浅析化学检测技术在食品安全检测中的应用

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

摘 要：充分利用先进的化学检测技术手段，可以保障食品安全，确保消费者的健康。本文阐述了化学检测技术在食品安全检测中的应用优势，详细分析了质谱分析、色谱分析和光谱分析等技术的具体应用，提出了化学检测技术应用过程中需要注意方法的选择与优化、样品的处理与前处理以及质量控制与使用标准参照物质等事项，以供相关人员参考。

关键词：食品安全检测；化学检测；色谱分析；质谱分析

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

食品是人们赖以生存的物质基础。食品安全事关广大消费者的身体健康及生命安全，关系到社会稳定，也是衡量一个国家综合国力的重要指标之一。因此，确保食品安全的重要性不容忽视。随着社会的发展，食品污染和食源性疾病问题日益严重。各类食品添加剂、农药残留、重金属污染以及微生物感染等都可能对人体健康造成潜在危害。因此，建立科学合理的食品安全监管体系，对食品进行严格的安全性监测与评价，找出风险因素并管控，是食品安全监管部门应承担的义务。通过充分利用先进的检测技术手段，才能有效控制食品安全问题，保障广大消费者的健康权益。

1 化学检测技术应用于食品安全检测的优势

化学检测技术应用于食品安全检测具有显著优势。①检测灵敏度高。通过运用先进的仪器和分析方法，化学检测技术可以检测到微量甚至是痕量水平的有害物质。尤其是现代技术如色谱法和质谱法，其灵敏度可达到ppb或ppm的水平，提高了对潜在食品安全隐患的敏感性。②检测范围广，可以同时对多种潜在污染物和风险物质进行筛查，极大地扩展了食品安全监测的范围，检测效率也大为提升。③采用标准物质校准和内标校正等措施，现代化学检测结果可达到非常高的定量精度，为做出科学的风险评估决策提供了可靠基础。④从样本处理到信号获取及数据分析，检测系统实现了高度的自动化，不仅检测效率大幅提高，检测精度也得到保证。⑤多个化学分析联用技术实现了快速高通量检测，满足了食品安全监控对高检测频次和大批量样品处理的需求，使得整个检测过程更为迅捷高效。这些优势共同为食品安全领域提供了强大的技术支持[1]。

2 常用化学检测技术在食品安全检测中的应用

2.1 质谱分析技术

质谱分析技术是目前食品安全检测中应用最广泛的化学分析技术之一。其原理基于对离子质量-电荷比进行测量和分析。该技术包括离子化、质量分析和离子检测3个主要步骤。①样品中的分子经过离子源，通过电子轰击或激光辐射等不同的离子化方法，转化为带电离子。②带电离子随后被引入质谱仪的质量分析器。质量分析器的作用是根据带电离子的质量和电荷比，将它们分离开来。最常见的质谱仪构型包括四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪和磁质谱仪。在分析时，质谱仪会产生质谱图，其中离子的质荷比与其相对丰度呈现特定的分布规律。通过质谱图可以分析样品中各种分子的信息，从而能对其进行鉴定和定量。③离子检测器用于测量每个离子的信号强度，生成离子的峰值图。通过分析这些峰值，可以确定样品中存在的化合物，并计算其相对浓度。

质谱技术在食品安全检测中发挥关键作用。其强大的分析能力能够快速鉴定食品中的残留农药、添加剂、重金属等污染物，保障食品合规与安全。

2.2 色谱分析技术

色谱分析技术基于样品中各组分相互作用的差异，通过分离这些组分并利用检测器对其进行识别和定量分析[2]。色谱分析技术主要分为气相色谱（Gas chromatography，GC）和液相色谱（Liquid chromatography，LC）两种类型。

