現(xiàn)代分析技術(shù)在食品分析檢測(cè)過程中的應(yīng)用

摘 要：食品分析與檢測(cè)是確保食品安全性、營養(yǎng)價(jià)值和合規(guī)性的關(guān)鍵過程，涵蓋營養(yǎng)成分、添加劑和污染物的識(shí)別與量化。本文探討了食品分析的基本原理，包括樣品采集、處理和不同分析方法，以及現(xiàn)代分析技術(shù)如高效液相色譜技術(shù)、氣相色譜技術(shù)、質(zhì)譜技術(shù)等在食品安全評(píng)估和質(zhì)量控制中的應(yīng)用，旨在提高食品分析檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性，維護(hù)食品安全和提高公眾健康水平。

關(guān)鍵詞：食品分析；食品檢測(cè)；高效液相色譜；氣相色譜

The Application of Modern Instruments in the Process of Food Analysis and Detection

ZHU Wanchao， CHEN Xiaojian

（Ruijin Comprehensive Inspection and Testing Center， Ganzhou 342500， China）

Abstract： Food analysis and testing is a key process to ensure food safety， nutritional value and compliance， covering the identification and quantification of nutrients， additives and contaminants. This article explores the basic principles of food analysis， including sample collection， processing and different analytical methods， as well as the application of modern instruments such as high performance liquid chromatography， gas chromatography， mass spectrometry， etc. in food safety assessment and quality control， aiming to improve the sensitivity and accuracy of food analysis and testing maintain food safety and improve public health.

Keywords： food analysis; food detection; high-performance liquid chromatograph; gas chromatograph

食品分析與檢測(cè)的根本目的在于保障食品的安全性與營養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)確保其符合相關(guān)法規(guī)要求。通過精確識(shí)別和量化食品中的特定成分，如營養(yǎng)素、添加劑和潛在的污染物，可以有效預(yù)防食品安全事故的發(fā)生，保護(hù)消費(fèi)者健康，同時(shí)促進(jìn)食品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。準(zhǔn)確的食品分析不僅有助于監(jiān)管機(jī)構(gòu)執(zhí)行食品安全標(biāo)準(zhǔn)，也有助于食品生產(chǎn)企業(yè)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，滿足消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)食品的需求。

1 食品分析與檢測(cè)概述

食品分析與檢測(cè)的作用是識(shí)別、量化食品中的營養(yǎng)成分、添加劑和污染物等目標(biāo)成分，以確保食品的安全性、營養(yǎng)價(jià)值和合規(guī)性。營養(yǎng)成分分析確保食品營養(yǎng)標(biāo)簽的準(zhǔn)確性，添加劑檢測(cè)避免非法或過量使用添加劑，而污染物檢測(cè)則是為了識(shí)別和量化可能對(duì)消費(fèi)者健康造成風(fēng)險(xiǎn)的有害物質(zhì)。樣品的采集與處理是食品分析的關(guān)鍵步驟，確保所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。采集樣品時(shí)需保證樣品具有代表性，而處理步驟如同質(zhì)化、濃縮或提純則是為了去除可能干擾分析的成分，同時(shí)富集目標(biāo)分析物。

食品分析和檢測(cè)方法可分為物理方法、化學(xué)方法和生物學(xué)方法。物理方法基于物理性質(zhì)如分子大小、形狀或電荷等特性，采用光譜學(xué)、色譜學(xué)和電泳技術(shù)進(jìn)行分析[1]?；瘜W(xué)方法依賴于化學(xué)反應(yīng)和成分的化學(xué)性質(zhì)，如酸堿滴定、氧化還原反應(yīng)等，用于定量和定性分析。生物學(xué)方法則利用生物分子如酶和抗體的特異性反應(yīng)，包括酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）和基

于核酸的檢測(cè)方法，適用于檢測(cè)食品中的病原體和生物毒素等。這些方法共同構(gòu)成了食品分析與檢測(cè)的基礎(chǔ)，使之能夠高效、準(zhǔn)確地評(píng)估食品質(zhì)量和

