化學(xué)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用分析

摘要：新形勢(shì)下，與新時(shí)代人民群眾對(duì)美好生活的需要相比，食品安全工作仍面臨不少問(wèn)題和困難。強(qiáng)化食品安全監(jiān)管，化學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品安全檢測(cè)中。在技術(shù)原理上，化學(xué)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中常用到色譜法、光譜法、波譜法和比色分析法。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，化學(xué)技術(shù)在農(nóng)藥殘留、獸藥殘留和食品添加劑中等安全檢測(cè)中優(yōu)勢(shì)明顯。

關(guān)鍵詞：化學(xué)技術(shù)食品安全檢測(cè)色譜法光譜法波譜法比色分析法

AnalysisoftheApplicationofChemicalTechnologyinFoodSafetyTesting

YANGCairong

LinfenVocationalandTechnicalCollege，Linfen，ShanxiProvince，041000China

Abstract：Underthenewsituation，comparedwithpeople'sneedsforabetterlifeinthenewera，foodsafetyworkstillfacesmanyproblemsanddifficulties.Inordertostrengthenfoodsafetysupervision，chemicaltechnologyiswidelyusedinfoodsafetytesting.Intermsoftechnicalprinciples，chemicaltechnologycommonlyuseschromatography，spectrometry，wave spectroscopyandcolorimetricanalysisinfoodsafetytesting.Inpracticalapplication，chemicaltechnologyhasobviousadvantagesinsafetytestingsuchaspesticideresidues，veterinarydrugresiduesandfoodadditives.

KeyWords：Chemicaltechnology;Foodsafetytesting;Chromatography;spectrometry;Wavespectroscopy;Colorimetricanalysismethod

民以食為天，食以安為先。實(shí)施食品安全戰(zhàn)略，切實(shí)把保障食品安全落實(shí)到行動(dòng)上，讓民眾吃的放心、安心，做好食品安全檢測(cè)工作是第一道防線。在食品安全檢測(cè)中，由于食品類型非常廣泛，檢測(cè)目錄亦有1563項(xiàng)（截至2023年9月）[1]之多。檢測(cè)食品中的農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、食品添加劑等，化學(xué)技術(shù)功不可沒(méi)?；瘜W(xué)技術(shù)基于物質(zhì)特定化學(xué)反應(yīng)特性和不同化學(xué)反應(yīng)之間的關(guān)系，用定量和定性方法分析目標(biāo)成分，具有操作過(guò)程簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)。隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，化學(xué)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用亦越來(lái)越廣泛。因此，研究化學(xué)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1化學(xué)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的原理闡述

1.1色譜法原理

色譜法是一種分離方法，根據(jù)混合物各組分流動(dòng)相和固定相的差異，隨著吸附力、流動(dòng)速度不同形成不同的色譜帶，再按照特定的色譜系統(tǒng)進(jìn)行樣品分析。雖然越來(lái)越多的無(wú)色無(wú)味組分在先進(jìn)的手段和儀器下，可以實(shí)現(xiàn)分離，早已超出了色譜法創(chuàng)始人茨維特（1906年）關(guān)于植物色素分離的范疇，但色譜法這個(gè)名字卻一直沿用至今。色譜法按照不同標(biāo)準(zhǔn)可以為很多類，按照兩相物理狀態(tài)分類，有氣相色譜、液相色譜、超臨界流體色譜等；按照固定相的形式分類，有薄層（平面）色譜、高分子膜（平面）色譜、毛細(xì)管（柱）色譜等；按照分離機(jī)制分類，有吸附色譜、分配色譜、分子排阻色譜、毛細(xì)管電泳等。

在食品安全檢測(cè)中，以氣相色譜法、高效液相色譜法、毛細(xì)管電泳等較為常用。其中，氣相色譜法是在液液分配色譜基礎(chǔ)上，測(cè)定氣化或能轉(zhuǎn)化成氣體的物質(zhì)，其優(yōu)勢(shì)為分析速度快、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣；高效液相色譜法，利用傳統(tǒng)液相柱色譜原理，引入高壓輸液泵、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等裝置，因此分離效能和靈敏度高，流動(dòng)相選擇范圍亦寬，但儀器設(shè)備上要求操作嚴(yán)格，費(fèi)用亦不低。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，氣相色譜、液相色譜等色譜法與質(zhì)譜法（物理分析法）組合，研究出了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-MS）等先進(jìn)儀器，應(yīng)用范圍廣，各自又有不同的性能特點(diǎn)。

