高效液相色谱法在食品添加剂检测中的应用及方法优化

摘 要：高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）以其高灵敏度、选择性和稳定性，成为食品添加剂检测的重要手段。本文综述HPLC在防腐剂、合成着色剂、甜味剂及抗氧化剂检测中的具体应用，并探讨其在流动相选择、色谱柱优化、检测器选用等方面的优化策略。此外，结合具体案例，了解HPLC在食品添加剂检测中的实际应用效果。结果表明，HPLC在食品中防腐剂的检测方面具有较高的准确性和可靠性，可为食品安全检测提供技术支持。

关键词：高效液相色谱法；食品添加剂；方法优化；食品安全

Application and Method Optimization of High Performance Liquid Chromatography in the Detection of Food Additives

ZHENG Lili

（Qianshan City Market Supervision and Inspection Institute （Adverse Drug Reaction Monitoring Center）， Qianshan 246300， China）

Abstract： High performance liquid chromatography （HPLC） is an important method for the detection of food additives because of its high sensitivity， selectivity and stability. This paper reviews the application of HPLC in the detection of preservatives， synthetic colorants， sweeteners and antioxidants， and discusses its optimization strategies in mobile phase selection， column optimization and detector selection. In addition， the actual application effect of HPLC in the detection of food additives is understood by combining specific cases. The results show that HPLC has high accuracy and reliability in the detection of preservatives in food， and can provide technical support for food safety detection.

Keywords： high performance liquid chromatography; food additives; method optimization; food safety

按照《中华人民共和国食品安全法》第九十九条，中国对食品添加剂定义为，食品添加剂指为改善食品品质和色、香、味以及为防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。近年来，食品添加剂被广泛应用于现代食品加工中，其合理使用有助于提升食品品质、延长食品保质期等。然而，滥用食品添加剂可能会对公众健康构成威胁。因此，快速、精准地检测食品添加剂成为食品安全控制的关键环节。高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）凭借高分辨率、灵敏度和稳定性，成为检测食品添加剂的主要技术。本文系统探讨HPLC在食品添加剂检测中的应用与优化策略，以期为食品安全检测提供技术支持。

1 HPLC的基本原理与应用优势

1.1 HPLC的基本原理

HPLC的基本原理是利用样品中各组分在固定相和流动相之间的分配差异，实现组分的分离和检测。在HPLC系统中，样品通过进样器进入流动相，经高压泵推动进入色谱柱。色谱柱中的固定相通常由高效填料组成，具有优良的分离性能。样品组分在流动相和固定相之间发生多次分配，根据它们的化学性质、分子大小或极性等特性被依次洗脱出柱。利用高灵敏度检测器如紫外检测器、荧光检测器等对分离的组分进行检测，获得高分辨率和高精确度的分析结果。流动相的选择和色谱柱的填料性质是影响分离效果的关键因素，分配系数（K）决定了组分在两相间的分离行为，分配系数的计算公式为

（1）

式中：Cs和Cm分别为组分在固定相和流动相中的浓度。较大的K值意味着组分更倾向于停留在固定相，从而延迟其洗脱时间。

1.2 HPLC在食品添加剂检测中的应用优势

HPLC在食品添加剂检测中具有显著的应用优势。①HPLC的分离能力强，可针对复杂食品基质中的微量目标成分实现高效分离，适用于多组分同时检测；②HPLC灵敏度高，配备紫外检测器（Ultraviolet Detector，UVD）、荧光检测器（Fluorescence Detector，FLD）或质谱检测器（Mass Spectrometer，MS）等多种检测装置，可检测极低浓度的食品添加剂；③HPLC分析范围广，对防腐剂、合成着色剂、甜味剂、抗氧化剂等多种添加剂具有广泛适用性；④HPLC的重复性和准确性高，通过优化流动相、色谱柱等条件，可保证检测结果的可靠性；⑤HPLC灵活性强，可根据不同食品样品的特点，调整检测条件，实现对复杂样品的适配性分析[1]。

2 HPLC在食品添加剂检测中的应用

2.1 防腐剂检测

HPLC在防腐剂检测中具有高灵敏度和多组分同时检测等优势。利用HPLC检测食品中的防腐剂时，为了去除基质干扰，保证检测结果的准确性，样品需要进行适当的前处理，如稀释、过滤或液态萃取等。利用反相HPLC系统以及C18色谱柱，可选用含有缓冲盐的水-乙腈或水-甲醇类混合物进行流相，使防腐剂的分离效果较佳。检测时调节流动相比例、流速和柱温，可进一步提高分辨率和灵敏度。崔俊凤等[2]建立同时测定小儿热速清口服液中多种防腐剂含量的HPLC方法，结果表明所建立的方法操作简便、重复性好、结果准确。薛昆鹏等[3]建立新型亲水型反相PSV C18色谱柱结合高效液相色谱法同时测定食品中安赛蜜、苯甲酸、山梨酸、糖精钠和脱氢乙酸等5种食品添加剂的分析方法，结果表明建立的方法耐用性好且色谱柱的寿命长，适用于食品中5种添加剂的准确定量分析。

2.2 合成着色剂检测

合成着色剂的极性和化学结构决定了其适合采用反相HPLC进行分离。通常，检测时选用C18色谱柱，流动相由缓冲盐溶液（磷酸盐缓冲液等）和有机溶剂（甲醇或乙腈等）组成，结合梯度洗脱技术，确保多种着色剂的高效分离。样品的前处理通常采用液液萃取或固相萃取方法，将目标着色剂从复杂食品基质中分离出来，并经过微孔滤膜过滤以保护仪器。HPLC可同时检测多种着色剂，在保障食品安全、避免过量使用和非法添加合成着色剂中发挥重要作用。杨志杰等[4]采用固相萃取结合HPLC技术，成功检测了食品中8种合成着色剂，为食品添加剂的安全分析提供了可靠方案。

