高效液相色谱技术在粮油检测中的应用

作者: 赵玉萍 张新宇 李明祯 王付燕 孔云飞

摘 要:本文对高效液相色谱技术进行简要概述,探讨该技术在粮油食品真菌毒素、食用油抗氧化剂、食用油维生素、面粉增白剂、植物油质量评价方面的具体应用。通过结合检测实际,提出规范仪器操作与维护、加强样品的处理管控的有效策略,以提高粮油食品检测结果的准确性。

关键词:高效液相色谱;粮油食品;质量检测

Application of High Performance Liquid Chromatography in Grain and Oil Detection

ZHAO Yuping1, ZHANG Xinyu1, LI Mingzhen2, WANG Fuyan3, KONG Yunfei4

(1.Jinan City Key Projects Service Center, Jinan 250002, China; 2.Shandong Provincial Center For Animal Disease Control (Shandong Provincial Center for Zoonoses Epidemiology Investigation And Surveillance), Jinan 250109, China; 3.Shandong Daoyi Digital Economy Research Institute Co., Ltd., Jinan 250101, China; 4.Jinan City Military Food Supply Co., Ltd., Jinan 250002, China)

Abstract: In this paper, high performance liquid chromatography (HPLC) technology was briefly reviewed, and its application in the quality evaluation of grain, oil and food mycotoxins, edible oil antioxidants, edible oil vitamins, flour whitening agents and vegetable oils was discussed. By combining the testing practice, the effective strategies of standardizing instrument operation and maintenance and strengthening sample handling and control were put forward to improve the accuracy of grain, oil and food testing results.

Keywords: high performance liquid chromatography; grain and oil food; quality testing

粮油食品的质量直接关系到人们的身体健康和生命安全。粮油食品在生产、加工、储存和运输过程中,容易因各种因素的影响而导致品质下降,甚至出现安全隐患。采用科学有效的检测技术对粮油食品进行质量检测,对于保障粮油食品的质量安全、保护公众健康意义重大。本文对高效液相色谱技术进行简要概述,探讨该技术在粮油食品检测中的具体应用,旨在为实现粮油食品安全提供技术支持。

1 高效液相色谱技术概述

高效液相色谱技术(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)是一种先进的检测技术,在食品、化学、医药及环境等领域有广泛的应用。该检测仪器主要由高压泵、进样器、色谱柱和检测器等组成。常用的检测器包括紫外-可见光检测器、荧光检测器、示差折光检测器和蒸发光散射检测器等。其基本原理为利用各组分与流动相、固定相的作用力不同,实现组分分离。

高效液相色谱技术的优势主要包括以下两个方面。①高速、高效、高灵敏度。高压泵能提供5×106~5×107 Pa的柱前压,流动相流速最高可达

10 mL·min-1,与普通液相色谱仪相比,明显提升了检测效率。高效液相色谱仪配备了自动进样系统,具有较高的自动化水平,可以在短时间内完成进样、分离、数据采集与处理等操作。所采用的紫外-可见光检测器灵敏度达到0.01 ng级别,荧光检测器灵敏度相较紫外-可见光检测器高2~3个数量级,能检测到含量极低的目标物,可为预测食品风险提供数据支持和保障。②应用范围广泛。与气相色谱技术相比,液相色谱技术对样品的性质如沸点、挥发性等无明确要求,将样品制备成溶液即可进行测试,流动相可选择范围较广,因此在检验检测领域具有广泛的应用[1-2]。

2 高效液相色谱技术在粮油检测中的应用

2.1 粮油食品真菌毒素

高效液相色谱技术可测定粮油中呕吐毒素(Deoxynivalenol,DON)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)和黄曲霉毒素(Aflatoxin,AFT;常见衍生物包括AFTB1、AFTB2、AFTG1和AFTG2)的含量。呕吐毒素广泛存在于小麦、玉米等谷物中,玉米赤霉烯酮主要影响玉米,黄曲霉毒素存在于玉米、花生等农产品中,它们的过量摄入均会严重损害人的肝脏、消化系统和神经系统等,威胁身体健康。在《食品安全国家标准 食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇及其乙酰化衍生物的测定》(GB 5009.111—2016)、《食品安全国家标准 食品中玉米赤霉烯酮的测定》

