氣相色譜技術(shù)在糧油食品質(zhì)量檢測(cè)分析中的應(yīng)用

韋鮮美

（廣西玉林市博白縣食品藥品檢驗(yàn)所，廣西博白 537600）

食品安全檢測(cè)技術(shù)的主要作用是保證食品安全、維護(hù)市場(chǎng)秩序，在當(dāng)前信息科技水平不斷提升的情況下，食品安全檢測(cè)技術(shù)也在不斷發(fā)展[1]。其中，氣相色譜法具有反應(yīng)快、檢測(cè)所需時(shí)間較少的優(yōu)點(diǎn)[2]。糧油食品受國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)增的影響，其質(zhì)量問題的檢測(cè)難度和數(shù)量也隨之上升，這一問題引發(fā)了廣大消費(fèi)者的關(guān)注，將氣相色譜法應(yīng)用在糧油食品質(zhì)量問題的檢測(cè)過程中可有效改善這一情況[3]，為此展開以下研究。

1 氣相色譜技術(shù)

1.1 簡(jiǎn)介

氣相色譜法是指流動(dòng)相都是氣態(tài)的色譜法，可以根據(jù)固定相的性質(zhì)將其分為氣固、氣液兩類色譜法，如果二者的流動(dòng)相都為氣態(tài)，其區(qū)別就是氣固色譜法的固定相為固態(tài)，如活化碳類物質(zhì)，而氣液色譜法的固定相為液體，如聚乙二醇類。常用的色譜分析管柱分為毛細(xì)與填充兩類[4]，且在食品安全監(jiān)督管理的檢驗(yàn)分析流程中使用效果良好，而在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)蓬勃發(fā)展的大背景下，氣相色譜儀還具有高度智能化特性，可以顯著提高分析檢驗(yàn)的工作效率。在實(shí)際使用過程中，氣相色譜儀還可與其他設(shè)備配合使用，如與質(zhì)譜儀共同使用分離、定性分析未知樣品，在此基礎(chǔ)上還可繼續(xù)使用核磁共振波譜儀、近紅外光譜儀等輔助檢測(cè)器，以獲得更佳的測(cè)量精度[5]。

1.2 原理

氣相色譜技術(shù)的基本原理是利用待測(cè)樣品自身的吸附性、熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)分離、分析成分，它只適用于易揮發(fā)而又不易分散的物質(zhì)。首先在進(jìn)樣裝置中放入待檢測(cè)樣，然后利用升溫使樣品迅速轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性物質(zhì)，隨后使用惰性氣體將該物質(zhì)引入色譜柱。因?yàn)樯V柱的固定相針對(duì)各種揮發(fā)性化合物產(chǎn)生了不同的吸收、水解等效應(yīng)[6]，所以揮發(fā)性化合物于色譜柱固定相內(nèi)被載氣與固定相展開迭代分配時(shí)，各組分在色譜柱中的運(yùn)動(dòng)速率存在差異。基于相似相容原理，分配系數(shù)小的組分于固定相內(nèi)短暫停留，然后從色譜柱末尾流出，完成待測(cè)化合物的分離提純，利用電子探測(cè)器對(duì)輸出的電訊號(hào)進(jìn)行非電量轉(zhuǎn)換，并通過色譜圖的形式呈現(xiàn)出信號(hào)與待測(cè)物質(zhì)濃度的線性關(guān)系，完成定量分析[7]。

1.3 組成

氣相色譜儀的組成結(jié)構(gòu)主要包括載氣、進(jìn)樣、分離及檢測(cè)4 部分。其中，載氣裝置通過氣源瓶、氣體發(fā)生器以及壓力控制閥構(gòu)成，其主要為氣相色譜儀供應(yīng)流動(dòng)相。載氣為氮?dú)?，是一種惰性氣體且有較為穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。進(jìn)樣裝置主要由進(jìn)樣器、氣化室構(gòu)成，首先通過自動(dòng)進(jìn)樣裝置收集待測(cè)試樣至氣化室，然后再通過較高溫進(jìn)行氣化待測(cè)試樣，最后通過流動(dòng)相使其進(jìn)入色譜柱。氣相色譜儀中比較特殊的部分是分離裝置，其結(jié)構(gòu)一般分為色譜柱、柱溫箱等，分離能力主要和色譜柱的長(zhǎng)短、內(nèi)徑和形狀等因素有關(guān)。在糧油食品質(zhì)量測(cè)定流程中，管柱中可以選用填充柱或者玻璃毛細(xì)管柱，一般直徑為0.18 ～0.25 mm，當(dāng)待測(cè)樣本為高分子多孔樣本時(shí)，需要對(duì)管柱直徑進(jìn)行調(diào)整，最佳取值為0.20 mm、0.32 mm。因?yàn)榇郎y(cè)樣本內(nèi)各組分的沸點(diǎn)、吸附性等差異較大，所以進(jìn)入色譜儀后，針對(duì)固態(tài)、液態(tài)固定相形成的固定作用力存在差異，導(dǎo)致形成的停留時(shí)間不同，從而達(dá)到物質(zhì)分離的目的。檢測(cè)裝置的類型較為豐富，常用的有火焰電離檢測(cè)器、熱導(dǎo)檢測(cè)器，其針對(duì)多種成分存在高靈敏度和寬檢測(cè)區(qū)域。熱導(dǎo)檢測(cè)器可用來測(cè)定熱導(dǎo)性能與載氣中具有性質(zhì)不同的各種化合物，而火焰電離檢測(cè)器則只應(yīng)用于測(cè)定烴族化合物，其具有更高的靈敏度，實(shí)際檢測(cè)過程中，可以將兩種檢測(cè)器串聯(lián)應(yīng)用，令待測(cè)樣品先進(jìn)入熱導(dǎo)檢測(cè)器，再進(jìn)入火焰電離檢測(cè)器，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的測(cè)定。

