【色谱技术在食品安全检测中的应用研究综述6500字（论文）】

色谱技术在食品安全检测中的应用研究综述目录TOC\o"1-2"\h\u288231引言 1103132色谱技术的原理 2325802.1气相色谱技术的原理 2197922.2液相色谱技术的原理 2170652.3质谱联用技术原理 3314423色谱技术在食品检测中的应用 396373.1色谱技术在微生物检测中的应用 360063.2色谱技术在食品中环境污染物测定中的应用 4262663.4色谱技术在食品农药兽药残留检测中的应用 5228063.5色谱技术在食品营养物质检测中的应用 5145533.6色谱技术在食品掺伪和添加剂检测中的应用 6120644结论 76663参考文献 7摘要：随着科技技术的发展，食品种类和生产规模都在不大扩大，从而导致食品加工、储藏和运输等环节的增加使得食品安全的保障更加困难，使得食品安全检测技术的研究愈发重要。本文对气相色谱法、液相色谱法以及质谱联用技术的原理和在微生物、寄生虫等生物污染、环境污染、农兽药餐料、天然毒素、营养素、食品添加剂的使用、食品掺假等方面的应用进行了综述，以期为未来色谱技术在食品安全的应用提供理论参考。关键词：气相色谱法；液相色谱法；质谱联用技术；食品安全1引言民以食为天，但是接连发生的多起恶性食品安全事故让人们对食品安全密切关注，也促使各国政府都将其作为影响国家公共安全的问题。1996年，世界卫生组织将食品安全定义为“对食品按其原定用途进行制作、食用时不会使消费者健康受到损害的一种担保”。随着科技技术的发展，食品种类和生产规模都在不大扩大，从而导致食品加工、储藏和运输等环节的增加使得食品安全的保障更加困难。食品安全包括食品质量、卫生、营养等方面，而造成食品安全问题的因素主要包括微生物、寄生虫等生物污染、环境污染、农兽药餐料、天然毒素、营养素不平衡、贮藏期间产生的毒素、食品添加剂的使用、食品掺假等。目前食品检测中应用的较多的就是色谱技术，包括气相色谱法、液相色谱法以及质谱联用技术。本文对这些技术的原理和应用进行了综述，以期为未来色谱技术在食品安全的应用提供理论参考。2色谱技术的原理2.1气相色谱技术的原理气相色谱法是以惰性气体（He、N2、Ar、H2等）为流动相的柱色谱分离技术，是1952年由英国生物化学家Martin等在研究液液分配色谱的基础上设计的，该方法可以分析和分离复杂的多组分混合物。气相色谱法又可分为气固色谱和气液色谱：前者使用多孔性固体为固定相，分离的对象主要是一些永久性的气体和低沸点的化合物；而后者的固定相是用高沸点的有机物涂在惰性载体上，由于可供选择的固定液种类多，因此选择范围广，且应用十分广泛。其流程如图1所示。图1气相色谱流程示意图注：1-高压气瓶（载气源）；2-减压阀；3-气流调节阀；4-净化干燥罐；5-压力表；6-热导池；7-进样口；8-色谱柱；9-恒温箱（虚线内）10-皂膜流量计；11-测量电桥；12-记录仪2.2液相色谱技术的原理混合物各组分在固定相和流动相之间会发生吸附、溶解或其他亲和作用，这些作用的强弱不同导致混合物中的各组分在色谱柱中的迁移速度不同而得以分离。液相色谱法对样品的适用性广，不受分析对象挥发性和热稳定性的影响，因此弥补了气相色谱法的不足。液相色谱技术的流程如图2所述。输液泵将流动相以稳定的流速输送至分析体系，在色谱柱之前通过进样器将样品导入，流动相将样品带入色谱柱，在色谱柱中各组分因在固定相中的分配系数或吸附力大小不同而被分离，并以此随流动相流至检测器，检测到的信号送至数据系统记录、处理或保存。图2液相色谱仪的流程图注：1-流动相容器；2-输液泵；3-进样器；4-色谱柱；5-检测器；6-工作站；7-废液瓶2.3质谱联用技术原理质谱联用技术是利用一种具有分离技术的仪器将混合物进行分离，分离后的组分进入质谱仪，为每个组分提供分子量和分子结构信息，从而对混合物进行组分分析。