安全性。

2 現(xiàn)代分析技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用

2.1 高效液相色譜技術(shù)的應(yīng)用

高效液相色譜（High Performance Liquid Chro-matography，HPLC）是一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于食品分析領(lǐng)域，在分離、鑒定和量化食品中的復(fù)雜混合物成分方面展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。高效液相色譜技術(shù)基于不同分子在液相和固定相之間的相對(duì)親和力差異，使得各個(gè)組分能被有效分離。在食品安全檢測(cè)中，HPLC用于檢測(cè)和量化食品添加劑、防腐劑、色素以及各類天然和合成化合物。例如，通過HPLC可以準(zhǔn)確測(cè)定飲料中的糖分和酸度以及農(nóng)產(chǎn)品中殘留的農(nóng)藥成分。此技術(shù)對(duì)于營養(yǎng)成分分析同樣重要，能夠量化維生素、氨基酸、脂肪酸等關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)，幫助評(píng)估食品的營養(yǎng)價(jià)值。HPLC的應(yīng)用不限于常規(guī)成分的檢測(cè)，還擴(kuò)展到了食品中潛在的污染物分析，包括重金屬、塑化劑、多環(huán)芳烴等有害物質(zhì)的鑒定和定量。通過選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗪鸵苿?dòng)相，HPLC能夠針對(duì)不同的分析目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率和高靈敏度的檢測(cè)。HPLC的發(fā)展包括了多種檢測(cè)器的應(yīng)用，如紫外-可見光譜檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器和質(zhì)譜檢測(cè)器等，這些檢測(cè)器能夠提供更豐富的分析信息，增強(qiáng)了分析的準(zhǔn)確性和靈敏度[2]。

2.2 氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用

氣相色譜（Gas Chromatography，GC）技術(shù)的應(yīng)用在食品分析領(lǐng)域中扮演了至關(guān)重要的角色，特別適用于揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物的分析。該技術(shù)依靠氣態(tài)載體流動(dòng)將樣品通過固定相（色譜柱內(nèi)的涂層）輸送，其中分析物與固定相之間的相互作用差異導(dǎo)致各組分在色譜柱中移動(dòng)速度不同，從而實(shí)現(xiàn)分離。在食品安全和質(zhì)量控制中，氣相色譜技術(shù)廣泛用于檢測(cè)殘留溶劑、食品添加劑、風(fēng)味和香氣成分以及環(huán)境污染物。例如，通過GC可以精確測(cè)定食品中的防腐劑如苯甲酸和山梨酸的含量，還可分析食品香氣復(fù)合物，從而評(píng)估食品的新鮮度和品質(zhì)。此外，氣相色譜法還能檢測(cè)農(nóng)藥殘留和塑化劑等對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)，確保食品安全。氣相色譜技術(shù)與質(zhì)譜技術(shù)聯(lián)用進(jìn)一步擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，不僅能分離復(fù)雜樣品中的組分，還能提供分離出的每個(gè)組分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)信息。這種組合技術(shù)適合于未知物質(zhì)的鑒定和微量污染物的檢測(cè)。氣相色譜技術(shù)以其高分離效率、高靈敏度和強(qiáng)大的分析能力，在食品分析與檢測(cè)領(lǐng)域中占據(jù)了不可替代的地位，為確保食品的質(zhì)量和安全提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2.3 質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用

