色谱分析法在食品检测中的应用及结构组成

◎ 徐显利

（黑龙江农业经济职业学院，黑龙江 牡丹江 157041）

色谱法是利用固定相与流动相对待测组分溶解度及吸附性的差异来实现分离的。气相色谱法和高效液相色谱法因灵敏度高、检出限低、分析速度快、易于实现自动化等特点，而被广泛应用于食品分析检测中，尤其是农药残留、兽药残留及食品添加剂等方面的检测。

1 气相色谱在食品分析中的应用

1.1 农药残留分析中的应用

农药残留是指使用农药后的一段时期内残留在农产品表面而没有被分解的微量农药原体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称[1]。农药残留包括有机磷、有机氯、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类和除草剂残留等。在农作物生产过程中大量使用农药导致现在多种绿色叶类蔬菜和水果的农药残留量超标，而很多残存的农药在人体内不易消化代谢，累积时间长，会对人体造成极大的危害。而农药残留的检测以气相色谱法检测为主，约80%的农药都用此法检测。气相色谱法可以测定农产品中各种农药的残留量，以保证市售农产品的质量安全。

1.2 食品真空包装分析

随着生活水平的日益提高，人们对食品的营养和外观都提出了新的要求。导致食品的种类及包装越来越多样化，而真空包装是应用比较广泛的，特别是在熟食制品上。但真空包装若发生漏气现象会造成食品污染，从而影响食品质量和安全。而气相色谱法在检测食品真空包装材料是否漏气方面起到至关重要的作用。

1.3 植物油中残留溶剂的分析

植物油是人们生活的必需品，其质量如何直接影响人们的身体健康和生命安全。植物油的提取和加工工艺中很多要用到有机溶剂，最后的成品油虽然会经过脱溶剂处理，但还会有少量的溶剂残留。国家标准中规定了溶剂残留的限量值和测定方法。可根据气相色谱仪测定数据保证市售植物油的质量，保证人们入口植物油的安全。

2 高效液相色谱法在食品分析中的应用

2.1 食品添加剂中的应用[2]

食品添加剂是为改善食品的色、香、味等品质，或是为了防腐或是根据加工工艺需要而加入食品中的人工合成的或是天然物质。食品中允许少量的添加食品添加剂，但是加入量超限或是超范围，也会对人体造成损害。大多数的食品添加剂都可以用高效液相色谱进行检测，可以通过高效液相色谱仪检测判定市售食品添加剂的加入量是否符合国家标准。

2.2 兽药残留方面的应用

兽药残留是残留在动物源食品中的兽药的简称，是指使用兽药后存留或蓄积在畜禽机体内或其制品中的药物原型或是其代谢产物，也包括与兽药有关的其他杂质的残留。兽药残留是影响动物源性食品安全的重要因素之一。随着人们生活水平的提高，对动物源食品的质量安全性要求也越来越高，而动物源食品中的兽药残留量已逐渐成为全球关注的一个重点问题。在国家标准中例如环丙沙星、尔诺沙星等多种兽药残留的检测均是由高效液相色谱完成的，应用该方法可以准确确定检测样品中的兽药残留是否符合国家标准，以保证市售肉制品的质量安全。

2.3 维生素检测中的应用

维生素是人体所必需的各种微量有机化合物的统称，作为辅酶和辅酶前体，在调节代谢过程方面发挥着非常重要的作用。维生素存在于自然食品中，部分无法由生物体自己产生，而是需要通过食物获取。维生素是保持身体正常运转所必需的微小分子，缺乏维生素会导致严重的健康问题，适量摄取维生素可以保持身体强壮健康，而过量摄取维生素则可能会导致中毒。VA、VD、VE等多种维生素都可以用反相高效液相色谱法进行测定，通过对高效液相色谱测定数据的分析处理，可以判定待测样品中维生素的含量，进而为检测样品的品质提供数据依据。

2.4 黄曲霉毒素测定的应用[3]

黄曲霉毒素是由花生、玉米、大豆、稻米等粮油产品及各种坚果被黄曲霉菌或寄生曲霉菌污染而产生的次生有毒代谢产物。黄曲霉毒素有B1、B2、G1、G2，其中最常被检出的是黄曲霉毒素B1，黄曲霉毒素B1也是目前已知的致癌性最强的天然毒素。如果粮食被黄曲毒菌污染则会给食用了含有黄曲霉毒素的食物的人们带来很严重的健康危害。在我国食品安全标准中，B族和G族黄曲霉毒素可以采用柱前衍生法和柱后衍生法进行检测，以保证入口食品的安全性。