其中质谱仪的扫描方式有两种，分别为全扫描和选择离子扫描。全扫描是对制定质量范围内的离子全部扫描并记录，得到的是正常的质谱图，这种质谱图可以提供未知物的分子量和结构信息的定性分析结果。另一种扫描方式叫选择离子检测，这种扫描方式只对选定的离子进行检测，而其他离子不被记录，它的最大优点是对离子进行选择性检测，只记录特定的离子，排除其他离子的干扰，因此使选定离子的检测灵敏度大大提高。3色谱技术在食品检测中的应用3.1色谱技术在微生物检测中的应用色谱法可用于测量纳克甚至皮克浓度的细菌成分，色谱分析技术可以通过分析微生物本身的化学组分或代谢产物的分析，可以将细菌鉴别至科、属、种、株，因此很多学者尝试将色谱技术应用于食品中的微生物检测。周红姿等[1]利用高校液相色谱测定小麦中的亚洲镰刀菌和禾谷镰刀菌的代谢产物脱氧雪腐镰刀菌烯醇，结果证明该方法准确率高、精密度高。InêsC等[2]利用气相色谱法测定细菌脂肪酸甲酯，结果对于每种主要由支链，环丙烷，羟基，饱和和不饱和脂肪酸甲酯组成的微生物，均获得了独特的细菌脂肪酸甲酯图，说明气相色谱法可以通过脂肪酸谱识别和区分食品中不同的细菌。Juliana等[3]利用色谱-质谱联用技术通过发酵中的挥发性有机物测定浆果中的酵母菌种类，结果发现不同的酵母菌的挥发物模式不同，说明该方法可以准确定性测定食品中的微生物。Emswiler[4]等用沙门氏菌的全细胞和细胞碎片的裂解气相色谱法鉴别了沙门氏菌的10中血清型，按裂解物洗脱图形的形式记录下来的裂解图谱，代表了样品热烈后的产物。结果证明分析全细胞、细胞壁编码和DNA的裂解图谱，可以看出各裂解图谱的差别，每种血清型都能产生各自独特的洗脱图形。传统的检测方法耗时常、过程繁琐，而由以上研究可以看出，色谱技术分析法具有选择性强、分离效率高、灵敏度高、速度快、应用范围广等优点。3.2色谱技术在食品中环境污染物测定中的应用食品的不安全因素有氟化物、酚类污染物、二噁英等，这些也可以利用色谱技术来检测。。Dirks等[5]利用离子色谱法分析了漱口液中的氟离子，结果发现该方法的相对标准偏差小于0.938%，加标回收率为90%，可以说明色谱法可以准确地测定食品中的氟含量。蔡霞[6]等比较了离子选择电极法和离子色谱法测定水中氟化物的方法，结果发现离子色谱分析法可以同时测定多种离子浓度，而且可以自动进样、自动定性和定量分析，因此大大减少了工作量和提高了工作效率，而且精密度和准确度都较高。刘峰等[7]利用扩散吸收提取-离子色谱法测定茶叶中氟含量，结果氟离子的线性范围为0.05～10mg/L,检出限为4.5μg/kg,平均回收率为90.5%～102%,相对标准偏差为3.3%～7.4%,结果可以看出扩散吸收提取-离子色谱法可去除小分子有机酸干扰,并大大缩短提取时间。王斌[8]利用同位素稀释-基质分散固相萃取结合液相色谱串联质谱法检测食品中双酚类污染物，结果发现，该方法可以同时测出食品中8种酚类污染物的含量，前处理简单，在1.0～200.0μg/L范围内线性良好，精密度和准确度高。高平等[9]使用固相萃取-高效液相色谱-荧光检测法测定水产中的丁香酚、异丁香酚、甲基丁香酚、甲基异丁香酚的残留量，结果该方法检出限低、回收率高，相对标准偏差小，因此该发操作简单，准确率高、灵敏度高。牟靖芳等[10]利用高分辨气相色谱-高分辨质谱联用法检测液体奶、奶粉、猪牛肉、淡水鱼及鸡蛋中的二噁英含量，结果发现，该方法可以同时测定多种二噁英化合物，并且具有较高的精密度、准确度、灵敏度。Portolés等[11]利用常压化学电离源与串联质谱联用测定复杂基质食品样品中二噁英样多氯联苯，结果发现，该方法的检测限和定量限分别为0.0025和0.005pg/μL。