2 氣相色譜技術(shù)在糧油食品質(zhì)量檢測(cè)分析中的應(yīng)用

2.1 食用油質(zhì)量檢測(cè)

芥酸含量超標(biāo)，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生很大的影響和副作用，如發(fā)生心肌脂肪沉淀、心肌纖維化病變等?；鹧骐婋x檢測(cè)器可分析、測(cè)定食用植物油中所含的脂肪酸含量，特別是油脂中的芥酸。同時(shí)，火焰電離檢測(cè)器還可以分離檢測(cè)所有種類的脂肪酸，為食用油安全提供保障。

2.2 糧油食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)

當(dāng)前糧油食品農(nóng)藥殘留超標(biāo)情況頻發(fā)，對(duì)人體健康危害較大。例如，農(nóng)藥殘留超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致人體中毒、人體代謝異常，甚至?xí)?duì)遺傳因子造成干擾，引發(fā)癌癥、畸形等。目前國(guó)內(nèi)對(duì)糧油食品安全加大了監(jiān)管力度，GB 2763—2016 標(biāo)準(zhǔn)中明確并完善了各種原料、制品的農(nóng)藥限量。殘留的農(nóng)藥具有分子量較小、易汽化、熱穩(wěn)定性強(qiáng)等特征，常規(guī)檢測(cè)方法精準(zhǔn)度較低且操作復(fù)雜?；跉庀嗌V檢測(cè)技術(shù)對(duì)農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測(cè)，其可以與固相萃取技術(shù)相結(jié)合，高效且準(zhǔn)確地檢測(cè)出多種糧食食品中的農(nóng)藥殘留量。以蘋果、香蕉等常見食品為例，氣相色譜檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)出其中含有的53 種農(nóng)藥殘留物，不僅操作簡(jiǎn)單且檢測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確。

2.3 糧油食品毒素含量檢測(cè)

糧油食品中最常存在的霉菌毒素為黃曲霉素，其常衍生、附著在糧油食品內(nèi)。在存放溫度達(dá)到25 ℃時(shí)，黃曲霉毒素開始活躍，繁殖與代謝速度顯著提升，含量大幅度增長(zhǎng)，并且該毒素的外觀為無色、透明，無法通過外觀進(jìn)行判斷，具有較大的誤食風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)人體危害極大。以T-2 毒素為例，在對(duì)其進(jìn)行羥基衍生化處理后，利用氣相色譜技術(shù)可較好地實(shí)現(xiàn)糧油食品毒素的檢測(cè)，且檢測(cè)效果較好。

2.4 糧油食品抗氧化劑含量檢測(cè)

糧油食品的加工制造流程是一個(gè)比較整體的系統(tǒng)，從原材料加工、包裝制造到長(zhǎng)途運(yùn)輸，消耗時(shí)間較長(zhǎng)，而且非常容易在加工處理過程中出現(xiàn)氧化變質(zhì)情況，如脂肪變質(zhì)。此外，當(dāng)脂肪變質(zhì)后，會(huì)釋放出比較辛辣的味道，在服用后會(huì)破壞人體內(nèi)的酶系統(tǒng)。為改變這一狀況，延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期并減緩氧化變質(zhì)的過程，常會(huì)在糧油食品制造過程中添加抗氧化劑，以進(jìn)行保護(hù)。該方法減少了變質(zhì)過程過快問題的發(fā)生，但過度添加抗氧化劑會(huì)對(duì)人體造成傷害，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致腫瘤。將氣相色譜技術(shù)應(yīng)用于糧油食品抗氧化劑含量的實(shí)際檢測(cè)，該方法具有待測(cè)樣本消耗量少、反應(yīng)迅速、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足多種抗氧化劑檢測(cè)的需要。

2.5 食用植物油溶劑殘留檢測(cè)

