食品中化学成分检测问题及应对策略研究

摘 要：随着食品工业的迅速发展，食品添加剂和农药、兽药的使用越来越广泛。为确保食品安全，需要提升食品中化学成分的检测能力。本文探讨了食品中常见化学成分及其用途，分析了当前检测方法的技术难点，并提出了优化策略。研究发现，样品前处理技术的局限性、检测方法灵敏度不足以及基质效应干扰是主要问题。通过优化前处理流程、开发高灵敏度检测技术和建立基质效应校正模型，有望提高检测准确性，保障食品安全。

关键词：食品安全；化学成分检测；技术难点；应对策略

Research on the Problems and Countermeasures of Chemical Composition Detection in Food

XUE Danlei， LI Huiting， LIANG Yanglan， CHEN Danhua

（Zhongjian Traceability South China Technical Services Co.， Ltd.， Shenzhen 518110， China）

Abstract： With the rapid development of the food industry， the use of food additives and pesticides， veterinary drugs is becoming increasingly widespread. To ensure food safety， it is urgent to enhance the ability to detect chemical components in food. This article explores common chemical components in food and their uses， analyzes the technical difficulties of current detection methods， and proposes optimization strategies. Research has found that the limitations of sample pretreatment techniques， insufficient sensitivity of detection methods， and interference from matrix effects are the main issues. By optimizing the pre-processing process， developing high-sensitivity detection techniques， and establishing a matrix effect correction model， it is expected to improve detection accuracy and ensure food safety.

Keywords： food safety; chemical composition testing; technical difficulties; response strategies

随着我国食品工业的快速发展，食品添加剂和农药、兽药的使用日益广泛[1]。由于食品基质复杂，化学成分种类繁多，检测过程易受到各种因素的干扰，导致检测结果准确度不高。因此，深入研究食品中化学成分检测存在的问题，探究有效的应对策略，对保障食品安全、维护公众健康具有重要意义。本文系统阐述食品中常见化学成分的用途、检验方法，分析检测过程的技术难点，并提出针对性的改进措施，以期为相关领域提供参考。

1 食品中常见化学成分及用途

食品中常见的化学成分种类繁多，其中具有特定功能性的化学成分，在食品加工过程中起着关键作用。在食品添加剂的使用方面，苯甲酸钠作为一种防腐剂，可有效抑制食品中微生物的生长繁殖，延长食品保质期；二氧化硫的抗氧化性能可明显改善食品的感官品质[2]。此外，化学成分还可通过改性作用，赋予食品特殊的理化特性。明胶与淀粉经过交联改性处理后，可形成具有流变学特性的复合凝胶体系，在乳制品、肉制品等食品中发挥增稠、稳定的功效。在农药、兽药的使用方面，为了保证食品原材料在生长过程中免受虫害和微生物的侵害，会广泛使用农药和兽药。杀虫剂能够有效防止害虫对作物的危害，从而减少产量的损失；杀菌剂则用于防治由真菌、细菌引起的植物疾病，确保作物正常生长。兽药主要用于预防和治疗家畜家禽的疾病，以提高养殖效率和保证动物产品的质量。此外，食品中含有较低的矿物质元素，这些矿物质元素对人体健康非常重要，如钙、铁、锌等矿物质参与机体的新陈代谢过程，并维持神经、内分泌等系统的正常功能[2]。由此可见，食品中化学成分种类多、用途广，因此深入研究其检测方法对食品质量安全监管具有重要意义。

2 食品中化学成分检验方法概述

食品中化学成分的检验方法有很多，通常根据待测成分的类型和性质选择合适的方法。例如，对于防腐剂如苯甲酸钠的检测，常采用高效液相色谱法，该方法能够准确测定样品中防腐剂的含量。二氧化硫及其衍生物可通过分光光度法测定，利用其在特定波长下的吸收特性来定量。明胶和淀粉改性后的复合凝胶体系可以通过流变学分析来评估其物理特性，而其化学成分则可通过红外光谱法进行鉴定。对于农药残留的检测，气相色谱-质谱联用技术因其高灵敏度和高选择性成为首选方法之一。在兽药残留分析中，液相色谱-串联质谱法因其能同时检测多种药物而被广泛应用[3]。至于食品中的矿物质元素，如钙、铁、锌等，则可通过原子吸收光谱法或电感耦合等离子体质谱法进行准确测定。每种检测方法都针对特定类型的化学成分，以确保检测结果的准确性和可靠性。