1.2光譜法原理

光譜法基于物質(zhì)與輻射相互作用產(chǎn)生的輻射信號(hào)來(lái)進(jìn)行定性和定量分析，在該作用過(guò)程中，物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生能級(jí)之間的躍遷。光譜法根據(jù)不同的形式可以分成多種，按照波長(zhǎng)區(qū)域不同，分為紅外、可見(jiàn)光和紫光光譜；按照產(chǎn)生本質(zhì)，分為原子和分子光譜；按照產(chǎn)生方式不同，分為發(fā)射、吸收、散射光譜。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，又有更為細(xì)致的劃分，如發(fā)射光譜根據(jù)光譜區(qū)和激發(fā)方法不同，有g(shù)射線、X射線、原子、分子等光譜法。光譜法具有分析速度快，操作簡(jiǎn)便，靈敏度高，可同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)勢(shì)，但在定量分析時(shí)，要有一套結(jié)構(gòu)與組分與被分析樣品基本一致的標(biāo)準(zhǔn)樣品作為基準(zhǔn)。

在食品安全檢測(cè)中，以近紅外光譜法、紫外光譜法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法這四大光譜法最為常用。

1. 近紅外光譜法利用近紅外光照射，產(chǎn)生使物質(zhì)的原子分子能夠振動(dòng)遷躍的能量，并產(chǎn)生相互耦合作用，產(chǎn)生的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧，具有分析速度快、分析效率高、成本低且不損傷樣品的優(yōu)勢(shì)，但前期因?yàn)樾枰x取大量代表性樣品進(jìn)行建模分析，花費(fèi)時(shí)間成本比較高。
2. 紫光光譜法基于物質(zhì)吸收紫外線程度不同，使價(jià)電子和分子軌道上的電子發(fā)生躍遷，其靈敏度高且操作簡(jiǎn)單。
3. 原子吸收光譜法遵循透光強(qiáng)度與原子蒸汽厚度的朗伯定律關(guān)系，氣態(tài)原子在吸收一定波長(zhǎng)的光輻射后，外層的電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，在該過(guò)程中，入射光輻射的頻率等于原子中電子躍遷所需要的能量頻率時(shí)，外層電子將有選擇性地共振吸收一定波長(zhǎng)的入射輻射光，使入射輻射光減弱，其具有靈敏度高且精密度好的優(yōu)勢(shì)，但通常不能夠同時(shí)分析多個(gè)元素。
4. 熒光光譜法是一種光致發(fā)光的現(xiàn)象，即物質(zhì)受到光照射時(shí)，除了吸收某種波長(zhǎng)的光外，還會(huì)發(fā)射出比原來(lái)所吸收光的波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光。光致發(fā)光現(xiàn)象不止熒光，還有磷光。熒光物質(zhì)分子吸收入射光后，電子發(fā)生躍遷至最低振動(dòng)能級(jí)，再返回基態(tài)時(shí)發(fā)出熒光。熒光光譜法靈敏度高，相當(dāng)于單一的吸收光譜來(lái)說(shuō)，可根據(jù)激發(fā)光譜和發(fā)射光譜來(lái)分析鑒定，因此，具有較強(qiáng)的選擇性，其不足之處在于有些物質(zhì)本身不發(fā)熒光，具有共軛雙鍵體系化學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，才能利用其熒光特性來(lái)進(jìn)行分析鑒定。

1.3波譜法原理

波譜法作為檢測(cè)技術(shù)四大名譜之一，與色譜、光譜、質(zhì)譜（物理分析）在檢測(cè)特色和適用范圍上各有千秋。具體來(lái)說(shuō)，波譜法基于物質(zhì)在電磁波的照射下，引起原子核能級(jí)躍遷，吸收或散射某種波長(zhǎng)的光，從而被記錄下來(lái)。

