電化學(xué)分析法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

鄒振宇 楊皓 汪恩婷

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，隨之而來(lái)的問(wèn)題也有很多，其中最受關(guān)注的便是食品安全問(wèn)題。民以食為天，我國(guó)是人口大國(guó)，對(duì)食物的需求量大。因此，我國(guó)也更加重視食物質(zhì)量，食品安全檢測(cè)工作者需認(rèn)真負(fù)責(zé)，保證食品的安全健康。

為了保證食品安全，必須加強(qiáng)對(duì)食品添加劑以及化學(xué)物質(zhì)殘留的檢測(cè)?；诖?，本文對(duì)食品檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，然后分析了電位分析法、伏安分析法、極譜分析法、電化學(xué)傳感器法4種技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用，為電化學(xué)分析法的應(yīng)用提供有效參考。

食品安全檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用現(xiàn)狀分析

當(dāng)前社會(huì)，人們生活富足，生活水平也在不斷提升，對(duì)健康問(wèn)題也愈加關(guān)注，近年來(lái)，隨著食品需求量越來(lái)越大，我國(guó)的食品行業(yè)得到了高速發(fā)展，也引發(fā)了一系列食品安全問(wèn)題，食品與人類健康息息相關(guān)，食品出現(xiàn)安全問(wèn)題，會(huì)直接對(duì)人體造成傷害，這要求國(guó)家要高度重視食品健康問(wèn)題。因此，為了提高食品質(zhì)量，保證食品安全，應(yīng)逐步提升檢測(cè)水平，從而為人類身體健康提供安全保障。目前最常用的檢測(cè)方法主要有：光學(xué)分析法、電化學(xué)分析法、色譜分析法等等。其中電化學(xué)分析法是測(cè)定化學(xué)電池的電學(xué)性質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)濃度之間的關(guān)聯(lián)的一種儀器分析方法，按照電學(xué)參數(shù)的不同，可將電化學(xué)分析法分為電位分析法、伏安分析法、極譜分析法以及電化學(xué)傳感器法。與其他檢測(cè)方法相比，電化學(xué)分析法具有靈敏度高、測(cè)量范圍廣等諸多特點(diǎn)。本文以電化學(xué)法為例，闡述了其在食品檢測(cè)方面的研究和應(yīng)用。

電化學(xué)分析法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

電位分析法。電位分析法主要是通過(guò)測(cè)量電極電位這一方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在確定溶液中待測(cè)物質(zhì)濃度的過(guò)程中，可以將其分成直接電位法與電位滴定法。電位滴定法在食品檢測(cè)中的應(yīng)用范圍相對(duì)較大，不需要借助其他指示劑，也不受溶液渾濁程度或顏色等因素的影響。電位滴定法大多用于醬油、午餐肉以及香腸等食品中氯化鈉含量的測(cè)定，為了避免鹽橋中飽和氯化鉀溶液影響氯離子的測(cè)定結(jié)果，可將參比電極改為雙鹽橋飽和甘汞電極。由此可見(jiàn)，溶液滴定法具有準(zhǔn)確度高、精密度好、便于展開(kāi)實(shí)驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合有色渾濁食品中氯化鈉含量的測(cè)定。

乳制品是人體攝取蛋白質(zhì)的主要來(lái)源，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的高低由蛋白質(zhì)含量作為參考標(biāo)準(zhǔn)，因此，蛋白質(zhì)含量的測(cè)定也備受關(guān)注。測(cè)定蛋白質(zhì)含量常用凱氏定氮法，其結(jié)果準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好，但極易受三聚氰胺、尿素等非蛋白質(zhì)中氮的干擾，并且操作過(guò)程復(fù)雜，還會(huì)產(chǎn)生二氧化硫等有害氣體。為了解決凱氏定氮法的缺陷，開(kāi)始采用電位滴定法來(lái)測(cè)定乳制品中蛋白質(zhì)的含量。根據(jù)氨基酸具有羧基與氨基呈酸堿兩性的特點(diǎn)，使其在堿性條件下與甲醛溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使氨基失去堿性，釋放出羧基，然后再用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定氨基酸中的羧基，以測(cè)定蛋白質(zhì)含量。