質(zhì)譜（Mass Spectrometry，MS）技術(shù)用于識(shí)別和量化食品中的化學(xué)物質(zhì)。通過測(cè)定樣品分子的質(zhì)荷比和豐度，質(zhì)譜儀可以生成獨(dú)特的譜圖，為各種化合物的鑒定和定量提供依據(jù)。這一技術(shù)特別適合于復(fù)雜食品中未知成分的鑒定以及結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)的區(qū)分。質(zhì)譜的應(yīng)用范圍廣泛，覆蓋了食品安全評(píng)估、食品質(zhì)量控制和食品成分分析等多個(gè)方面。在食品安全評(píng)估中，質(zhì)譜用于檢測(cè)和量化殘留的農(nóng)藥、獸藥、食品添加劑、環(huán)境污染物及其他潛在有毒化學(xué)物質(zhì)[3]。質(zhì)譜技術(shù)的高靈敏度和高選擇性使其成為追蹤微量污染物的理想工具。在食品質(zhì)量控制方面，質(zhì)譜技術(shù)可用于分析食品中的營養(yǎng)成分，如脂肪酸、維生素和氨基酸等，幫助評(píng)估食品的營養(yǎng)價(jià)值。此外，通過分析食品中的風(fēng)味和香氣成分，質(zhì)譜也被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的品質(zhì)改進(jìn)和新產(chǎn)品開發(fā)。結(jié)合色譜技術(shù)，如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS），質(zhì)譜技術(shù)拓寬了分析范圍，提高了樣品處理的靈活性和分析的準(zhǔn)確性，聯(lián)用技術(shù)能有效分離復(fù)雜樣品中的成分，然后進(jìn)行精確鑒定和定量分析。

2.4 原子吸收光譜技術(shù)的應(yīng)用

原子吸收光譜（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用，為微量元素和痕量金屬的檢測(cè)提供了一種具有高度特異性和靈敏度的方法。該技術(shù)基于元素在受熱時(shí)吸收特定波長的光，生成獨(dú)特的吸收光譜，通過測(cè)量特定波長處的光吸收強(qiáng)度來定量分析樣品中的特定元素。在食品安全和營養(yǎng)成分分析方面，原子吸收光譜被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)和量化如鉛、汞、鎘、砷等有害重金屬的殘留以及鈣、鎂、鐵、鋅等重要的營養(yǎng)元素。該技術(shù)的高靈敏度使其成為檢測(cè)食品中微量元素含量的理想選擇，特別是在追蹤環(huán)境污染物在食物鏈中的累積效應(yīng)方面。原子吸收光譜技術(shù)能夠?yàn)槭称返陌踩院蜖I養(yǎng)價(jià)值評(píng)估提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。例如，分析水果、蔬菜、谷物和其他食品中的微量元素含量，不僅可以評(píng)估食品的營養(yǎng)價(jià)值，還可以監(jiān)控和控制有害元素的攝入量，確保公眾健康安全。原子吸收光譜具有操作簡(jiǎn)便、分析速度快和成本相對(duì)較低的特點(diǎn)，使其成為食品分析實(shí)驗(yàn)室中常用的一種分析工具。此外，結(jié)合樣品前處理技術(shù)，如消解、富集和分離步驟，可以進(jìn)一步提高分析的靈敏度和準(zhǔn)確度，滿足不同食品樣品分析的需求[4]。

2.5 核磁共振技術(shù)的應(yīng)用

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技術(shù)利用了原子核在外部磁場(chǎng)中對(duì)特定頻率的電磁輻射的吸收和發(fā)射，為研究食品成分提供了一種無須復(fù)雜樣品前處理的直接分析方法。通過測(cè)量不同原子核（如氫或碳）的共振頻率，NMR能夠提供關(guān)于分子結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)和相互作用的詳細(xì)信息。NMR技術(shù)在食品行業(yè)中主要應(yīng)用于食品成分的定性和定量分析，包括脂肪、水分、蛋白質(zhì)以及其他營養(yǎng)成分和添加劑的檢測(cè)。NMR技術(shù)的非破壞性特點(diǎn)使其尤其適合于對(duì)高價(jià)值或敏感食品樣品的分析，例如評(píng)估奶制品中脂肪和水分的比例、果汁中的糖分含量以及蜂蜜的純度鑒別。NMR還被用于食品的真?zhèn)舞b定和品質(zhì)控制，通過比較樣品的NMR圖譜，可以有效識(shí)別食品中的摻假成分或檢測(cè)食品變質(zhì)。例如，在橄欖油的真?zhèn)舞b定中，NMR技術(shù)能夠識(shí)別出摻雜的低價(jià)植物油，保證產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。此外，NMR技術(shù)在研究食品中的復(fù)雜生物大分子，如蛋白質(zhì)和多糖結(jié)構(gòu)方面，也顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過提供分子層面的信息，NMR有助于理解食品成分的功能性質(zhì)和食品加工過程中的結(jié)構(gòu)變化。