在食品安全檢測(cè)中，以核磁共振波譜法（NMR）最為常用，顧名思義，基于原子核的磁共振現(xiàn)象，把原子核置于外加磁場(chǎng)中，并滿足一定外在條件才能產(chǎn)生。但并不是所有原子核都具有磁性，具有自旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，才帶有磁性，這種磁性在置于外加磁場(chǎng)時(shí)，才表現(xiàn)出來(lái)。因此，核磁共振波譜在應(yīng)用時(shí)，被測(cè)樣品不能含有鐵磁性和導(dǎo)電物質(zhì)。

1.4比色分析法

該方法經(jīng)常作為食品安全的快速檢測(cè)方法之一[2]，而被廣泛應(yīng)用，其原理為根據(jù)待測(cè)物質(zhì)的化學(xué)特性，使之與特定試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，通過(guò)比較顏色或吸光度值來(lái)進(jìn)行鑒定分析。在該過(guò)程中，要選擇適當(dāng)?shù)娘@色試劑，使之能夠與待測(cè)物質(zhì)反應(yīng)后形成有色物質(zhì)，然后再比較或測(cè)量有色物質(zhì)的顏色深度。因此，此種方法對(duì)化學(xué)反應(yīng)自身?xiàng)l件依賴性較強(qiáng)，要求反應(yīng)生成的有色物質(zhì)與顯色劑之間的顏色有差別，且顯色劑盡量只與待測(cè)物質(zhì)的組分發(fā)生反應(yīng)，盡量不與其他干擾組分反應(yīng)。

因此，在食品安全檢測(cè)中，化學(xué)比色分析法具有操作簡(jiǎn)單，結(jié)果顯示比較直觀的優(yōu)勢(shì)，特別是快速檢測(cè)中已經(jīng)應(yīng)用比較成熟，但此類方法由于需要發(fā)生顯色反應(yīng)，所以會(huì)破壞樣品，不能進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，只能用于抽樣檢測(cè)。例如：小米的染色檢測(cè)，選取樣品后，加入無(wú)水乙醇，研磨后取懸濁液，然后加入氫氧化鈉，觀察顏色變化，如果呈現(xiàn)橘紅色，則說(shuō)明小米用了姜黃素進(jìn)行染色。

2.化學(xué)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用

2.1農(nóng)藥殘留

《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中農(nóng)藥最大殘留限量》（GB2763-2021）農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)突破一萬(wàn)項(xiàng)，來(lái)呵護(hù)“舌尖上的安全”。農(nóng)藥在農(nóng)作物進(jìn)行除草、控高、脫葉、坐果等措施中均有可能用到。CCTV12在《平安365》（20130517）農(nóng)藥危機(jī)中，曾報(bào)道過(guò)一組數(shù)據(jù)，“我國(guó)每年農(nóng)藥用量337萬(wàn)噸，分?jǐn)偟?4億人身上，就是每個(gè)人2.4公斤！”長(zhǎng)期食用農(nóng)藥殘留超標(biāo)的農(nóng)副產(chǎn)品，可能會(huì)導(dǎo)致人類大腦功能紊亂，引發(fā)早老性癡呆、心腦血管病等疾病，可能會(huì)導(dǎo)致肝臟機(jī)能下降，引起肝臟病變。

檢測(cè)農(nóng)藥殘留可以用氣相色譜法[3]、氣-質(zhì)聯(lián)用法[4]、熒光光譜法[5]等化學(xué)技術(shù)，其中，氣相色譜法可以分離鑒定敵敵畏、乙酰甲胺磷等有機(jī)磷農(nóng)藥殘留，以及百菌清、三唑酮等有機(jī)氯農(nóng)藥殘留以及氯氰菊酯、溴氰菊酯等擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留，作為食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)最具有代表性的一種，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)步驟易懂，優(yōu)勢(shì)比較突出。熒光光譜法對(duì)農(nóng)藥殘留的快速檢測(cè)具有突出的高靈敏性和有利的時(shí)間標(biāo)度，且操作簡(jiǎn)單，對(duì)專業(yè)性要求低，隨著技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜二維熒光光譜圖基礎(chǔ)上，發(fā)展三維熒光光譜分析，基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為食品安全快速檢測(cè)提供了更多可能性。

