食品中非法添加物检测及分析技术进展

叶兴乾， 张献忠， 刘东红

(1．浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州 310058;2．浙江大学馥莉食品研究院，浙江杭州 310058)

食品中非法添加物检测及分析技术进展

叶兴乾， 张献忠， 刘东红

(1．浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州 310058;2．浙江大学馥莉食品研究院，浙江杭州 310058)

介绍了国内外食品中非法添加物检测技术的研究进展，并对非法添加物检测的新技术和新方法进行评述，同时概述了前处理新技术等内容．依照不同非法添加物的性质，分光光度法、气相色谱法、气质联用法、液相色谱法、液质、离子色谱法、毛细管电泳等检测方法均有应用．酶联免疫、拉曼光谱和生物传感器等新型分析方法研究较多，有望应用来部分取代复杂的传统分析方法．

食品;非法添加物;检测技术

食品中非法添加物是指国家食品安全标准中规定添加范围之外而添加到食品中的物质．根据卫生部通知，判定一种物质是否属于非法添加物，可以参考以下原则:l)不属于传统上认为是食品原料的物质;2)不属于批准使用的新资源食品;3)不属于卫生部公布的食药两用或作为普通食品管理的物质;4)未列入我国食品添加剂(《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760—2011)及卫生部食品添加剂公告)、营养强化剂品种名单(《食品营养强化剂使用卫生标准》(GB14880)及卫生部食品添加剂公告)的添加物．近年来，我国部分食品安全事件是由于在食品中添加了非法添加物(如“三聚氰胺事件”、“苏丹红事件”等)引发的．非法添加物的使用正在威胁着国民的健康，因此，为了预警和分析非法添加物的危害和防止此类食品安全事件的发生，准确检测及分析食品中非法添加物显得尤为重要．本文对部分非法添加物的检测技术作一综述．

1 常规检测技术

1.1 分光光度法

分光光度法具有设备简单、适用性广、准确度和精密度较好的特点．甲醛是水产品中常见的非法添加物之一，因其可以延长水产品的保鲜期［1］，水产行业标准SC/T 3025—2006《水产品中甲醛的测定》将分光光度法作为第一法实施．硫化钠曾作为除铁剂在传统味精生产工艺中使用，卫生部发布的《食品中可能违法添加的非食用物质和易滥用的食品添加剂品种名单(第一批)》中明确规定硫化钠属于违法添加的非食用物质．目前，国家标准中尚无对味精中硫化钠的检测方法，薛峰等［2］建立了一种紫外可见分光光度法测定味精中硫化钠含量的方法，为硫化钠的检测提供了方法基础．由于分光光度法对设备及检验人员要求不高，目前在食品分析中仍广泛使用．

1.2 气相色谱、气相色谱-质谱联用技术

气相色谱主要应用于农药残留、脂肪酸组成等的定性和定量分析．敌敌畏、敌百虫等本来就是剧毒农药，而一些不法商家竟然为了保鲜火腿、咸鱼、腌制食品等将其非法应用于生产过程中，国家标准GB/T 5009.20—2003《食品中有机磷农药的检测》中关于敌敌畏等有机磷农药的检测方法就是GC方法．富马酸二甲酯是较常使用的一种非法添加物，常被用作糕点类食品的防腐剂，由于使用分光光度法和液相色谱法在检测富马酸二甲酯时会受到糕点类食品中油脂及色素的干扰，使测定结果不稳定．因此，食品中富马酸二甲酯的GC测定方法的研究成为热点［3－5］，较之前两种方法，GC 方法更加简便、快速，测定结果稳定可靠．

为进一步提高分析的选择性和灵敏度，气相色谱-质谱(GC/MS)联用技术得到快速发展，已有多个研究将GC/MS技术应用到非法食品添加物(如有机磷农药、富马酸二甲酯等)的检测当中［6－7］，GC/MS以及新发展起来的GC/MS-MS方法为食品中疑似非法添加物的定性提供了有效的分析手段．

1.3 液相色谱、液相色谱-质谱联用技术

与GC和GC/MS方法相比，液相色谱和液相色谱-质谱(LC/MS)联用技术在食品中非法添加物的检测方面应用更为广泛．例如，国家标准 GB/T 22388—2008《原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法》将高效液相色谱法(HPLC)作为第一法用来检测三聚氰胺，而GB/T 22400—2008《原料乳中三聚氰胺快速检测液相色谱法》则将HPLC方法定义为快速检测方法．