(GB 5009.209—2016)、《食品安全国家标准 食品中黄曲霉毒素B族和G族的测定》(GB 5009.22—2016)真菌毒素测定方法中,均涉及液相色谱法。目前,在粮油实验室中,液相色谱技术因重复性好、灵敏度高、检出限低、准确性高以及运行成本适中等优势,在毒素检测中应用最为广泛。高效液相色谱仪配备紫外-可见光检测器可应用于粮食中DON的测定,配备荧光检测器可应用于粮食中ZEN和AFTB1等的测定。液相色谱测定毒素需配合使用免疫亲和柱,其基本流程如下。称量试样,前处理操作(如涡旋、离心等),过亲和柱净化富集,用甲醇洗脱、氮吹浓缩、流动相定容、过滤膜后上高效液相色谱仪进行测试。一般根据保留时间进行毒素的定性,通过配制标准系列溶液绘制标准曲线,外标法计算真菌毒素的含量。对于毒素含量超标的粮食,应根据测定结果进行处理如用作饲料加工、燃料等,以防止其流向市场,保障粮食安全。

2.2 食用油抗氧化剂

高效液相色谱技术可定量测定食用油中的抗氧化剂。食用油在生产、存储、销售的整个时间周期较长,容易发生氧化变质。生产企业为保持食用油的稳定性,会添加抗氧化剂如特丁基对苯二酚(Tert-Butyl Hydroquinone,TBHQ)、2,6-二叔丁基对甲酚(Butylated Hydroxytoluene,BHT)等,但是过量的抗氧化剂可能有致癌等潜在风险。《食品安全国家标准 食品中9种抗氧化剂的测定》(GB 5009.32—2016)中提供了高效液相色谱法测定食品中BHT等9种抗氧化剂的方法,陆秀青等[3]在此基础上优化提取次数、净化方法和洗脱体积,从而提高了回收率。液相色谱法测定抗氧化剂的基本原理是使用有机溶剂先将食用油溶解,再进行凝胶渗透色谱净化,蒸发、定容、过滤膜后上机检测。通过采用外标法,根据色谱峰的响应值和绘制的标准曲线,确定食品中抗氧化剂的含量。根据《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》(GB 2760—2024)中食品添加剂的最大使用量要求,判断食用油中抗氧剂是否符合规定,确保食用油的质量安全,保障消费者的健康权益。

2.3 食用油维生素

维生素是维持人体正常生活必不可少的营养素,部分维生素在人体无法自行合成,这就需要从外界食物中获得。液相色谱法测定维生素(维生素A、维生素E)的操作步骤如下。植物油中的维生素A、维生素E先与氢氧化钾溶液发生皂化反应,然后将皂化液用混合醚提取,再用水净化,经浓缩、复溶后,采用紫外-可见光检测器或荧光检测器检测,外标法定量。维生素A、维生素E的紫外-可见光检测器的检测波长和荧光检测器的激发、发射波长不同,因此在实际操作中需要分别进行检测,以获得准确的分析结果。通过食用油中维生素的定量检测,可为油脂的营养化研究提供数据支撑。

2.4 面粉增白剂

高效液相色谱技术可应用于面粉中增白剂如过氧化苯甲酰(Benzoyl Peroxide,BPO)的测定。BPO的使用能够增加面粉的白度,促进小麦粉的后熟,提高出粉率,延长保质期。但是食用过量的BPO会损伤肾脏,甚至诱发癌症,引发神经炎、皮肤紫斑等,严重危害身体健康[4]。高效液相色谱法因技术成熟、数据可靠、可操作性强,是实验室检测BPO的首选方法[5]。测定的基本操作为先用适宜的溶剂将BPO和苯甲酸提取出来,选择适宜的还原剂将提取的BPO转化为苯甲酸,最后过滤膜上机(配备有紫外-可见光检测器)测试。根据苯甲酸的标准曲线,计算试样中苯甲酸的量,最终转换为BPO的含量。《小麦粉中过氧化苯甲酰的测定》(GB/T 22325—2008)中,选用甲醇为提取溶剂,碘化钾为还原剂测定小麦粉中的BPO。赵富艳等[6]以水为溶剂,硫酸亚铁溶液为还原剂,建立检出限为0.40 mg·kg-1,回收率为94.999%的高效液相色谱法测定米面及其制品中BPO的方法。通过对BPO含量的测定,可为保证面粉的食用安全性奠定基础。

