高效液相色谱技术在食品检测中的运用研究
作者: 孙翠玉 安健
高效液相色谱技术也叫高压液相色谱法,是化学领域、生物学领域的一种新型分析技术,主要是利用色谱学原理,基于传统的液相色谱法,引入新概念、新技术而形成的。该技术兼具适用范围广、检测速度快、分离效率高、灵敏度高等多重优点,在食品安全检测领域受到了越来越多的关注。伴随人们生活质量的不断提高,在饮食方面,除了关注食品的口味,也开始把关注点放在食品安全上,高效液相色谱技术为食品安全检测工作提供了强有力的技术支持。本文首先分析了高效液相色谱技术的应用优势,然后深入探究了高效液相色谱技术在食品检测中的运用策略。
一、高效液相色谱技术的应用优势
(一)高分辨率
复杂混合物由多种成分组成,这些成分在分子量、结构、理化性质等方面存在一定的相似性,所以分离的难度系数较高。而高效液相色谱系统色谱柱填料的颗粒比较细小,能够提供更大的比表面积,增加样品分子、固定相之间相互作用的机会,使分离更加精细化。另外,系统内置了高压输液系统,流动相可以最快速度通过色谱柱,极大地提升了分离效率。
在应用高效液相色谱技术的过程中,检测人员可以通过优选色谱柱、优化色谱条件、组成流动相、确定分离条件,对复杂混合物中的组分进行精细化、有效化分离,避免不同组分之间的相互干扰。即使是性质十分接近的组分,也可以通过调节流动相组成、pH、温度等色谱条件,为分析、鉴定工作提供详实的依据。
(二)高灵敏度
高效液相色谱技术适用于低浓度样本组分的检测,与其他常规分析方法相比,检测限相对较低,即使样品中的目标化合物含量不高,仍可以得出精准的检测结果,非常适用于大气、水体、土壤等环境样品中的污染物检测,以及食品中营养素、添加剂、药物残留的检测。同时,由于检测器的灵敏度相对较高,因此信号、噪音之间的比值有所增大,切实保障了检测结果的准确性、可靠性。
即使在不同的浓度范围内,目标化合物响应信号和浓度之间依旧存在良好的线性关系。因此,把样品溶液注入高效液相色谱系统之后,目标化合物在色谱柱上会自动完成精准分离,把响应信号传递到检测器中,并以标准曲线的形式把响应信号与浓度之间的线性关系直观地呈现出来,检测人员通过定量分析便能快速得到准确的检测结果。因此,该项技术在科学研究、工业生产领域得到了广泛应用,是痕量分析的有效手段。
(三)重现性好
重现性好主要是指在时间、操作者、仪器设备、实验室条件都截然不同的情况下对同一样本进行多次检验,所得各组分的峰面积、峰高、保留时间等参数结果基本相同,极大地提升了结果的准确性和可靠性,有效规避了结果误差造成的误判。该技术之所以重现性较好,根本原因在于高效液相色谱系统中的色谱柱发挥着至关重要的作用。色谱柱的性能往往对分离效果、分离速度有着直接影响,高质量色谱柱的分离较强、分离稳定性高,在检测不同批次的样品时,所得到的分析结果具有一致性。检测人员通过选择适宜的流动相和检测波长,灵活控制进样量,对分离条件和检测参数进行优化,可以把检测结果的误差控制在最小范围内。
二、高效液相色谱技术在食品检测中的应用
(一)食品添加剂检测
1.甜味剂。在食品加工生产过程中,甜味剂一般作为辅助剂使用,起到优化口味、提升口感的作用。部分食品加工厂会应用人工合成甜味剂,用量合理的情况下不会危害人体健康,但若超标使用,就可能会引发食品安全问题。
高效液相色谱技术具有分离效能高、分析速度快、检测灵敏度高的优势,非常适用于检测食品中甜味剂的种类及含量,特别是糖精钠、阿斯巴甜、甜蜜素、安赛蜜等人工合成甜味剂,且在酸性溶液中性质较为稳定,为检测提供了有力支持。在实际操作中,检测人员只要以含有类粒子的甲醇水作为流动相,在反向离子的作用下便能把甜味剂成分分离出来,进而了解峰面积、峰高等相关参数,然后把检测获取到的参数代入到标准曲线中,就能精准计算出食品中的甜味剂含量。
2.防腐剂。从食品加工生产的视角来说,防腐剂主要起到抑制食品中的细菌、酵母菌、霉菌等微生物的作用,从而在一定程度上延长食品保质期。常用的食品防腐剂包括苯甲酸、山梨酸钾、脱氢乙酸等,这些防腐剂的安全性较高,只要严格按照国家相关法规及标准添加,便能很好地预防食品腐败和变质。然而,防腐剂过量使用诱发的食品安全问题依然存在,影响着人们的身体健康,因此要高度重视防腐剂检测工作。