B.L'Homme等[12]利用气相色谱三重四极杆质谱法测定了饲料中二恶英类和二恶英类多氯联苯的含量，结果发现该方法线性良好，精密度高，定量限较低。根据以上研究可以知道，色谱技术可以准确地、快速地测定食品中的二噁英化合物，具有巨大的应用前景。3.4色谱技术在食品农药兽药残留检测中的应用农药和兽药主要用于治疗和预防农作物和动物的疾病，并提高饲料利用率和提高动物生长率。然而，食品中的农兽药残留成为了目前食品安全领域高度关注的问题。Husniye等[13]建立了一种基于液相色谱-串联质谱快速检测牛奶中的多类别乙酸乙酯（EtOAc）残留的方法，结果发现该方法的重复性为2至13％，无需纯化步骤，缩短了样品制备时间，同时该方法灵敏度高、准确度好。Sherri等[14]开发了液相色谱高分辨率质谱筛选方法，以分析通常在不同类型的水产养殖产品中发现的兽药残留,结果发现该方法的定量限为0.5-10ng/g，非常灵敏。Norma等[15]用QuEChERS方法进行样品前处理，并用气相色谱-质谱联用（GC-MS）的方法来分析木瓜和鳄梨中五种常用农药（六氢萘啶，阿特拉津，西维因，碳呋喃和甲基对硫磷），结果发现，整个检测分析过程只需要6.5min，检出限达到了0.03-0.35mg/kg，定量限达到了0.006-0.75mg/kg，回收率达到了60.6%-104.3%，方法的扩展不确定度小于26%，可以看出该方法具有效率高、准确度高、灵敏度高等优点，适合食品这种复杂基质中的农药残留分析。Xu等[16]分散固相萃取-液相色谱-串联质谱法同时测定茭白中的25种农药，结果发现该方法在0.5-100μg/L的浓度范围内具有良好的线性关系，相关系数大于0.9901，25种农药的检出限和定量限分别在0.2–1.0µg/kg和0.5–3.3µg/kg的范围内，回收率从72％到118％不等，相对标准偏差小于20％，可以说明该方法灵敏度高、准确性高，且可以同时测出多种农兽药的残留，效率高。3.5色谱技术在食品营养物质检测中的应用一般食品营养成分分析的研究对象包括水、无机盐、酸、脂肪、碳水化合物、脂肪、蛋白质、氨基酸、维生素等，不少营养物质可用色谱技术来检测。比如刘畅等[17]利用气相色谱质谱分析泽兰中的脂肪酸和挥发油，结果发现该方法仅需1h就可测出泽兰中的10种挥发性化合物，说明该方法检测效率高，准确性强。Mehmet等[18]用气相串联质谱法测定了冷榨初榨橄榄油脂肪酸组成，结果中的相对标准偏差很低，说明该方法的准确率和重复性高。周永红等[25]用气相色谱质谱联用仪测定蒜头果油中的脂肪酸，结果从中分离出了17种脂肪酸。根据以上研究可以看出，气相色谱法以及气相质谱联用技术可以有效分离食物中的脂肪酸，并可以做到高效、准确地进行定量测定。Johannes等[19]用亲水相互作用色谱结合带电气溶胶同时定量检测食品和饮料中的17种糖类，包括阿拉伯糖，赤藓糖，果糖，半乳糖，葡萄糖，异麦芽酮糖，乳糖，山梨糖，麦芽糖，麦芽三糖，甘露糖，棉子糖，鼠李糖，核糖，核糖，蔗糖，山梨糖和木糖，结果发现该方法的测定范围为1-1000mg/L，具有良好的日内和日间重复性，在0.107-8.918mg/L范围内，该方法所有分析物的相关系数均大于R2>0.97，说明线性关系良好。彭丽诗等[20]建立了一种同时测定葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、赤藓糖醇、木糖醇、山梨糖醇和麦芽糖醇的离子色谱检测技术，RSD小于3%,回收率在96.54%～103.71%之间，这方法操作简便、分离度好、灵敏度高。孙珊珊等[21]用柱后还原-高效液相色谱法同时测定调制乳粉中维生素K1和维生素K2，该方法在0.0025-2.0μg/mL范围内具有良好的线性关系，检出限达到了0.07μg/100g和0.24μg/100g，定量限达到了0.2μg/100g和0.8μg/100g，加标回收率达到了80.39%～94.39%,精密度达到了0.85%～3.98%，说明这个方法灵敏度好、准确度好、重复性好。