3 气相色谱仪的结构组成

气相色谱仪包括气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、数据处理系统和温度控制系统6大系统。

3.1 气路系统

气路系统包括压力计、流量计及气体净化装置等，主要是为气相色谱检测提供纯净、流速稳定的载气。

气相色谱中最常用的载气是氮气，是运输样品的惰性气体，是气相色谱的流动相。气体要求具有化学惰性，不与有关物质发生反应。在一般实验室中，气体大多由高压钢瓶供给。为了保证安全，钢瓶应按规定涂上表示所贮存气体种类的标记颜色和字样。一般分析中均需对所用气体进行适当的净化处理。

3.2 进样系统

进样系统是将经过前处理的备用样品和标准品注入到气相色谱仪进行分离检测的部件。常以微量注射器穿过隔膜垫或六通阀将液体样品注入气化室内，六通阀因操作简便、重现性好且便于实现进样、操作自动化等特点，应用得也越来越普遍。

3.3 分离系统

分离系统主要是把性质相近的混合物分离开来，是色谱分析的重要组成之一，因不同的物质对分离系统中固定液的分配系数不同，从而达到相互分离的目的。分离时为达到更好的分离效果或是缩短检测时间，可以采用程序升温的方式。

3.4 检测系统

检测系统是把经过分离系统分离后的组分转变成可以用来计算的电信号的装置。气相色谱检测器有多种，需要根据待检测物质的性质选择不同的检测器。

3.5 数据处理系统

气相色谱的数据处理系统，一般用作参数设置、进样参数设置和数据处理分析等，是一套功能完备，操作简单，超高性价比的色谱工作站。

3.6 温度控制系统

气相色谱仪在分析检测时是把经过前处理的样品由进样系统注入气化室，并在气化室的高温环境下瞬间气化，所以气相色谱仪要求有较高的控制温度。

4 高效液相色谱仪的结构组成

高效液相色谱是以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。高效液相色谱仪包括如下5大系统。

4.1 高压输液系统

高压输液系统由储液罐、高压输液泵、过滤器、梯度洗脱装置等组成。

4.1.1 储液罐

储液罐一般由玻璃、不锈钢或氟塑料制成，容量为1～2 L，作用是储存足够数量、符合要求的流动相。流动相在进入高压泵之前，应先进行过滤和脱气处理。以去除固体杂质和排除溶解在流动相中的氧气和氮气。流动相的脱气处理方法有惰性气体鼓吹脱气、真空脱气、回流加热脱气和超声脱气等，现在应用最广泛的是超声脱气。

4.1.2 高压输液泵

高效液相色谱分析柱中装填有很细小的颗粒，孔径很小，高压输液泵的作用就是保证按一定的流速使流动相连续流过色谱柱和检测器。

4.1.3 梯度洗脱装置

梯度洗脱是在分离过程中使两种或两种以上不同极性的溶剂按一定程序连续改变组成比例，从而使流动相的强度、极性、pH值或离子强度等发生相应的变化，以达到提高分离效果，缩短分析时间的目的。

4.2 进样系统

进样系统是将处理好的样品和标准品注入高效液相气相色谱仪的部件。六通阀进样器因操作简便、重现性好且便于实现进样操作自动化等特点，得到了很广泛的使用。

4.3 分离系统

分离系统主要是把性质相近的混合物分离开来，是色谱分析的重要组成部分，因不同的物质对分离系统中固定相和流动相的分配系数不同，从而达到相互分离的目的。分离时为达到更好的分离效果或是缩短检测时间，可以采用梯度洗脱的方式。

分离系统中的色谱柱要按照分析物质的性质进行选择，更换色谱柱时要保证流动性的流动方向与箭头所指的柱填充方向一致。为减少分析柱内固定液的流失并延长其使用寿命可以在分析柱的前端加上预柱。

4.4 检测系统

高效液相色谱的检测系统是把经过分离系统分离的组分含量转变成可以用来计算的电信号的装置。高效液相色谱有多种检测器，需要根据待检测物质的性质选择不同的检测器。

4.5 数据处理系统

高效液相色谱的数据处理系统，一般用作参数设置、进样参数设置和数据处理分析等，是一套功能完备，操作简单，超高性价比的色谱工作站。

5 高效液相色谱和气相色谱的区别

5.1 分析对象及范围

气相色谱分析只限于气体和低沸点的稳定化合物，而这些物质只占有机物总数的20%左右；高效液相色谱可以分析高沸点、高分子量的稳定或不稳定化合物，这类物质约占有机物总数的80%。

5.2 流动相的选择

气相色谱的流动相是有限的几种惰性气体，只起运载样品的作用，对组分的作用很小；高效液相色谱采用的流动相为液体或各种液体的组合，可选择的范围广，种类多，它除了起运载样品的作用外，还可与组分作用，并与固定相“竞争”组分，即流动相对分离的影响很大，可通过调整溶剂来控制和改进分离时间和效果。

5.3 操作温度

气相色谱的气化室、色谱柱及检测器都需较高的温度才能达到较好的分离效果；高效液相色谱通常在较低温度或室温下就能达到较好的效果。