食品理化检验中样品前处理方法及运用

邓延省

摘 要：样品前处理对食品理化检验至关重要，应根据待测组分特点、检验要求、仪器设备性能以及样品性状等决定样品前处理方法。常用的样品前处理方法有固相萃取法、微波消解法、色谱分离法以及微波萃取法等，不同的样品前处理方法步骤、适用样品类型、处理效果存在差异，应根据实际检验需求选择适宜的样品前处理方法，以提高检验结果的准确性。

关键词：样品前处理；食品理化检验；固相萃取；微波消解；色谱分离

Pre-Treatment Methods and Application of Samples in Physical and Chemical Food Testing

DENG Yansheng

（Weishan County Center for Disease Control and Prevention， Jining 277600， China）

Abstract： Sample pretreatment is essential for food physical and chemical testing， and should be based on the characteristics of the components to be tested， testing requirements， instrumentation performance， sample properties and other decisions on sample pretreatment methods. Commonly used sample pretreatment methods include solid phase extraction， microwave digestion， chromatographic separation， microwave extraction， etc. Different sample pretreatment methods have different steps， applicable sample types and treatment effects， and the appropriate sample pretreatment method should be selected according to the actual test requirements to improve the accuracy of test results.

Keywords： sample pretreatment; food physical and chemical testing; solid phase extraction; microwave digestion; chromatographic separation

随着生活水平的提高及健康意识的增强，人们对食品安全的重视程度不断提高。食品理化检验可通过物理、化学等方法以及仪器设备对食品的某些组分进行检验，据此判断食品是否符合营养需求及安全标准[1]。在食品理化检验中，样品前处理是将样品通过各种方法进行分解，使待测组分转入溶液中，以便进一步检测。样品前处理会导致待测组分有不同程度的损失，通常是尽量少进行样品前处理，以便保证检验结果的准确性。但在实际中，多数食品样品无法直接进行检验。例如，果蔬、米面等常存在农药残留问题，危害人们的健康，因而需要检测农药残留的成分及含量。在检测前需进行样品前处理，对果蔬、米面中的农药成分进行提取后方可进行检验。样品前处理方法会直接影响后续的实验操作和检验结果，而不同的食品样品前处理的要求存在差异，选择适宜的样品前处理方法能使实验结果更加准确。

1 样品前处理的重要作用

1.1 样品前处理的必要性

样品前处理是极其重要的步骤，其直接影响食品理化检验结果，进而影响相关部门对食品安全风险的分析和判断。在食品理化检验过程中，样品前处理耗时较长，占据整个检验过程的60%左右[1]。一般情况下，食品样品在采样后，仅有少部分可以直接进行检验，大多数食品样品需要进行加工處理，使样品中的待测组分转化为可以检测的状态，通常会转化成为溶液形式。因此，样品前处理通常是对原始样品进行破碎、溶解，并分离、提纯被测组分，将其转移到溶液中，制备成便于检测的溶液，此过程中的任意一环节都会影响到分离程度、纯化程度，操作不当容易导致待测组分分离不全、纯化不全，进而导致检验结果与实际不相符。因此，样品前处理在食品理化检验中不可或缺，是必不可少的步骤。

1.2 样品前处理的目的

食品化学成分复杂，包括各种营养成分、金属元素、无机化学元素等，不同成分对人体产生不同的影响，因此食品样品理化检验通常包含多个项目的检验，以便对食品的质量做出科学研判。不同的成分在食品中以不同的形态结合在一起，大多无法直接检验，加上不同食品组分的检测方法有所差异，因此需要将待测组分分离出来，以便对其进行检验，这就需要进行样品前处理。在样品前处理中，要将待测组分分离、纯化，转化成可测定的状态；同时要去除干扰组分，以免影响检验结果。除此以外，一般情况下食品中的有害物质含量较少，如残留的农药、重金属等，受到技术限制，有时难以直接检测其含量；或者一些待测组分含量较高，因此需要对待测组分进行浓缩或稀释处理，使其达到最佳的检测浓度范围，提高检验结果的准确性。

2 样品前处理方法及应用

2.1 固相萃取法及应用

固相萃取法是使用选择性吸附、选择性洗脱的方式将样品富集、分离、纯化，从而获得待测组分。其中比较常用的方法是利用吸附剂来吸附液体样品中的待测组分，再用溶剂除去杂质，之后用少量溶剂洗脱待测组分，使待测组分快速分离、浓缩。例如，固相萃取法应用于萃取大米样品中的杀虫剂甲萘威和除草剂阿特拉津，回收率分别为88.3%～102.2%、87.5%～104.3%[2]；用于萃取盐水鹅中5种罂粟壳生物碱的回收率在92.33%～106.42%[3]；用于萃取石岐鸽蛋中4种氟喹诺酮类药物残留的回收率在90.0%～110.0%[4]。

2.2 微波消解法及应用

微波消解法是利用波长1 mm～1 m、频率300 MHz～300 GHz的电磁波对物质直接加热处理，使样品表层发生破裂，产生新的表面与溶剂作用，使样品完全分解。微波消解法具有加热均匀、分解快速、分解完全、污染小、挥发性元素损失少等优点，在食品理化检验中广泛使用。例如，用微波消解法处理油条时对铅、砷、镉、铬的加标回收率为90.2%～104.0%[5]；用于处理小麦时对铅、镉、铬、砷、汞的加标回收率在95.8%～103.8%[6]；用于处理水生蔬菜时对硼、铬、锰、镍、砷、硒、镉和铅的回收率在90.8%～109.0%[7]。