2.2.1 气相色谱

气相色谱（GC）是一种高效的分离和分析技术，其原理基于混合物中各组分在气相流动中的差异，以实现分离和检测。具体检测过程如下。①样品被蒸发进入气相色谱柱。气相色谱柱一般为一根长而细的不锈钢或玻璃管道，内部涂有固定相。在色谱柱中，混合物的成分根据其与固定相的亲和力差异，以不同的速度通过柱子，实现了分离。②以氮气或氦气等惰性气体作为载气，将分离后的成分迅速带出色谱柱。载气的选择取决于样品的性质和分析的需求，但它不参与分离过程，只是用来推动样品成分流经色谱柱。③分离后的成分进入检测器进行检测。检测器的种类多样，一般有火焰离子化检测器（Flame Ionization Detector，FID）和质谱检测器（Mass-Spectrometric Detection，MSD）等。检测器根据不同成分的性质产生不同信号，形成色谱图谱，从而实现对每个组分的定性和定量分析。

气相色谱技术适用于挥发性和疏水性化合物的分析，如烃类、酮类等，在食品中可以用于农药残留、挥发性有机化合物等的分析。

2.2.2 液相色谱

液相色谱（LC）是一种以液相为介质的色谱技术，它通过对样品分子在液相中的分配和吸附作用进行分离，最终实现对样品的定性和定量分析。液相色谱的核心组成包括色谱柱、流动相、进样器、检测器以及数据处理系统。色谱柱是液相色谱系统的关键部分，其内部填充有吸附剂，作为固定相。不同类型的填充物使色谱柱有不同的选择性，因此可以满足各种分析需求。流动相则是流动在色谱柱中的液体，其组成和性质也对分离过程产生重要影响。具体来说，吸附剂与样品中的化合物发生吸附作用，不同组分吸附作用不同，导致不同成分在流动相的作用下以不同速度通过色谱柱实现分离。

具体的检测流程如下。①样品通过进样器进入液相色谱系统。在色谱柱中，样品成分根据其在液相和固定相之间的相互作用力和分配系数的不同而得到分离。②检测器对样品中各组分进行检测，并将检测信号转化为色谱图谱。检测器一般有荧光检测器（Fluorescence Detector，FD）和紫外-可见吸收检测器（Ultraviolet-Visible Spectroscopy，UV-Vis）。③数据处理系统负责解释和分析这些图谱，提供关于样品成分的信息。

液相色谱适用于极性和非挥发性化合物的分析，如酚类、氨基酸等，在食品中可以用来对添加剂、甜味剂、酚类、氨基酸等进行分析。

2.3 光谱分析技术

物质分子在特定波长的光照射下会发生电子能级跃迁，导致光的吸收或散射现象。基于此，光谱分析技术通过测量物质对不同波长光的吸收、散射来获取信息[3]。

在光谱分析中，常见的包括紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱等。在紫外-可见光谱分析中，当样品受到一定范围波长的光照射时，其中的分子吸收特定波长的光，使得物质的电子从低能级跃迁至高能级，形成吸收峰。通过测量样品吸收光谱，可以了解其分子结构、浓度等信息。紫外-可见光谱可以用于食品中成分的定量分析。通过测量食品样品对特定波长的光的吸收，可以确定其中蛋白质、色素、维生素等成分的含量，这有助于评估食品的营养成分和品质。

红外光谱则关注分子的振动和转动状态，因为不同的分子在不同波数的红外光下会发生特定的振动和转动。这种谱线的图谱可提供关于分子结构和官能团的详细信息。通过红外光谱技术，可以对食品中的脂肪、水分、蛋白质等进行快速检测，同时能识别食品中的某些添加剂等。

核磁共振光谱则基于原子核在强磁场中的共振吸收，可提供关于分子中核的位置、数量、环境等信息。通过检测样品中核自旋的信号，可以确定脂肪、糖类、蛋白质等不同化合物的存在与含量。