2.3 甜味剂检测

HPLC在食品中甜味剂检测方面展现了优异的灵敏性和选择性，尤其在复杂基质分析中具有显著优势。利用HPLC检测甜味剂时，通常采用C18色谱柱结合紫外检测器或二极管阵列检测器进行定性定量分析的反相色谱模式。同时，优化流动相比例和梯度洗脱程序，有助于提高分离效果。朱艳等[5]使用高效液相色谱仪串联蒸发光散射检测器，建立一种可同时测定原酒中多种天然甜味剂含量的方法，结果表明，原酒中赤藓糖醇、核糖醇、山梨糖醇、甘露醇、异麦芽酮糖、麦芽糖醇、乳糖醇在测定范围内呈现良好的线性关系，平均回收率在94.36%～106.70%，说明该方法具有较高的精密度和重复性。

3 HPLC方法的优化与创新

3.1 流动相的选择与梯度优化

在HPLC的应用中，流动相的选择与梯度优化是提升分离效果和检测效率的关键环节。流动相的选择与梯度优化方法具体如图1所示。

选择流动相时需要综合考虑分析物的极性、溶解性及分离目标等。常见的流动相包括甲醇-水、乙腈-水等有机溶剂体系。对于非极性化合物，可选用黏度较低、溶剂特性优良的乙腈-水体系，以提高分离效率；对于极性较强的目标物，在选择甲醇-水、乙腈-水等有机溶剂体系的同时，添加缓冲盐（磷酸盐、醋酸铵等）或调节pH值优化分离效果。

梯度优化是提升复杂样本分离效果的重要手段，核心在于设计合理的初始流动相比例、设置适当的梯度变化速率，并选择合适的终止条件。初始流动相比例通常需要根据样本的特性和目标组分的性质来决定。梯度变化速率的选择应考虑分离度和分析时间等因素。较快的梯度变化速率可能会导致组分间的分离度不足，因为流动相组成的快速变化可能无法给予各组分足够的分离时间。相反，较慢的梯度变化速率虽然可以提高分离度，但是会延长分析时间，降低效率。因此，终止条件的选择应基于样本中所有目标组分是否都已被有效分离。这通常需要根据色谱图来判断。如果所有目标组分都已清晰分离，且没有拖尾或重叠现象，那么可以认为当前的终止条件是合适的[6]。

3.2 色谱柱的选择与温度控制

在HPLC的应用中，色谱柱的选择需要考虑固定相材料的种类、分析物的性质、分离目标、实验条件等。常见的色谱柱有反相色谱柱、正相色谱柱、离子交换柱等。反相色谱柱的固定相多为烷基化硅胶，如C18、C8等，适用于中等到非极性的样品。对于极性较强的化合物，选用氨基柱或硅柱等含有极性官能团的色谱柱，能够使分离效果更好。在色谱柱的选择上，柱长和内径需要根据样品的分子大小和形状来决定。柱长越长的色谱柱虽然分离效果越好，但相应地增加了分析时间；较小的柱内径对于分辨率的提升有一定的帮助，但是流速较慢。

色谱柱温度控制需要综合考虑分析物的保留时间、分离效果、柱效、目标物的挥发性以及色谱柱的特性等因素，以优化分离性能并确保结果的稳定性。通常，柱温适宜控制在30～50 ℃，适当升高温度可降低流动相的黏稠度，加快流速并缩短分析时间[7]。为避免温度波动影响分离效果，现代高效液相色谱仪配备了高精度柱温控制器，确保温度保持恒定，提升检测结果的准确性。

3.3 检测器类型与灵敏度优化

HPLC检测器种类繁多，选择合适的检测器不仅要考虑目标物的性质，还要考虑实验的需求、检测灵敏度及精度要求等。常见的HPLC检测器包括紫外可见光检测器、荧光检测器、电导检测器、质谱检测器等[8]。其中，紫外可见光检测器被广泛应用于食品添加剂检测，尤其适用于有特征吸收峰的化合物，如合成着色剂和甜味剂等。紫外可见光检测器通过测量样品溶液在特定波长下的光吸收程度来定量分析化合物。该检测器的优点是响应迅速、操作简单、设备成本较低，并且可用于多种化合物的定量分析。然而，其属于选择性检测器，对无紫外吸收的物质如饱和烃及有关衍生物无响应，而且需要选用无紫外吸收特性的溶剂作为流动相。荧光检测器对特定的化合物具有极高的灵敏度，尤其对于天然或合成的荧光物质如某些防腐剂和添加剂具有较低的检出限。荧光检测器的灵敏度通常比紫外可见光检测器高约2个数量级，其尤其适用于低浓度的目标物分析。荧光检测器的缺点是对样品的要求较高，需要目标物具备荧光性质或经过衍生化处理能产生荧光信号。

另外，为提高检测灵敏度，对于紫外可见光检测器，可定期对光源进行校准与维护，确保发射光强稳定；选用窄带宽的高质量光学元件，减少杂散光干扰，使光信号更纯净，增强对微弱吸收的捕捉能力。在样品处理环节，优化前处理方法，尽量去除可能产生干扰吸收的杂质，避免基线波动。针对荧光检测器，应严格控制样品的制备环境，防止荧光淬灭物质混入，保证荧光信号强度；优化衍生化试剂与反应条件，使目标物衍生化更充分、稳定，提升产生荧光信号的效率，从而实现对低浓度目标物更精准的检测。