2.3 色谱分离法及应用

色谱分离法是利用垂直的填充吸附剂固定床将样品中的待测组分进行分离精制，其中色谱柱内的填充吸附剂是多孔的惰性固体，用非挥发性的惰性液体涂渍。如果处理的样品是气态，則主要通过吸收作用吸附气体，如果处理的样品是液态，则主要通过萃取作用来吸附液体。色谱分离可以分为气相色谱分离、液相色谱分离等。色谱分离法的常用操作有迎头分离法、冲洗分离法、顶替分离法等。其中迎头分离法主要是让溶液连续通过吸附固定床的一段，再以某种顺序从固定床另一端排出；冲洗分离法主要是让液体通入不被吸附的载体，顺序地被吸附和解吸；顶替分离法是在载气中加入吸附能力最强的组分，依次顶替被吸附的组分。例如，木其尔等[8]用气相色谱法分离食品中植物甾醇的回收率在84.9%～106.2%；郭礼强等[9]用高效液相色谱法对果蔬脆片中致癌物苯并（a）芘的回收率在89.4%～93.7%。

2.4 微波萃取法及应用

微波萃取法是利用溶剂在微波反应器中从样品中提取各种化学成分，微波反应器产生的电磁波可以让固体或半固体物质中的某些有机物成分从基体中分离出来，并能够保持分析对象的原本化合物形态。微波萃取法具有加热迅速、选择性加热、高效节能以及安全环保等优点。例如，微波萃取法用于萃取紫米中的亚砷酸盐的加标回收率在96.1%～101.2%，用于萃取砷酸盐的加标回收率在95.7%～98.2%[10]；微波萃取法用于萃取婴幼儿米粉中5种砷形态的加标回收率在95.2%～102.0%[11]。

2.5 超临界流体萃取法及应用

超临界流体萃取法是利用温度高于临界温度、压力高于临界压力的超临界流体作为萃取剂，从样品中萃取出待测组分，萃取剂在室温、常压下恢复气态，与萃取组分分离。CO2是超临界流体萃取法比较常用的萃取剂，具有安全、无毒、廉价、萃取流程简单等特点，使用过程中稳定、不燃烧、不污染环境、可避免产品氧化、无有害溶剂残留。例如，超临界流体萃取法可以用于提取天然香蕉香精，包括酯类化合物、醛类化合物、醇类化合物等，最佳萃取压力为30 MPa，温度为25 ℃，分离压力16 MPa，提取时间90 min。超临界流体萃取法还可以用于提取葡萄籽油、苹果籽油、茶叶香气成分、花生油、米糠油等多种成分[12]。

2.6 化学分离法及应用

化学分离法是利用试剂将样品溶液中的干扰组分沉淀出来，操作简单，是目前食品理化检验中经常使用的样品前处理法。常用方法有掩蔽法、沉淀法、皂化法、磺化法等，其中掩蔽法是将化学试剂加入样品中，加入的试剂和干扰物发生络合反应后转变成为比较稳定的形态，即通过化学反应将干扰成分掩蔽起来，消除其在理化检验过程中产生的干扰；沉淀法是将溶解度差异较大的混合物进行分离，通过某些方法让一些物质沉淀分离出来，如添加沉淀剂，将待测组分沉淀出来，去除干扰组分，达到分离、纯化的目的；皂化法、磺化法主要用于处理油脂或含脂肪样品，如在处理脂溶性维生素或处理农产品农药残留，采用碱皂化法或浓硫酸磺化法可使油脂中待测的非极性物质被非极性或弱极性溶剂分离出来。

2.7 物理分离法及应用

物理分离法是利用物质间的理化属性差异进行分离，比较常用的有蒸馏法、溶剂提取法。蒸馏法是对样品进行加热处理，利用不同组分的沸点差异，借助于加热液态同位素混合物，实现同位素分离，从而使待测组分分离出来。蒸馏法分为常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏。在样品前处理中，常压蒸馏常用于处理受热后不分解或沸点不高的样品，如用于分离二氧化硫；水蒸气蒸馏则适用于处理样品中挥发性物质或沸点低的物质，如用于分离糕点中的丙酸、N亚硝酸胺类物质。溶剂提取法是在溶剂中添加某些组分，使溶剂中的各个成分分离，达到提取的目的。例如，溶剂提取法可用于提取食品中的有机氯农药、黄曲霉素B1、正己烷、石油醚等。

3 结语

在食品理化检验中，不同食品样品的状态存在差异，有固态、液态等，通常需要经过样品预处理，使其转化成容易测定的形态后，才开展进一步检验。样品前处理方法较多，包括固相萃取法、微波消解法、色谱分离法、微波萃取法、化学分离法和物理分离法等。由于样品形态、待测组分、实验所用的仪器设备、检测要求、检测条件等方面存在差异，选择适宜的样品前处理方法是保证检验结果准确的前提。因此，在食品理化检验工作中，工作人员应根据实际检测项目的具体情况，选择适合的样品前处理方法，以保证检验结果的准确性。

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