伏安分析法。伏安分析法在食品安全檢測(cè)中所需的工作電極材料主要包括金、銀、鉑等金屬或玻璃碳、石墨等材料。在具體的食品安全檢測(cè)工作中，常用的伏安分析法為溶出伏安法，并且此方法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用范圍較廣，應(yīng)用價(jià)值較為顯著。通常情況下，溶出伏安法的工作電極大多為修飾電極，有利于進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)待測(cè)金屬離子的電化學(xué)響應(yīng)，從而有效提升檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性與精準(zhǔn)度。以方波溶出伏安法在三電極電解池中的檢測(cè)過(guò)程為例，借助方波溶出伏安法對(duì)三電極電解池中的相關(guān)物質(zhì)含量進(jìn)行檢測(cè)，可以明確其中的Pb與Mn的含量，這種方式被廣泛用于白酒的安全檢測(cè)中。方波溶出伏安法在檢測(cè)白酒中Pb與Mn的含量時(shí)，其工作電極主要為鍍汞膜的玻碳電極，在分析檢測(cè)結(jié)果時(shí)，需要借助標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)定量。Pb與Mn的檢出限分別為1.0×10- 3μg·mL- 1以及2.0×10- 2μg·mL- 1。

極譜分析法。極譜分析法相關(guān)概念最早是由捷克化學(xué)家J .海洛夫斯基提出，并于1922年建立了極譜法。其原理是在電解期間，對(duì)獲得極化電極的電流—電位（或電位—時(shí)間）曲線的綜合分析，確定待測(cè)溶液中被測(cè)物質(zhì)的實(shí)際濃度，屬于電化學(xué)分析方法中較為常用的一類。極譜分析法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用可以分為2種：控制電位極譜法和控制電流極譜法。其中控制電位極譜法還可以細(xì)分為直流極譜法、交流極譜法、單掃描極譜法、方波極譜法和脈沖極譜法等；而控制電流極譜法主要是示波極譜法。通常情況下，控制電位極譜法中的單掃描極譜法，在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用范圍較廣。比如：食品中含有過(guò)量的鉛元素，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用。借助控制電位極譜法中的單掃描極譜法，可以有效測(cè)定食品中鉛元素的實(shí)際含量，并且試驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)度較高。除此之外，借助控制電位極譜法中的單掃描極譜法，確定糧食、茶葉、飲用水、糖類以及肉類等食品中的Pb含量，在保證食品安全方面發(fā)揮著不可忽視的作用。

電化學(xué)傳感器法。電化學(xué)傳感器法主要是由一個(gè)或多個(gè)可以產(chǎn)生被測(cè)組分的電信號(hào)敏感元件構(gòu)成的一個(gè)傳感器裝置。在食品安全檢測(cè)過(guò)程中，根據(jù)工作方式的不同，電化學(xué)傳感器法的應(yīng)用方式也會(huì)有所差異。其中，按照工作開(kāi)展方式的差異化特征，可以將電化學(xué)傳感器法劃分為電位型傳感器、電流型傳感器以及電導(dǎo)型傳感器等。與其他電化學(xué)分析法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用情況相比，電化學(xué)傳感器法具有穩(wěn)定性佳、功耗低、精密度高、抗干擾能力強(qiáng)以及重復(fù)性優(yōu)等諸多優(yōu)勢(shì)，在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域中受到高度重視。

比如：利用分子印跡技術(shù)制備的三聚氰胺電化學(xué)傳感器，可以在牛奶產(chǎn)品檢測(cè)過(guò)程中確定三聚氰胺的實(shí)際含量，其檢出限可以為1.0×10- 3 mol·L- 1，具有極強(qiáng)的抗干擾性，被作為檢測(cè)牛奶食品中三聚氰胺的重要手段。除此之外，隨著電化學(xué)傳感器法在食品安全檢測(cè)中應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，基于石墨烯的電化學(xué)傳感器在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用逐漸引起廣泛關(guān)注。比如，石墨烯無(wú)機(jī)物納米復(fù)合材料、石墨烯聚合物復(fù)合材料、石墨烯有機(jī)復(fù)合材料等電化學(xué)傳感器在食品中雙酚A、H2O和黃曲霉毒素B1等的檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)階段，食品安全衛(wèi)生已成為熱點(diǎn)話題，加強(qiáng)對(duì)食品的安全檢測(cè)有助于保障人們的身體健康，這就需要借助化學(xué)試驗(yàn)手段進(jìn)行檢測(cè)，在提升檢測(cè)結(jié)果精確度以及靈敏度的同時(shí)，要提高檢測(cè)過(guò)程的方便與快捷性，最終實(shí)現(xiàn)食品隨時(shí)檢測(cè)，讓廣大人民群眾吃到放心食品。