应用高效液相色谱技术检测食品中防腐剂的含量,需要把待测食品样本放置到有机溶液中,待其充分溶解后采用离心法、过滤法把多元杂质去除干净,进而得到干净的待测样本液。接下来,检测人员要把待测样本液、防腐剂标准溶液一同倒入液相色谱仪中,利用色谱柱对样本液进行分离处理,进而得到色谱图。把图上的峰面积、峰高等参数代入标准曲线,便能计算得出待测食品样本中的防腐剂含量,再将其与法定限量标准进行对比,便能确认防腐剂含量是否符合标准。
(二)营养物质检测
1.氨基酸。人体中有八种氨基酸自身不能合成,包括苯丙氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸等,因此必须通过摄入食物来满足自身对氨基酸的需求,以此促进机体的蛋白质合成、强化免疫功能、促进生长发育,因此,食物中氨基酸含量的检测就显得尤为重要。
在应用高效液相色谱技术开展检测工作时,检测人员要先对食品样本进行提取和净化处理,把杂质充分去除,有效分离出目标氨基酸。在正式检测环节,检测人员要按照要求分别配制对照品溶液、待测品溶液,从色谱柱、流动相、流速、温度等方面入手,逐一对上述色谱条件进行优化,以此为高效分离氨基酸提供强有力的支持,切实保障检测的灵敏度、结果的准确性。最后,把处理完成的食品样本溶液直接倒入液相色谱仪中,绘制对应的色谱图,并分别采取外标法、内标法对色谱图展开多维度的定性和定量分析,以确认食品样本中的氨基酸含量。总的来说,高效液相色谱技术是氨基酸检测的有效方式之一,不仅检测速度快,检测结果的精准度也相对较高,为食品的安全性、健康性提供了强有力的保障,很好地满足了消费者对健康食品的多元需求。
2.糖分。糖分是食品中的重要成分,包括乳糖、寡糖、葡萄糖、蔗糖等,其含量往往会直接影响食品本身的能量、口感。很多食品企业为了给消费者提供健康、优质的食品,均高度重视糖分及其含量的检测。然而,传统检测技术的检测速度和结果精准度都不够理想,而高效液色相色谱技术凭借其自动化程度高、操作简便的特点受到广泛关注,且越来越多地应用于食品糖分的检测工作中。
在检测实践中,考虑到糖分易溶于水的特质,以及食品基质中含有大量的蛋白质、纤维、脂肪等成分,容易对糖分的分离、检测造成一定干扰,所以建议先采取酶解、酸水解、溶剂提取等策略促进食品基质中的糖分释放,从而把食品样本中的不溶物去除干净,得到澄清的提取液。接下来,检测人员需要利用C18柱等色谱柱,结合食品样本性质,根据检测要求对流动相的比例、流速、柱温等参数进行灵活的调整,通过优化色谱条件,进一步提升色谱检测的灵敏度。最后,依托紫外线检测器持续监测流出液的状态即可得到色谱图,进而全面了解食品中的糖分含量。
(三)有害成分检测
1.药物残留。当前,人们对食品中药物残留的关注越来越高。除了抗生素类兽药,杀菌灵、氨基甲酸磷酯类、有机磷等农药一旦残留在食品中,便会经过食物链直接进入人体,当累计到一定量时,就会威胁人体健康。高效液相色谱技术在检测兽药残留、农药残留方面表现出了较高的灵敏度,尤其适用于检测沸点高、不易汽化、热不稳定的农药及代谢产物。
针对兽药残留的检测,要通过调节酸碱度对食品样本进行初步处理,以有效去除复杂基质,得到澄清的提取液,避免干扰物质对检测结果造成影响。接下来,把样本直接注入液相色谱仪,利用色谱柱支持兽药残留的分离,经过检验组分得到峰面积,进而计算出食品样本中的兽药残留量。针对农药残留的检验,则需要对食品样本进行固相萃取、凝胶渗透色谱处理,以去除复杂基质,后续操作与兽药残留检测相同。如果是多种农药残留的同时检测,建议把高效液相色谱技术与质谱检测器结合起来应用,这样有助于进一步提升检测的灵敏度,进而得到精准的检测结果。
2.N-亚硝胺。一些食品加工企业为了延长食品保质期,出于成本考虑会大量添加食品添加剂,而这些添加剂中含有亚硝酸盐,其在高温环境、酸性环境下经过还原反应便会形成N-亚硝胺。N-亚硝胺具有致癌性,即使浓度不高,依旧对人体不利,有引发癌变、畸变的风险。
应用高效液相色谱技术对食品中N-亚硝胺的含量进行检测时,首先需要对食品样本进行提纯和净化,再进行研磨、溶解、过滤,进而得到合格的提纯液。然后确认色谱柱和流动相,其中色谱柱建议首选C18和C8,流动相建议首选甲醇、乙腈等有机溶剂。最后进行多级质谱分析,便可精准确定食品样本中N-亚硝胺的含量。
作者简介:孙翠玉(1981-),女,汉族,山东德州人,工程师,大学本科,研究方向为食品安全。
安健(1972-),男,汉族,山东淄博人,初级工程师,大学专科,研究方向为食品安全。