LC-MS技术则是将色谱的分离能力与高分辨质谱的表征能力相结合，非常适合复杂活性成分、痕量物质的分析．LC-MS以及LC-MS/MS方法已经广泛应用于肉制品中肾上腺素受体激动剂类药物、抗生素及抗生素残渣、苏丹红、硝基呋喃类药物等非法食品添加物的检测当中［8－12］．国家标准中关于猪肉、牛羊肉及肝脏等中的非法添加物检测已经有多个方法，如GB/T 22286—2008《动物源性食品中多种β-受体激动剂残留量的测定，液相色谱串联质谱法》、GB/T 21311—2007《动物源性食品中硝基呋喃类药物代谢物残留量检测方法，高效液相色谱-串联质谱法》等．而近年来发展的四极杆-飞行时间质谱(Q-TOF)技术在色素类食品非法添加物的筛查中显示出良好的适用性［13］．

1.4 离子色谱法

离子色谱(IC)法是基于离子性化合物与固定相表面离子性功能基团之间的电荷相互作用实现离子性物质分离和分析的方法，可同时测定多个组分及离子的不同价态［14］．严格意义上说IC属于LC的一种，是可以分析阴离子和阳离子的一种有效方法．冯吉等［15］建立了测定小麦粉及其制品中非法添加物苯甲酸与溴酸钾的IC方法．其中溴酸钾的线性范围是1～50 μg/mL，相关系数是0.9965，回收率92.2% ～103.3%，完全可以满足有关标准中对苯甲酸与溴酸钾的检测要求．国家标准GB/T 20188—2006《小麦粉中溴酸盐的测定，离子色谱法》，则将IC法作为首选方法．此外，IC法在饮用水中硫氰酸根、有机磷农药和苏丹红的检测中均具有很好的效果［16－17］．因此，对于非法添加物中的盐类物质，可以选择研究并建立IC法测定，以提高对非法添加物的准确测定和风险评估．

1.5 毛细管电泳法

毛细管电泳(CE)具有多种分析模式和检测方法，可以满足食品复杂成分的分析要求，目前CE法在食品着色剂、防腐剂、农药兽药残留、抗生素等的检测中均有应用［18］．杨桂君等［19］建立了 CE法同时测定亮蓝、香兰素、山梨酸、苯甲酸、日落黄、新红、苋菜红、柠檬黄8种食品添加剂的分析方法，并对饮料、果冻、蜜饯等样品进行检测，一次进样分析在8min内完成，检测限为0.25～10 μg/mL．CE法具有速度快、效率高、试剂和样品用量少、对环境污染小等优点，是目前发展最为迅速的分离分析技术之一．卫生部公告中的食品非法添加物如玫瑰红B、碱性嫩黄、碱性黄等目前没有国家标准方法，可以研究开发以CE方法为基础的检测方法．

2 食品中非法添加物的新型检测方法

2.1 免疫检测方法

免疫检测方法是基于抗原和抗体反应的一种分析方法，具有特异性强、分析容量大、方便快捷等优点，目前已成为食品安全快速筛查领域的主流研究方向之一，已被广泛用于食品中农药残留、兽药残留和苏丹红等的检测［20］．酶联免疫吸附检测法(ELISA)最常用，Xu等［21］建立了苏丹红 1号的ELISA检测方法，回收率为70% ～97%，方法稳定性与HPLC相当;张胜帮等［22］应用ELISA方法对水产品中氯霉素残留进行测定，结果显示检出限为0.009 ng/mL，变异系数为3.0%，回收率为92.5%～102.0%，可以认为ELISA是测定氯霉素含量的较好方法．但免疫检测法仍存在一些缺点，如抗体制备过程复杂、只能检测单一目标物、样品基质干扰等，因此，免疫检测法目前主要应用于阳性样品的快速筛查，定量还需进一步的仪器分析．