3 食品中化学成分检测问题

3.1 样品前处理技术局限性

以水产品中孔雀石绿残留检测为例，由于水产品蛋白质含量高，脂肪易与目标物结合，导致提取效率低，净化过程易引入干扰物质。此外，在进行茶叶中农药多残留检测时，茶多酚等植物源性物质易与农药形成络合物，影响提取和净化效果。尽管采用QuEChERS等快速前处理技术可在一定程度上改善提取和净化效果，但针对某些特殊基质或痕量分析时，现有的通用方法难以达到理想的回收率和重现性。另外，样品中共存的同类物质也对前处理方法提出更高要求。例如，在检测牛奶中三聚氰胺时，样品中存在天然的蛋白质、咖啡因等氮含量高的化合物可产生严重基质效应，干扰目标物的选择性识别[4]。

3.2 检测方法灵敏度不足

随着食品安全要求的日益严格，对检测方法的灵敏度也提出了更高要求。以食品接触材料中双酚A的检测为例，塑料包装材料在加工过程中可能残留微量双酚A，进而通过迁移污染食品。然而，这一污染水平往往低于常规检测方法的定量限，导致监管部门难以准确评估其潜在风险。类似地，在植物油中检测苯并芘等多环芳烃时，由于油脂基质的干扰以及目标物含量极低，现有的液相色谱-荧光检测法难以实现痕量分析，需要开发更高灵敏度的检测手段。近年来，固相微萃取、分子印迹等样品前处理技术的发现为提高检测灵敏度开辟了新途径，但在实际应用中仍面临回收率不稳定、基质效应明显等问题。与此同时，随着食品加工工艺的不断创新，新的有害化学物质不断被发现，如何在复杂基质中实现痕量检测，是目前检测技术的难点[5]。

3.3 基质效应干扰检测结果

食品基质的复杂性导致检测过程面临诸多干扰因素。在检测蜂蜜中氯霉素残留时，蜂蜜基质中共存的大量糖类、氨基酸等物质可能与氯霉素发生结构类似的化学反应，产生具有相似离子碎片的干扰物质，进而影响质谱检测的选择性，这种由于食品基质成分导致的背景干扰或假阳性结果，被称为基质效应。类似地，在果蔬制品中检测铅等重金属时，样品中的果胶、纤维素等大分子物质会吸附目标离子，导致检测信号衰减，造成基质抑制效应。尽管采用基质匹配、同位素内标等方法可在一定程度上消除基质效应的影响，但对于某些特殊食品而言，基质组成的差异性使得通用校正方法失效，达不到消除基质效应的目的。此外，食品在加工、储存过程中还可能发生物理化学性质的改变，如脱水蔬菜在水合过程中会释放出游离态的维生素，进一步增加了基质效应产生的不确定性。

4 食品中化学成分检测问题应对策略

4.1 优化样品前处理流程

针对样品前处理技术局限性问题，可从优化提取净化方法、开发专用纯化介质等方面入手。在茶叶农药残留检测中，可采取超声辅助提取与低温均质技术相结合的策略，利用机械作用破坏茶多酚与农药的结合，提高农药残留提取率。同时，采用氧化石墨烯基固相萃取柱对茶多酚进行选择性去除，减少基质干扰。对于水产品中孔雀石绿的检测，可研究温控离子液体分散液液微萃取技术，利用离子液体与目标物的特异性结合实现高效萃取，结合分子印迹固相萃取柱实现痕量分析。此外，针对牛奶中三聚氰胺检测时蛋白质干扰的问题，可设计多级净化方案，如采用TiO2纳米材料对蛋白质进行选择性吸附，结合高效液相色谱-串联质谱技术实现三聚氰胺的准确定量。针对QuEChERS法存在基质适用性差等问题，可以优化提取液组成，引入缓冲体系调节pH值，有针对性地筛选分散剂和净化剂，提高方法的普适性。

