高效液相色譜在食品分析中的應用

才洪冰，趙艷輝

（1.武城縣質量技術監(jiān)督局，山東武城　253300；2.武城縣檢驗檢測中心，山東武城　253300）

食品分析主要包括營養(yǎng)成分、添加劑、污染物等的分析檢測。食品在整個生產(chǎn)過程中，一方面需要添加色素、防腐劑、甜味劑、保鮮劑、抗氧化劑等化學物質來提高產(chǎn)品特性，如果這些物質的添加量過高，則會影響人體健康；另一方面，在生產(chǎn)、包裝和運輸過程中，一些農(nóng)藥、獸藥等化學物質可能會污染食品。這些有毒、有害物質經(jīng)過食物鏈的富集作用進入人體，其結構與性質變得更為復雜，對人體造成傷害，因此，食品分析顯得非常重要。

高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）又稱為高速液相色譜、高壓液相色譜、高分離度液相色譜，是色譜分析法的一個重要分支[1]。HPLC是20世紀60年代末期，在氣相色譜法和經(jīng)典液相色譜的基礎上發(fā)展而來的一種新型色譜技術，主要包括柱色譜、紙色譜和薄層色譜[2]。起初，氣相色譜法發(fā)展迅速，而經(jīng)典的液相色譜法采用常壓輸送液體流動相，操作繁瑣，柱效能低，費時，發(fā)展比較緩慢。隨著氣相色譜法局限性的顯現(xiàn)（難以分析高沸點有機物），對液相色譜法的研究又開始重視。HPLC擁有高壓輸液泵、高靈敏度檢測器，使液相色譜重獲新生。HPLC具有分析速度快，分離效能高，靈敏度好，能分析高沸點但不能氣化的熱不穩(wěn)定生理活性物質的特點，現(xiàn)已被廣泛應用于食品分析、生物化學、藥物及臨床分析等研究領域，是應用非常廣泛的分離分析手段。本文主要介紹了HPLC的工作原理、特點，高效液相色譜儀的主要組成部分，及HPLC在食品分析領域的應用。

1　高效液相色譜儀的工作原理及基本構造

1.1　工作原理

高效液相色譜法是溶質在固定相和流動相之間進行的一種連續(xù)多次交換的過程，借溶質在兩相間分配系數(shù)、親和力、吸附力或分子大小不同引起排阻作用的差別使不同溶質得以分離[3]。以液體為流動相，采用高壓輸液系統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內(nèi)各成分被分離后，進入檢測器進行檢測，從而實現(xiàn)對試樣的分析。根據(jù)作用力的不同，HPLC主要類型分為吸附色譜、分配色譜、離子色譜、體積排阻色譜、親和色譜。該方法已成為化學、醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)學、商檢和法檢等學科領域中重要的分離分析技術。

在經(jīng)典液相色譜的基礎上，HPLC采用了高效微粒固定相、高壓輸液泵、高靈敏度檢測器使液相色譜煥發(fā)活力，成長為現(xiàn)代分離測定的重要手段。HPLC的優(yōu)點概括如下：一是，固定相顆粒極細、規(guī)則均勻，傳質阻力小，柱效高，分離效率高；二是，采用高壓輸液泵輸送流動相，流速快，檢測時間通常數(shù)分鐘完成，復雜試樣分析在數(shù)十分鐘內(nèi)即可完成；三是，檢測器靈敏度高。

圖1　HPLC的工作原理圖Fig.1　The working principle of HPLC

1.2　高效液相色譜儀的主要構造

高效液相色譜儀的主要部件有進樣器、高壓輸液泵、色譜柱以及檢測器等裝置。

1.2.1高壓輸液泵

高壓輸液泵一般分為恒流泵和恒壓泵，都必須滿足以下要求：一是，泵體材料能耐化學腐蝕。通常采用普通耐酸不銹鋼或優(yōu)質耐酸不銹鋼。二是，耐高壓，能在40～50MPa/cm2壓力下正常連續(xù)工作9～24h。三是，輸出流量穩(wěn)定，重復性高。

1.2.2色譜柱

色譜柱由柱管和固定相組成。柱壁材料通常采用不銹鋼、銅、鋁或聚合材料。色譜柱的長度及內(nèi)徑直接影響分離的效果，色譜柱長度一般選擇5～30cm，內(nèi)徑為5μm～5mm。

1.2.3檢測器

檢測器主要是用來檢測經(jīng)色譜柱分離后的組分隨洗脫液流出的濃度變化，得到的色譜圖用于進行定性和定量分析。檢測器需要適應范圍廣、線性范圍寬、重復性好、靈敏度高、溫度波動不敏感等。常用的檢測器為熒光檢測器、紫外吸收檢測器、電導檢測器、折光指數(shù)檢測器。HPLC中沒有哪種檢測器是通用的，需要根據(jù)待檢測物質的性質及各檢測器的特點進行選擇。

2　高效液相色譜儀在食品分析中的應用

食品種類繁多，特性和營養(yǎng)成分較為復雜，主要營養(yǎng)成分有碳水化合物、有機酸、蛋白質、氨基酸、維生素、礦物質等。食品在生產(chǎn)過程中，往往需要添加防腐劑、甜味劑、抗氧化劑、色素、增稠劑等化學物質，有些物質過量可能會危及人體健康，因此，食品中的農(nóng)藥殘留等也是人們近年來關注的重點。近年來，HPLC在食品分析中的應用更加廣泛，可以為人類提供更多的有關食品信息。