2.2 拉曼光谱法

拉曼光谱法作为一种快速、无损、安全的检测技术，与化学仪器分析技术相比，具有无需制备试样、无需消耗化学试剂、所需样品量少等特点．目前已经在非法添加物、超量超范围使用添加剂(如食品中合成色素等)、果蔬中农药残留、掺假等检测中发挥着积极的作用［23］．文献［24］报道利用拉曼光谱技术对牛奶中的三聚氰胺进行定性筛查，所建立的三聚氰胺特征峰校正模型R2=0.96，检测限达到2.6×10－7mol/L．但拉曼光谱技术也有其不足之处，如易受荧光干扰、图谱分析复杂等，且在易用性、准确性和工作效率方面尚有待提高．

2.3 生物传感器

生物传感器(biosensors)是由一种生物敏感部件与转换器紧密配合的分析装置，在食品中非法添加物有机磷农药分析中研究非常活跃．这种生物敏感部件对特定化学物质或生物活性物质具有选择性和可逆响应，通过测定pH、电导等物理化学信号的变化，即可换算为农药残留量［25］．Rekha 等［26］采用基于抗坏血酸氧化酶的安培型生物传感器检测有机磷农药-乙基对硫磷，在 1 ×10－6～10 ×10－6范围内酶底物反应的抑制率与乙基对硫磷的浓度呈线性关系，相关系数达0.994 2;朱玲等［27］研制生物传感器检测氨基甲酸酯类农药西维因，其线性范围为25～80 μg/L，最低检测限为 15 μg/L．另外，生物传感器技术在其他种类的非法添加物检测中也有应用，如肉制品和牛奶中的抗生素、亚硫酸盐、亚硝酸盐等检测，但大都处于研究阶段，该方法检测结果的稳定性、重现性和使用寿命均有待提高．

3 非法添加物分析的前处理技术

在食品中非法添加物的检测分析中，首先应对目标物从样品中进行提取、浓缩等步骤才能进行最终分析．由于食品的基质复杂多样，样品的前处理技术直接影响到最终分析的速度、灵敏度和精密度，因此，在测定实际样品时应根据样品的性质、检测要求及仪器选择合适的样品前处理方法，从而达到快速准确分析的目的．而食品分析中前处理方法众多，在此仅对主要方法进行介绍．

3.1 常规的提取、浓缩方法

对食品中非法添加物进行检测分析，首先要将其从食品中提取出来，进行净化、浓缩后才能进行最终分析．最常用的提取方法为溶剂浸提法，就是利用有机溶剂(如甲醇、乙醇、正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷等)、水等将目标物提取出来，然后采用旋转蒸发仪或者氮吹的方法进行浓缩，定容后进行分析．国家标准中许多检测方法的前处理技术就是常规的溶剂提取、浓缩方法．而溶剂浸提的过程中，还可以采用超声波、微波等技术进行辅助提取，从而提高提取效率和产率．溶剂浸提、浓缩等前处理方法方便快捷，仍是目前食品分析中重要的前处理方法．

3.2 加速溶剂萃取法

加速溶剂萃取(accelerated solvent extraction，ASE)是一种全新的处理固体和半固体样品的方法，该法是在较高温度和压力条件下，用有机溶剂进行目标物的萃取．其突出优点是有机溶剂用量少、方法快速、待测组分回收率高等［28］．王耀等［29］采用ASE对咸鱼中非法添加物有机磷农药进行了萃取，并建立GC-FPD检测方法，与传统溶剂浸提法相比，ASE法用时较少、提取效率较高，各项技术指标均满足农药残留检测的要求，适合咸鱼中非法添加物有机磷农药的日常检验．

3.3 固相萃取法

固相萃取法(solid-phase extraction，SPE)是近年来发展最快的色谱样品前处理技术之一，其原理是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰物分离，然后再利用洗脱液解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的［30］．根据固定相的类型SPE分为很多种，包括正相SPE、反相SPE和离子交换SPE等．在食品非法添加物的检测分析中，SPE主要应用于农药、兽药、孔雀石绿、三聚氰胺等的检测中，如国家标准GB/T 21311—2007《动物源性食品中硝基呋喃类药物代谢物残留量检测方法，高效液相色谱-串联质谱法》中就是采用SPE方法来富集硝基呋喃类药物代谢物的．郭德华等［31］建立了同时测定动物源性食品中76种兽药残留的固相萃取-LC-MS/MS方法，并用该方法对市场中样品进行筛选，发现2例阳性样品中含有莱克多巴胺和地西洋残留，测定值分别为0.92 μg/kg和6.5 μg/kg．