2.6 紅外光譜技術(shù)和近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用

紅外光譜（Infrared，IR）和近紅外光譜（Near Infrared，NIR）應(yīng)用在食品分析領(lǐng)域中，為快速、無損的成分分析和質(zhì)量控制提供了有效手段。物質(zhì)分子振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)吸收特定波長的紅外光和近紅外光，不同化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同的吸收特征，IR和NIR技術(shù)基于此識(shí)別和量化食品成分。紅外光譜技術(shù)尤其擅長于檢測(cè)食品中的有機(jī)成分，如脂肪、蛋白質(zhì)、水分和碳水化合物等。例如，在乳制品分析中，IR可用于快速測(cè)定乳中蛋白質(zhì)、脂肪和乳糖的含量，而在谷物和油料作物分析中，IR技術(shù)可用于評(píng)估蛋白質(zhì)和油脂含量以及監(jiān)測(cè)作物的品質(zhì)。NIR技術(shù)覆蓋了更寬的波長范圍，因其穿透力更強(qiáng)，適用于整體樣品的分析，無須復(fù)雜的樣品處理[5]。NIR在食品行業(yè)中被廣泛應(yīng)用于快速篩選和品質(zhì)控制，如評(píng)估肉類的脂肪含量、水果和蔬菜的成熟度以及面粉和烘焙產(chǎn)品的品質(zhì)。此外，NIR技術(shù)在檢測(cè)食品中的水分含量方面特別有效，這對(duì)于控制食品加工和儲(chǔ)存過程中的品質(zhì)至關(guān)重要。紅外和近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用不限于實(shí)驗(yàn)室分析，其快速、無損的特性使其適合于在線或現(xiàn)場(chǎng)分析，為食品加工和質(zhì)量控制提供了實(shí)時(shí)監(jiān)控的可能。通過設(shè)定特定的光譜數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食品成分的快速識(shí)別和定量，支持食品工業(yè)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。

2.7 實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術(shù)在食品分析領(lǐng)域中的應(yīng)用，為食品安全監(jiān)測(cè)和質(zhì)量控制提供了一種高效、靈敏的分子生物學(xué)方法。該技術(shù)通過擴(kuò)增目標(biāo)DNA序列，使得極少量的遺傳物質(zhì)也能被檢測(cè)到，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)食品中病原體、轉(zhuǎn)基因成分的快速準(zhǔn)確分析。在食品中病原體的檢測(cè)方面，實(shí)時(shí)PCR技術(shù)因其高靈敏度和特異性，能夠在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確識(shí)別和定量食品樣品中的細(xì)菌、病毒和真菌等微生物。這對(duì)于食品加工過程中的衛(wèi)生控制、食品貯存以及最終產(chǎn)品的安全性評(píng)估具有重要意義。轉(zhuǎn)基因成分的檢測(cè)是實(shí)時(shí)PCR技術(shù)的另一重要應(yīng)用領(lǐng)域。隨著轉(zhuǎn)基因食品在全球范圍內(nèi)的廣泛種植和流通，確保這些產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)準(zhǔn)確性和符合各國規(guī)定成為一個(gè)挑戰(zhàn)。實(shí)時(shí)PCR可以對(duì)特定的轉(zhuǎn)基因進(jìn)行高度特異性的檢測(cè)和定量，為轉(zhuǎn)基因成分的監(jiān)測(cè)和標(biāo)識(shí)提供了科學(xué)依據(jù)。此外，實(shí)時(shí)PCR在食品的物種鑒定中也顯示出其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)特定物種的DNA序列進(jìn)行擴(kuò)增和檢測(cè)，該技術(shù)能夠有效區(qū)分和鑒別食品成分中的不同物種，對(duì)于防止食品摻假、確保產(chǎn)品標(biāo)簽的真實(shí)性具有重要作用。實(shí)時(shí)PCR技術(shù)的快速、靈敏和高通量特點(diǎn)使其成為食品安全和質(zhì)量控制中不可或缺的工具。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)擴(kuò)增過程中的熒光信號(hào)變化，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)DNA的定量分析，進(jìn)一步提高了食品檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率[6]。