4.2 开发高灵敏度检测技术

为了改善现有检测方法的灵敏度，需要开发新型高灵敏度检测技术。在检测食品接触材料中双酚A方面，可探究基于表面增强拉曼光谱的痕量分析方法。通过合理设计纳米级贵金属基底，在激光照射下形成局域表面等离子体共振效应，增强双酚A的拉曼信号，实现痕量水平的快速检出。针对植物油中苯并芘的检测，可研究液-液微萃取与毛细管电泳-荧光检测联用技术。利用离子液体作为萃取介质，与油脂形成两相体系，选择性萃取苯并芘，再通过毛细管电泳进行高效分离，结合在线荧光检测实现灵敏检测。此外，还可开发基于量子点、金属有机框架等新型荧光探针，利用探针与目标物的特异性识别，产生“关－开”型荧光响应，从而实现选择性检测。随着免疫捕获技术的发展，将样品前处理与检测过程集成化也是提高检测灵敏度的重要途径。例如，在检测黄曲霉毒素方面，可构建以适配体为识别元件的微流控芯片，将适配体修饰在微通道内壁，样品通入后与目标物特异性结合，再采用电化学信号放大策略实现高灵敏检测。同时，注重强化物理信号与生物特异性识别相结合，如静电纺丝法制备分子印迹聚合物（Molecular Imprint Polymer，MIP）纳米纤维，可显著增大MIP比表面积，有利于提高检测灵敏度。

4.3 建立基质效应校正模型

基质效应作为影响食品检测结果准确性的关键因素，急需建立系统的校正模型才能有效消除基质效应。在检测蜂蜜中氯霉素时，可选择高分辨质谱技术，利用其在精确质量数检测方面的优势，实现对基质干扰物的有效区分，提高检测选择性。在数据处理环节，可采用多元统计分析方法，如主成分分析、偏最小二乘法等，综合考虑各种基质效应来源，建立化学计量学模型，校正检测结果。对于果蔬制品中重金属的检测，可在前处理阶段采用基质固相分散萃取技术，利用萃取剂与基质组分的选择性结合作用，有效降低基质抑制效应。也可嵌入基于响应面法的多因素实验设计，考察萃取剂种类、pH值、温度等因素对基质效应的影响，优化萃取条件，构建基质效应－检测响应量化关系模型。针对食品加工过程引入的潜在基质干扰问题，可开展食品组分－目标物－检测信号的三元作用机制研究，探究加工过程中基质组成动态变化规律，建立基于化学反应动力学的基质效应预测模型，指导检测方案的优化。此外，还可发展基于同位素示踪的绝对定量分析方法，通过同位素内标对基质效应进行实时校正，提高检测结果的准确性和重现性。

5 结语

本文系统分析了食品中化学成分检测过程中存在的主要问题，并提出了相应的改进策略。通过优化样品前处理流程，开发高灵敏度检测技术，以及建立基质效应校正模型，可以提高检测的准确性和可靠性。优化样品前处理流程，如超声辅助提取、温控离子液体分散液液微萃取等方法，可以有效减少基质干扰，提升检测效率。开发基于表面增强拉曼光谱、量子点荧光探针等新型高灵敏度检测技术，有助于改善现有技术的灵敏度，检测出痕量有害物质。此外，建立系统的基质效应校正模型，综合利用高分辨质谱、多元统计分析和同位素示踪等技术，可以有效消除基质干扰，提高检测结果的准确性。在未来的检测工作中，可以继续研究和开发新型检测材料和技术，不断提升检测手段的灵敏度和可靠性。同时，应加强检测技术在实际应用中的推广和实施，确保食品安全监管的有效性。持续创新和完善检测方法是保障食品质量安全、维护公众健康的关键。

参考文献

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