Bertil等[22]利用液相色谱法同时测定保健食品中的维生素B12的含量，结果发现，该方法的定量限达到了4ng/mL，相对标准偏差小于5%，说明该方法灵敏度和准确度都较好。Fan等[23]用柱前衍生化-高效液相色谱-荧光检测法测定茶叶中的维生素B3和B7，结果发现维生素B3和维生素B7的定量限分别为2.56和2.22ng/mL，说明该方法灵敏度很高。3.6色谱技术在食品掺伪和添加剂检测中的应用近年来，我国食品掺伪的现象频出，为了便于执法部门监管，需要建立更加高效、灵敏、准确的检测方法。赵珊等[24]利用静态顶空-气相色谱-飞行时间质谱联用技术检测花生油中的花生油香精，结果该方法一共分离出了32种挥发性成分，通过分析得到丙基环丙烷,2-乙基-5-甲基吡嗪,吡咯-2-甲醛和2,3-二氢苯并呋喃,香精的特征化合物有2-乙酰基吡啶,乙酰吡嗪和2-苯氧基乙醇等花生油特征化合物将花生油和香精区分,从而做到准确地定量测定花生油中的花生油香精。Chen等[25]利用气相色谱-离子迁移谱法检测芥花籽油中的147种掺假样品，通过规范判别分析（CDA）算法评估的结果表明，气相色谱-离子迁移谱法结合HOG-MPCA-CDA模型可用于区分掺有其他精油的低芥酸菜籽油，并可以精确地分类每种掺假油的不同含量。Fang等26]通过高效液相色谱-四极杆（HPLC-Q）-Orbitrap系统的高分辨率质谱和结合光电二极管的HPLC测定食用油中的铜叶绿素a，检出限和定量限分别为0.02μg/g和0.05μg/g的检出限和定量限，该方法灵敏高且操作简单。综上所述，气相色谱或是简单的色谱质谱联用技术无法直接检测食品中的掺假物质，但是如果与其他技术如飞行时间质谱、离子迁移质谱、HOG-MPCA-CDA模型等可以准确、高效地测定食品中的掺假物质。在加工过程中故意添加到食品中的着色剂，调味剂，化学药品（直接食品添加剂）如果超过限量，可能导致人口疾病和致残，因此需要有灵敏度高和准确度高的方法检测食品中的添加剂含量。李佳华等[27]用超高效液相色谱法快速测定饮料中的13种常见食品添加剂，结果发现这13种物质可以在6min完全分离，线性范围为0.05～10μg/mL，定量限为0.010～0.025μg/mL，平均加标回收率在92.1%～101.0%之间，说明该方法快速、准确。林腾奕等[28]用超高效液相色谱法同时测定饮料中的20种食品添加剂，结果发现该方法可以在15min内分离这20种物质，检出限为0.3-10mg/kg，平均回收率为81.50%~110.20%,相对标准偏差小于5%，说明该方法灵敏、准确，通量高。综上所述，利用液相色谱技术测定食品添加剂含量的方法准去、灵敏。4结论色谱技术的原理是溶于流动相中的各组分经过固定相时，由于与固定相发生吸附作用、分配作用、例子吸引作用、排阻作用、亲和作用等的大小和强弱不同，导致被测物在固定相中滞留时间不同，从而先后从固定相中流出。色谱技术包括气相色谱技术、液相色谱技术和质谱联用技术。该技术在食品安全检测中通常应用于食物中微生物、环境污染物、食品中农药兽药残留、食品中天然毒素、食品中营养物质、食品掺伪和添加剂，总的来说由于大部分物质挥发性不强，因此液相色谱技术比气相色谱技术应用得更为广泛。气相色谱或液相色谱与质谱等其他方法联用时，检测效率高、灵敏度好、分离效果好，具有很强的应用前景。