气相色谱柱的 术广泛应用于食品中各种成分的检验分析，且这种方法 分离作用又开启了一个崭新的阶段。近年来，科学家们 具有快速、灵敏的特点，具有很好的发展潜力。 开发了许多和气相色谱仪联用的技术，如气相色谱仪和 质谱仪的联用、气相色谱仪和原子荧光分光光度计的联 １．３原子光谱设备 用等，其中，气质联用联用仪因灵敏度高、样品用量少、 它由光源、原子化器、单色器、背景校正系统、 分析速度快，提高了复杂样品中微量样品的检测灵敏度 自动进样系统和检测系统等组成。 和可靠性，因电离效率高，能量分散小，在分析复杂组 原子光谱设备由原子吸收光谱仪和原子荧光光谱 分的分离与鉴定上意义重大。气一质联用技术在食品分 仪组成。其中，原子吸收光谱仪也称原子吸收分光光度 析检测中应用也非常广泛。姜晓辉等…利用气一质联 计，由光源、原子化器、单色器、背景校正系统、样品 用技术对食品中的多种抗氧化剂进行了检测，并且在月 采集系统和数据处理系统等６部分组成。原子吸收分光 饼和糕点中都有不同程度的抗氧化剂检出。李荣等 光度计是样品在高温作用下气化后，被蒸气中待测元素 通过气一质联用技术检测了鱼体中有机氯农药残留，其 的基态原子所吸收，根据吸收的程度进行元素定量分析 中回收率高达８０％以上。目前，面临食品质量安全屡受 的一种仪器设备。原子荧光光谱仪也称原子荧光光度计， 挑战，气相色谱技术及其和其他仪器联用技术无疑成为 与原子吸收光谱仪同样由以上５部分组成，但是原理不 了将来发展的趋势。 甚相同。原子荧光光度计通过测定待测元素的原子蒸汽 受激发产生的荧光发射强度，来确定待测元素含量的。 １．２液相色谱仪 原子荧光光度计具有谱线简单、可同时进行多元素样品 液相色谱法（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒ０ｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，ＬＣ）是用 测定，检出限低，校正曲线的线性范围宽等优点。目前， 特定液体作为流动相的色谱法，２０世纪初期由俄国化 原子光谱设备已经广泛应用于食品中各种金属元素的检 （下转第４１页） 作者简介：王瑞芳，利津县检验检测中心。 ２０１ ６年第６期 ２．５薄层吸附法 易造成荧光增白剂过度析出，从而使得测验精确性有待 薄层吸附法的测量机理是：在经过溶剂提取和薄 探究。 层分离之后，通过对比待测样品和系列标准溶液标准点 ４结论与建议 的Ｄｆ值、荧光面积和强度，进而对荧光增白剂作出定 量定性地判断。由于这种方法操作起来难度较大，并且 ４．１食品用纸 只能进行荧光增白剂的半定性、半定量的分析，因此， 对于食品用纸而言，可参考ＧＢ／Ｔ ２３２９６．卜２００９￣食 在实际的荧光增白剂检测中，应用面不是很广。 品接触材料塑料中受限物质塑料中物质向食品及食品模 ３国内外相关测试方法的对比分析 拟物特定迁移试验和含量测定方法以及食品模拟物暴露 条件选择的指南》进行荧光增白剂的迁移量研究，检测 目前，国内外对于荧光增白剂的测试方法种类繁 出荧光增白剂的特定迁移量。 多，就我国与欧美的检测标准而言就各有差异，其中最 主要的就是检测样纸中荧光增白剂含量是检测其迁移量 ４．２生活用纸 还是其牢度。 对于生活用纸，由于荧光增白剂与人体接触面大、 我国在荧光增白剂检测方面，ＧＢ／Ｔ ７９７４～２００２ 接触时间短，可通过做样纸与水、汗的接触方式，研究 《纸、纸板和纸浆亮度（自度）的测定（漫射／垂直法）》 荧光增白剂的牢度，进而制定特定的荧光增白剂牢度测 虽将荧光白度Ｆ作为增白效果指标，却未给出具体的 试方法。 判定指标。实际中，有部分企业采用Ｆ≥１％作为荧光 ４．３文化、印刷用纸 增白剂的判定指标，但这缺乏科学依据。