与传统的萃取法相比，SPE技术克服了溶剂浸提及一般柱层析的缺点，萃取过程简单快速、重现性好，并减少了杂质的引入，减轻了溶剂对人体和环境的影响，目前已经成为食品中非法添加物分析中常用的前处理方法之一．而最近发展起来的分子印记SPE技术［32］同样具有良好的应用前景．

3.4 凝胶渗透色谱

凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography，GPC)是根据多孔凝胶对不同大小分子的排阻效应进行目标物的分离［33］，已经成为多农药残留分析中一种常用有效的前处理方法，在食品非法添加物检测中有着广阔的应用前景．国家标准 GB/T 5009.161—2003《动物性食品中有机磷农药多组分残留量的测定》中样品前处理即应用了GPC技术．秦亚萍等［34］应用GPC-GC/MS联用技术，同时分析了3种农产品中97种农药残留，仅用50 min即可完成从GPC净化、浓缩到分析的过程，且GPC可连续运转，大大提高了前处理的速度，简化了操作．

4 结论与建议

食品中非法添加物种类众多，其化学性质也不尽相同，因此针对非法添加物的检测分析方法也多种多样，本文仅对主要方法进行评述．在卫生部发布的47种食品非法添加物中，有部分物质如硼砂和硼酸、工业用火碱和硫磺、废弃食用油脂、工业用矿物油等目前还没有确定能够推广的检测方法，当务之急就是在前述方法的基础上研究并确定其检测分析方法，以保证食品的质量安全．

目前非法添加物的检测方法以化学仪器方法为主，但免疫检测等快速检测方法发展也很快，应当根据非法添加物的化学性质来选择合适的检测方法，而快速、高效、低成本、高通量快速筛查的方法应该是非法添加物检测技术的发展方向．而样品前处理技术则应该朝着快速、精确、环保和高度自动化的方向发展，以避免样品转移的损失，减少各种人为因素的偶然误差．

随着分析技术快速发展和提高，新的检测技术也将层出不穷，如上海糖酒集团、上海海洋大学、上海化工研究院联合研发的新技术“食品非法添加物快速指纹筛查与同位素检测技术”已经应用于上海市的食品安全检测工作当中．

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(责任编辑:檀彩莲)

Review of Detection Technologies of Illegal Chemical Additives in Food

YE Xing-qian， ZHANG Xian-zhong， LIU Dong-hong
(1．School of Biosystems Engineering and Food Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China;2．Fuli Institute of Food Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China)

Main detection techniques of illegal chemical additives in food were reviewed in this paper．The latest developments in detection methods were briefly introduced．Some sample pretreatment techniques were also introduced．According to the chemical properties of different kinds of illegal chemical additives，some modern analysis method were developed to detect them，such as spectrometry，gas chromatography/mass，liquid chromatography，liquid chromatography/mass spectrometry，ion chromatography，capillary electrophoresis and so on．The enzyme-linked immunosorbent assay，raman spectrum and biosensors were studied by many researchers and are potential for replacing complex analysis methods．

food;illegal chemical additives;detection technologies

TS207;R155.5

A

1671-1513(2012)06-0019-05

2012-10-30

叶兴乾，男，教授，博士生导师，浙江大学生物系统工程与食品科学学院副院长，主要从事食品检测及分析技术方面的研究．

编者按:在我国食品工业的发展过程中，食品添加剂起到了至关重要的作用，没有食品添加剂就没有现代食品工业．迄今为止，中国对人体健康造成危害的食品安全事件没有一件是合法使用食品添加剂造成的．遗憾的是，三聚氰胺、瘦肉精、塑化剂等食品非法添加物在引发食品安全事件的同时，又造成了公众对食品添加剂的误解．本期专家论坛邀请了3位专家，从食品中非法添加物的危害、检测与分析技术以及非法添加物的监管等方面进行阐述．希望通过政府监管部门和专业技术机构专家的建议、办法、策略，能为预警和分析食品中非法添加物的危害，防止此类食品安全事件的发生提供帮助．