受制取工藝的影響，食用植物油常存在糧油溶劑殘留超標(biāo)的問題。目前最常用的植物油制取工藝包括壓榨法與浸出法。其中，壓榨法的安全性較高，不易出現(xiàn)溶劑超標(biāo)情況。但是，一些廠商為了提高出油率或降低成本，會(huì)在壓榨前采用浸出法在高溫條件下蒸炒原料或使用來源不正規(guī)的溶劑油，導(dǎo)致溶劑殘留量增加。若人體長(zhǎng)時(shí)間食用這種糧油，會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成不可逆的損傷。例如，六號(hào)溶劑是最常用的食用油浸出溶劑，可提升食用油的品質(zhì)。利用氣相色譜技術(shù)可有效檢測(cè)出六號(hào)溶劑在食用植物油中的殘留，并實(shí)現(xiàn)溶劑與食用油的分離。

2.6 糧油食品添加劑檢測(cè)

當(dāng)前市面上所有的糧油食品大都加入了食品添加劑，食品添加劑可以優(yōu)化糧油食品的口感、味道等，且具有防腐等功能。食品添加劑的類型豐富，《中華人民共和國(guó)食品安全法》中規(guī)定，可食用添加劑包括21 類3 000 多種。但是，部分不良廠商為追求經(jīng)濟(jì)效益，大量且盲目地在糧油食品中添加食品添加劑，人體若長(zhǎng)期攝入這種糧油食品，會(huì)對(duì)身體健康造成嚴(yán)重不良影響，如腹瀉、嘔吐等，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致畸形。利用氣相色譜檢測(cè)技術(shù)可快速檢測(cè)出糧油食品中的添加劑含量。以煙熏食品為例，通過氣相色譜檢測(cè)技術(shù)可以準(zhǔn)確檢測(cè)出芳香烴的含量以及多環(huán)芳烴的組成和含量，為其他種類的糧油食品添加劑檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)提供參考與借鑒。

3 氣相色譜儀的操作注意事項(xiàng)

①仔細(xì)檢查各種燃油罐中的空氣溫度的適合度，以確保無泄漏；②安裝適宜的色譜柱，必須注意溫度變換程序，以防止出現(xiàn)不必要的現(xiàn)象；③在選用適當(dāng)色譜柱時(shí)，必須考慮待測(cè)樣品組成的具體規(guī)格及其試驗(yàn)要求，以保證色譜柱穩(wěn)定性和測(cè)試設(shè)備的功能適配；④開始檢查前需要檢測(cè)儀器的老化狀況，對(duì)有機(jī)硅橡膠墊進(jìn)行定期更新，防止出現(xiàn)老化與泄漏現(xiàn)象；⑤針對(duì)待檢測(cè)樣品的情況選用合適的儀器；⑥在檢查過程中，需要準(zhǔn)確檢測(cè)火焰噴嘴、儲(chǔ)氫的流速以及進(jìn)樣口的位置，防止出現(xiàn)堵塞；⑦注射儀工作結(jié)束后需要進(jìn)行多次清理，防止堵塞，不能空抽，防止發(fā)生磨損，影響氣密性。

4 氣相色譜技術(shù)在糧油食品安全檢測(cè)中應(yīng)用的未來前景分析

隨著科技的不斷進(jìn)步，氣相色譜技術(shù)的相關(guān)技術(shù)與設(shè)備也愈發(fā)先進(jìn)，不僅種類更加豐富，檢測(cè)效果也更加精準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)糧油食品安全檢測(cè)方面得到了積極推廣與應(yīng)用。由于氣相色譜技術(shù)對(duì)于丙烯酰胺、多氯聯(lián)苯以及氯丙醇類化合物等均具有較好的檢測(cè)效果，所以除了應(yīng)用在糧油食品安全方面，還可以被應(yīng)用在其他食品安全檢測(cè)項(xiàng)目中，如肉制品、奶制品以及油炸制品等。未來還可以將氣相色譜技術(shù)與人工檢測(cè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更好的食品安全檢測(cè)應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

人們對(duì)飲食安全以及食品質(zhì)量的關(guān)注度越來越深，對(duì)于相關(guān)安全檢測(cè)的要求也越來越高。氣相色譜技術(shù)研發(fā)至今已有50 年，進(jìn)入中國(guó)也逾20 年，各種先進(jìn)科技的運(yùn)用使其具備高靈敏度、高精確度和高智能化程度的食品檢驗(yàn)效果，相比傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方式更為先進(jìn)，且在未來的食品質(zhì)量安全檢驗(yàn)方面還存在更大、更廣泛的科研應(yīng)用空間。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，氣相色譜技術(shù)還會(huì)不斷發(fā)展和優(yōu)化，以提高自身功能，并通過與其他檢驗(yàn)方式的交叉融合，給食品安全與健康帶來更安全的保證。