同时，ＧＢ／Ｔ 就文化、印刷用纸，在使用后容易随意丢弃，进 ５００９．７８—２００３《食品包装用原纸卫生标准的分析方法》 而造成荧光增白剂对环境污染。这时，可按照一般用纸 提出采用紫外灯照法可快速直观地判定是否存在荧光物 的荧光增白剂检测方法检测并建立相应的荧光增白剂的 质，但在最大荧光面积问题上难以操作。这对某些较小 最高限量标准，降低对环境的污染。 的纸制品而言，操作性就比较差。 ＣＮＳ ｉ１８２０－２００７《纸制品之可迁移荧光物质试验 法》是由台湾制定的关于可移动性荧光物质的测试方法， 参考文献 采用ｐＨ为７．５～９．０的氨水溶液浸泡样纸，１０ｍｉｎ之 ［１］刘杰，郑俊英，彭青枝，等．高效液相色谱一荧光检测法测 后加入酸性（ｐＨ为３．０～５．０），最终让荧光增白剂转 定食品接触材料中的水溶性及脂溶性荧光增白剂［Ｊ］．食品 移到纱布上。整个测试过程比较复杂，测试时间长，容 科学，２０１５（２４）：２７４—２ ７９． ｉ ｉ：（上接第３８页） 测，陈晓华等利用原子荧光光谱技术测定了自来水中的 应转换成可利用、可收集的电信号的装置 。目前，生 含砷量；李连平等利用原子荧光光谱技术检测了海水及 物传感技术已经广泛应用于食品工程、发酵工程、环境 海产品中微量镉含量。另外，近几年来电感耦合等离子 检测及医学领域等各个方面，而生物传感技术在乳品行 体质谱仪（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ ｍａｓｓ 业中主要应用于食品中各种抗生素和微生物的检测。 ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）在食品检验中的应用越来越广泛。它是 ２结论 测定超痕量元素和同位素比值的仪器，由等离子发生器， 雾化室，炬管，四极质谱仪和一个快速通道子倍增管（称 为保障广大消费者的生命健康，营造让老百姓安 为离子探测器或收集器）组成。随着电感耦合等离子体 全放心的食品环境，加强食品检测分析势在必行。随着 质谱仪的普及及仪器本身的性能优化，其已逐渐发展成 食品工业的快速发展，食品检测也变得越来越简便、灵 为大量食品样品快速分析的有利武器。 敏、准确，大型食品仪器检测设备已逐渐取代传统的食 品检测分析技术，其中２种甚至以上的联用技术也将会 １．４生物传感器 发挥更大的作用。 生物传感器技术融合了新型生物传感技术和计算 机处理技术而发展起来的一种现代分析技术，生物传感 参考文献 器可以将生化信号转换为电信号，利用电子计算机处理 系统对得到的电信号进行放大分析，从而对待测物质进 ［１］姜晓辉．ＧＣ－ＭＳ法同时测定食品中的抗氧化刑和防腐剂［Ｊ］． 分析测试，２０１１（３）：２２９－２３３． 行分析，可以在无试剂条件下实验，整个操作过程简单、 ［２］李荣，何力，徐进，等．气相色谱一离子阱一多级质谱法检 灵敏、准确 生物传感器一般由分子敏感系统、信号转 测鱼体组织中１ ９种有机氯农药［Ｊ］．质谱学报，２ ０１ ０，３１ 换系统及电子元件系统三大部分组成。其中，分子敏感 （２）：１１ ０－１１５． 系统是整个生物传感器的心脏部分，它直接决定了生物 ［３］李秀勇．色谱法在食品分析中的应用研究［Ｄ】．兰州：兰州大 传感器的使用范畴，如依靠敏感系统材料本身物理性质 学，２００８． 的变化来实现信号转换，用化学反应、生物效应、物理 ［４］冯旭东．奶制品中蛋白质的检测仪器和方法研究［Ｄ］．吉林： 现象来实现信号转换。信号转换系统是将分子敏感系统 吉林大学，２０１ ３． 进行识别、分析的过程中所产生的物理或化学的变化响 ［５］司士辉．生物传感器［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００２．