2.8 電化學(xué)傳感器技術(shù)的應(yīng)用

電化學(xué)傳感器在食品分析領(lǐng)域中的應(yīng)用，為檢測(cè)食品安全和質(zhì)量提供了一種高靈敏度、快速響應(yīng)的方法。該技術(shù)基于電化學(xué)反應(yīng)原理，能夠?qū)⒒瘜W(xué)信息轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的電信號(hào)，適用于檢測(cè)食品中的多種化學(xué)物質(zhì)，包括有害物質(zhì)、營養(yǎng)成分和添加劑等。在食品安全監(jiān)測(cè)中，電化學(xué)傳感器特別適合于追蹤和定量食品中的有害物質(zhì)，如重金屬離子、殘留農(nóng)藥和食品添加劑。通過特定的電極材料和表面改性技術(shù)，電化學(xué)傳感器能夠?qū)μ囟ǚ治鑫锉憩F(xiàn)出高度的選擇性和靈敏度，即使在復(fù)雜的食品中也能進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。對(duì)于營養(yǎng)成分的分析，電化學(xué)傳感器能夠用于定量測(cè)定食品中的維生素、糖分、氨基酸和脂肪酸等，有助于食品加工和質(zhì)量控制，確保食品營養(yǎng)成分的標(biāo)簽準(zhǔn)確性。此外，電化學(xué)傳感器在食品中微生物檢測(cè)方面也顯示出潛力。通過與生物識(shí)別元件（如抗體和核酸探針）的結(jié)合，可以構(gòu)建生物傳感器，專門針對(duì)食品中的病原體和腐敗微生物進(jìn)行快速檢測(cè)，為食品安全監(jiān)控提供了有效工具，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)食品污染的早期警告。電化學(xué)傳感器的小型化和便攜性使其非常適合于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，為食品產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)提供了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的可能。通過這種方式，可以及時(shí)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，采取控制措施，避免污染事件的發(fā)生。

3 結(jié)語

在當(dāng)今社會(huì)，隨著人們對(duì)食品安全和營養(yǎng)價(jià)值的日益關(guān)注，食品分析與檢測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步顯得尤為重要。通過采用先進(jìn)的分析儀器和方法，如高效液相色譜、氣相色譜和質(zhì)譜等，分析人員能夠更準(zhǔn)確、更高效地評(píng)估食品成分，從而確保食品的質(zhì)量安全。這些技術(shù)的應(yīng)用大大提高了檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性，即使是微量的有害物質(zhì)也能被準(zhǔn)確識(shí)別和量化。此外，現(xiàn)代食品分析技術(shù)的發(fā)展不僅有助于預(yù)防食品污染事件的發(fā)生，還支持了食品工業(yè)的健康發(fā)展，提高了公眾對(duì)食品安全的信心。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，食品分析與檢測(cè)將繼續(xù)在保護(hù)消費(fèi)者健康和促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮不可替代的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]米雪.食品檢測(cè)與現(xiàn)代分析儀器的應(yīng)用[J].中國食品工業(yè)，2021（21）：108-110.

[2]王一帆，董超凡.食品分析與檢測(cè)過程中現(xiàn)代儀器的應(yīng)用[J].現(xiàn)代食品，2018（21）：135-136.

[3]吳延立.儀器分析法在食品檢測(cè)分析中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代食品，2020（5）：120-121.

[4]周潔.儀器分析法在食品檢測(cè)分析中的應(yīng)用[J].名城繪，2019（4）：226-226.

[5]楊波，王立石，李可人.儀器分析法在食品檢測(cè)分析中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代食品，2019（22）：98-99.

[6]秦臻.儀器分析方法在食品檢測(cè)分析中的應(yīng)用[J].大科技，2019（23）：283.

作者簡(jiǎn)介：朱萬超（1994—），男，江西贛州人，本科，助理工程師。研究方向：食品分析與檢測(cè)。