2.1　食品營養(yǎng)成分分析

維持人體正常代謝和機能所必需的營養(yǎng)元素中有些不能在體內(nèi)自行合成，必須從食物中獲得，例如有機酸、維生素、氨基酸等。因此，食品中營養(yǎng)成分的種類及含量的分析非常有必要，HPLC就是常用的檢測分析方法。沈向紅等[4]建立了用HPLC測定保健食品中人參皂甙的方法。成志強等[5]采用反相高效液相色譜法，測定奶粉、飲料等中的水溶性維生素、煙酸、煙酞胺和葉酸的分析方法，試驗中所建立的方法簡單、快速、準確、分離效果好，且一次可以同時分析多種水溶性維生素。許龍福[6]建立了用HPLC同時測定飲料中對羥基苯甲酸乙（丙）酯及咖啡因的方法。胡志群等[7]用高效液相色譜法測定荔枝果肉中的可溶性糖、有機酸和維生素，得到分離良好的色譜圖，且靈敏度高、重復性好、回收率高，在妃子笑和糯米核荔枝果肉樣品檢測中應用該法，得到荔枝果肉中的可溶性糖主要為蔗糖、葡萄糖和果糖，荔枝果肉中主要的有機酸為蘋果酸和酒石酸。

2.2　檢測農(nóng)藥殘留

農(nóng)藥及其衍生物，以及具有毒理學意義的雜質被稱為農(nóng)藥殘留。在食品的生產(chǎn)、儲存、運輸、分配及加工過程中，通常會使用農(nóng)藥，因此農(nóng)殘是不可避免的。目前使用的農(nóng)藥都是有機化合物，具有強極性、熱不穩(wěn)定性、分子量大及低揮發(fā)性。對于受熱易分解或失去活性的物質，不能直接使用氣相色譜法。HPLC可測定氨基甲酸酯農(nóng)藥、有機磷農(nóng)藥、百草枯、殺草快、草甘膦及氨基膦酸、苯并咪唑類殺菌劑、利谷隆、滅草隆及敵草隆、三嗪類農(nóng)藥等。苯并咪唑類殺菌劑殘留的多殘留分析亦可采用HPLC方法。韓灝等[8]建立了高效液相色譜法測定飲料類食品中的類雌激素的方法。楊濤等[9]建立了果蔬中防腐殺菌劑噬苯咪哇、鄰苯基苯酚、多菌靈、聯(lián)苯胺、抑霉哇、聯(lián)苯同時測定的反相高效液相色譜法，該方法可同時簡便、準確地測定果蔬中的防腐殺菌劑。彭錦峰[10]建立了用高效液相色譜測定食用香菇中甲醛的方法。Dommarco等[11]用HPLC同時檢測了敵草隆、利谷隆等13種除草劑。

2.3　檢測食品添加劑

食品添加劑是指為改善食品品質和色、香、味，以及防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學合成或者天然物質。這些物質會對人體產(chǎn)生潛在的毒害作用，嚴重的有致畸性、致癌性和致突變性。陳青力等[12]采用HPLC同時測定食品中的多種添加劑，防腐劑苯甲酸、山梨酸，甜味劑糖精鈉、安塞蜜，以及可可堿、咖啡因等，通過一次進樣，回收率高，檢測結果準確。

2.4　獸藥分析

獸藥主要是指用于人工飼養(yǎng)動物的，用來調(diào)節(jié)生理機能，預防和治療疾病的物質。按用途分類，常見的有殺蟲劑、抗生素、生長促進劑等。獸藥殘留是獸藥作用于動物后，在動物組織及其產(chǎn)品（蛋、奶等）中形成的殘留。獸藥殘留是近年來研究的熱點之一，世界各國，特別是西方發(fā)達國家，加強了對國際貿(mào)易動物性食品中獸藥殘留的檢測，我國對這方面還處在起步階段。宋歡等建立了HPLC分析兔肉中四環(huán)素類藥物多殘留方法，結果表明,該方法準確、靈敏、檢測限低，適用于動物性產(chǎn)品中四環(huán)素類抗生素殘留的檢測。

3　展望

作為一種高效的分離分析方法，HPLC在食品分析上的應用，擴大了食品的檢測范圍，提高了分析水平，尤其對食品中殘留的微量、痕量有毒有害物質能快速準確地分析出來，進一步提高了食品衛(wèi)生質量，保障了食品安全和人們身體健康，增加了食品出口量。與質譜等技術聯(lián)用，解決了HPLC檢測器方面的缺點，提高了靈敏度和選擇性，節(jié)省了樣品的準備時間和分析時間,不但使定量分析結果更加準確、可靠、豐富，而且還可以提供物質的相對分子質量和結構信息。隨著食品工業(yè)的發(fā)展，人們對食品安全的關注，以及高效液相色譜分析技術的進一步完善，相信其在食品分析中的應用將會更加廣泛。

參考文獻：

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[6]許龍福.HPLC同時測定飲料中對羥基苯甲酸乙（丙）酯及咖啡因[J].預防醫(yī)學文獻信息,2003,(9):59-60.

[7] 胡志群,王慧聰,胡桂兵.高效液相色譜測定荔枝果肉中的糖、酸和維生素C[J].果樹學報,2005,22(5):582-585.

[8] 韓灝,邵兵,馬亞魯,等.高效液相色譜法測定飲料類食品中的類雌激素[J].色譜,2005,23(2):176-179.

[9] 楊濤,艾爾肯依不拉音,靳智,等.反相高效液相色譜法同時測定果蔬中種防腐殺菌劑 [J].食品科技,2008,9:245-249.

[10]彭錦峰,劉景富,呂愛華,等.HPLC法測定食用香菇中的甲醛[J].分析試驗室,2005,24(4):57-59.

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[12]陳青川,于文蓮,王靜.高效液相色譜法同時測定多種食品添加劑[J].色譜,2001,19(2):105-108.