3 化学检测技术应用中注意事项

3.1 方法选择与优化

在利用化学检测技术进行食品污染物检测时，检测方法的选择和优化是整个分析流程中最关键也是最难的一步。①由于不同类型的食品污染物的化学性质各不相同，无法使用一种固定的检测方法进行检测，必须根据目标污染物的物理和化学特性来选择最佳匹配的分析技术手段[4]。例如，对于挥发性污染物如多种农药残留，选择气相色谱或气相色谱-质谱技术可以获得更好的分离和检测效果；而对于热稳定的高分子量污染物，液相色谱或液相色谱-质谱技术将会更加适合。②在所选定的技术体系内，根据不同污染物评估不同的检测模式，优选那些可以提供更低检出限和更好选择性的模式。例如对于液相色谱-质谱联用技术，可以选择电喷雾电离或化学电离等不同的电离源，不同污染物对不同电离源的响应各有不同，需要结合优化实验来确定最终选择。③仅仅方法选择完成还不足以获得满意的检测效果，很多关键参数和实验条件都需要经过优化实验才能确定最佳值。例如色谱分离的温度、流速、梯度情况，质谱的参数如碰撞能量、毛细管电压，以及样本前处理条件等都会对结果产生很大影响。只有经过充分优化，才能获得灵敏度高、选择性好、可重复性好的检测指标。

检测方法的选择和优化过程中，需要检测人员结合样本特性和目标物理化学性质，通过充分实验来确定最终的分析方法，这是获得满意分析结果的基础。

3.2 样品前处理

样品前处理影响最终检测结果的准确性和可靠性。食品样品中存在多种成分，有效去除干扰物质是关键。因此，必须选择适当的样本前处理方法，有效去除干扰成分，释放并提取目标分析物。常用的前处理方法有稀释法、过滤、超声波提取、固相萃取等[5]。选择时必须根据食品基质组成和目标分析物的物理化学性质来确定最优方案。

在样品处理的过程中，样品通常会受到外部环境的污染，因此需要在取样、保存、操作等过程中严格控制可能引入的外部物质。在样品制备阶段，应使用高纯度的试剂，确保试剂本身不含目标分析物以及其他可能干扰检测的物质。在保存样品时，应使用经过验证的、无污染的容器，避免容器本身对样品产生污染。同时要密封保存样品，以防止外部空气对样品的影响。无菌操作也很重要，尤其需要注意实验室操作台、器具、操作手套等的干燥洁净。

3.3 质量控制

在应用化学检测技术进行食品安全检测时，使用标准参照物质和建立完善的质量控制体系对获得准确可靠的结果至关重要。①使用标准参照物质是质量控制的基础，通过将检测结果与标准物质已知浓度进行对比，可以确保分析仪器的准确性和精密度。这有助于监测仪器性能的稳定性，减小仪器引起的误差。②建立完善的质量控制体系包括实验室内部质控和参与外部质量评估。实验室内部质控是指引入质控样品，监测分析过程的准确性和精密度。参与外部质量评估是指通过与其他实验室比对，评估实验室在分析中的准确性和可靠性。

4 结语

总的来说，化学检测技术在维护食品安全和预防食源性疾病方面发挥着至关重要的作用。其在食品检测中的广泛应用为人们提供了有效手段，确保了食品的质量和安全。为了不断提升检测技术的水平，各级监管部门需要加大技术创新与应用的力度，不仅要引入先进的检测手段，还要着眼于完善的标准体系建设，以确保食品安全标准的科学性和合理性。同时，也需要不断加强检测技术人员的培养和素质建设。通过培训和技能考核等方式，提高工作人员运用新技术新设备的能力，保证检测和分析工作的规范化水平。

参考文献

[1]刘畅.食品安全检测中化学检测技术的应用探索[J].中国食品，2023（22）：63-65.

[2]殷冀煜.食品安全检测中化学检测技术的应用分析[J].现代食品，2023，29（2）：130-132.

[3]黄秋娟.食品安全检测中化学检测技术的应用研究[J].中国食品，2022（17）：126-128.

[4]李敬兰.液相色谱法在食品安全检测中的运用分析[J].食品界，2022（7）：105-107.

[5]静平，吴振兴，厉艳，等.组学技术在食品安全检测中的应用[J].分析科学学报，2019，35（6）：766-770.