参考文献周红姿,周方园,吴晓青,等小麦赤霉病生防与毒素降解微生物的筛选与防效试验[C]//中国植物保护学会2019年学术年会论文集,2019.SantosIC,SmutsJ,ChoiWS,etal.AnalysisofbacterialFAMEsusinggaschromatography-vacuumultravioletspectroscopyfortheidentificationanddiscriminationofbacteria[J].Talanta,2018,(15):536-543.JulianaLukša,IglėVepštaitė-Monstavičė,VioletaApšegaitė,LaimaBlažytė-Čereškienė,RamunėStanevičienė,ŽivilėStrazdaitė-Žielienė,BazilėRavoitytė,DominykasAleknavičius,VincasBūda,RaimondasMozūraitis,ElenaServienė.FungalMicrobiotaofSeaBuckthornBerriesatTwoRipeningStagesandVolatileProfilingofPotentialBiocontrolYeasts[J].Microorganisms,2020,8(3):12-15.EmswilerBS.细胞碎片的裂解气相色谱法鉴别沙门氏菌的血清型[J].ApplEnironMicrobiol,1978,35(1):97-104.OB,Dirks,JM,etal.Totalandfreeionicfluorideinhumanandcow'smilkasdeterminedbygas-liquidchromatographyandthefluorideelectrode.[J].Cariesresearch,1974,(5):56-61.蔡霞.离子选择电极法与离子色谱法测定水中氟化物分析[J].环境与发展,2020,32(11):93-94.刘峰,薛超,邓叶延,等.扩散吸收提取-离子色谱法测定茶叶中氟含量[J].检验检疫学刊,2020,30(01):15-17.王斌.ID-MSPD-UHPLC-MS/MS检测烘焙食品及原料中8种酚类污染物[J].现代面粉工业,2019,33(04):55-56.高平,黄和,刘文侠,等.固相萃取-高效液相色谱-荧光检测法测定水产品中4种丁香酚类化合物[J].中国食品卫生杂志,2016,28(01):56-61.牟靖芳.复杂食品基质中二噁英、多氯联苯、多溴联苯醚同时检测的方法研究——高分辨气相色谱-高分辨质谱联用法[M].广东产品质量监督检验研究院,2017.EbadiFathabadAyub,TajikHossein,JafariKhadijeh,etal.Evaluationofdioxin-likepolychlorinatedbiphenylsinfishoftheCaspianSea[J].FoodScience,2020,7:100803.L’Homme,G.Scholl,G.Eppe,etal.Validationofagaschromatography–triplequadrupolemassspectrometrymethodforconfirmatoryanalysisofdioxinsanddioxin-likepolychlorobiphenylsinfeedfollowingnewEURegulation[Z].2015.ImamogluH,OktemOlgunE.AnalysisofVeterinaryDrugandPesticideResiduesUsingtheEthylAcetateMulticlass/MultiresidueMethodinMilkbyLiquidChromatography-TandemMassSpectrometry[J].

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