2.5 植物油质量评价

高效液相色谱技术可应用于植物油的质量评估评价。甘油三酯是食用植物油的主要成分,与心血管疾病、糖尿病、肥胖等疾病的发生密切相关,是评价油脂品质和安全的首要因素。当前,市场上存在部分不良商家为牟取利益,在昂贵食用油中掺杂劣质油的行为,不仅会破坏正常的市场秩序,也严重危害着消费者的身体健康。气相色谱法和高效液相色谱法是分析检测食用植物油中甘油三酯的有效手段与方法,其中气相色谱法通过检测脂肪酸含量,从而间接测定甘油三酯含量,检测结果偏差较大[7]。《粮油检验 植物油中甘油三酯组成的测定 高效液相色谱法》(GB/T 44614—2024)明确提供了3种测定甘油三酯的方法,其基本步骤是用有机溶剂将植物油溶解定容,过滤膜后于高效液相色谱仪(配备示差折光检测器、紫外-可见光检测器、蒸发光散射检测器其中一种)测试。甘油三酯的准确测定,为促进油脂行业的健康高速发展提供了准确的技术支撑[8]。

3 提高高效液相色谱技术应用效果的策略

3.1 规范仪器操作与维护

①在《液相色谱仪》(JJG 705—2014)中,规定仪器的检定周期一般不超过2年。在仪器使用前,操作人员应确保其处于检定有效期内并进行计量确认。②液相色谱仪作为粮油食品实验室使用频率较高的设备之一,应建立和保持相关的程序核查其稳定性(精密度、准确度等),并按照程序文件,做好期间核查工作,保留记录。③严格执行仪器的操作规程和作业指导书。样品上机前,应通过0.22 μm或0.45 μm滤膜;样品测试完成后,选择合适的流动相如甲醇等冲洗色谱柱,以免杂质堵塞管路出现压力高等情况。④做好维护保养工作。定期检查进样阀、色谱泵、色谱柱等,及时更换垫圈、过滤白头等易耗品。

3.2 加强样品的处理管控

①粮油的扦样应严格执行相关规定,如储备粮油执行《政府储备粮油质量检查扦样检验管理办法》。提前做好扦样准备工作,依规定进行扦样如粮仓的布点、扦样的高度和样品所取质量等,保证所取样品的代表性、真实性。②粮油检验检测实验室应科学选择测定的方法,优先使用标准方法,在样品的制备和测试过程中严格执行标准方法。称样前,需要将样品充分混匀,保证其具有均匀性、代表性。③在前处理过程中应做好对环境的控制,提高检测结果的准确性。以亲和柱法测定粮油食品中真菌毒素为例,使用时温度过高或过低都可能会影响柱效,因此需要将亲和柱提前从冰箱中取出,恢复至室温(22~

25 ℃)再使用,以免影响回收率及测定结果。④在使用亲和柱测定呕吐毒素和黄曲霉毒素前,需要先进行柱容量、柱回收率的验证,以确保检测结果准确性和可靠性。

4 结语

液相色谱技术已在粮油食品检验检测室中得到了普及和广泛应用。色谱技术不断更新换代,分离能力、分离效率、自动化水平逐步提高,在粮油检测中的应用范围必将扩大。未来,需要不断更新、优化检测方法,保证检测的准确度和提升效率,从而为促进我国粮食产品品质的提升、粮食产业的发展贡献力量。

参考文献

[1]黄红滇.高效液相色谱技术在食品检测中的应用[J].中国食品工业,2024(21):90-92.

[2]李泽武.高效液相色谱法在食品检测中的应用分析[J].中外食品工业,2024(13):51-53.

[3]陆秀青,韦云,农子明,等.液相色谱法检测食用油中9种抗氧化剂的优化[J].实验室检测,2024(2):45-48.

[4]张嘉钰,辛嘉英.面粉中过氧化苯甲酰检测方法的研究进展[J].食品研究与开发,2020,41(7):212-217.

[5]王树茂.几种高效液相色谱法检测面粉中过氧化苯甲酰的比较[J].食品研究与开发,2010,31(7):138-139.

[6]赵富艳,张伟,石景超,等.高效液相色谱法测定米面及制品中的过氧化苯甲酰[J].中国食品工业,2024(4):75-77.

[7]赵新楠,王秀嫔,李培武,等.液相色谱-串联质谱法准确定量植物油中主要甘油三酯[J].中国油料作物学报,2020,42(3):356-363.

[8]龙锦林,武斌,王春丽,等.液相色谱在食用油中甘油三酯分析检测中的应用[J].食品工业,2019,40(9):316-319.

作者简介:赵玉萍(1989—),女,山东济南人,硕士,工程师。研究方向:粮油食品检测及研究。

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