2.2獸藥殘留

《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中獸藥最大殘留限量》（GB31650-2019）對(duì)獸藥最大殘留限量進(jìn)行了規(guī)定。獸藥在畜牧業(yè)中被廣泛用于治療畜禽疾病，若藥殘超標(biāo)，則隨家禽家畜糞尿排泄物排出，影響周圍土壤微生物、水生微生物的耐藥性。不僅如此，一些青霉素、四環(huán)素等抗菌性藥物能使人群發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)和變態(tài)反應(yīng)，甚至由于長(zhǎng)期食用藥殘畜禽產(chǎn)品，造成慢性中毒。作為食品安全檢測(cè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，獸藥殘留常見(jiàn)的有治療動(dòng)物皮膚感染、呼吸道感染的恩諾沙星超標(biāo)，涉及牛羊肉、蛋類和貝類、魚(yú)類等水產(chǎn)品；有治療畜禽細(xì)菌性疾病的氧氟沙星超標(biāo)，涉及烏雞、黃花魚(yú)、鱸魚(yú)等細(xì)類產(chǎn)品等。

檢測(cè)獸藥殘留，可以使用高效液相色譜法、高效液相色譜-質(zhì)譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法等化學(xué)技術(shù)，以及與免疫分析技術(shù)、生物傳感器等聯(lián)用技術(shù)[6]。其中，可以用高效液相色譜法檢測(cè)畜禽肉中的土霉素、四環(huán)素、金霉素等抗生素殘留；用高效液相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)氯霉素、合成類固醇類激素、糖皮質(zhì)類激素等化學(xué)藥品類殘留等等，檢測(cè)技術(shù)靈敏度高，準(zhǔn)確可靠。

2.3食品添加劑

《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB2760-2014）對(duì)食品添加劑進(jìn)行了規(guī)定。食品添加劑是為了改善食品品質(zhì)、色香味以及防腐，需要加入食品中的化學(xué)物質(zhì)或天然物質(zhì)，具有酸度調(diào)節(jié)、抗氧化、漂白、膨脹、著色、乳化、防腐、凝固、增稠等多種功能，若違禁、濫用以及超標(biāo)食用，可能會(huì)使人體慢性中毒，甚至產(chǎn)生致癌、致畸的危害。

檢測(cè)食品添加劑，可以使用高效液相色譜法[7]、比色法[8]等化學(xué)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。其中：高效液相色譜法可以將醋酸銨和甲酸作為流動(dòng)相，對(duì)糖精鈉、環(huán)己基氨基酸鈉等甜味劑進(jìn)行檢測(cè)，還可以對(duì)防腐劑、食用色素進(jìn)行檢測(cè)；比色法因?yàn)殪`敏度高、響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)，在食品安全快速檢測(cè)中備受青睞，最新研究的鈷錳混合金屬氧化物納米模擬酶，在無(wú)須過(guò)氧化氫的條件下比色檢測(cè)食品中的亞硫酸鹽。

3結(jié)語(yǔ)

化學(xué)技術(shù)在農(nóng)藥殘留、獸藥殘留和食品添加劑這些常見(jiàn)的食品安全檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。隨著科技的發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)亦不斷完善，檢測(cè)范圍更加寬泛，檢測(cè)效率更加快速，檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，如生物用化學(xué)發(fā)光、納米技術(shù)等更多新型、復(fù)合型檢測(cè)技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)，而化學(xué)技術(shù)的基本原理將變得更加豐富。

參考文獻(xiàn)

[1]食品安全標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測(cè)評(píng)估司.食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)目錄[EB/OL].（2023-09-28）[2024-01-12].http：//www.nhc.gov.cn/sps/s3594/202309/c359451fa15f4b3cab00c038333e81d2.shtml.

[2]姚玉靜，翟培.食品安全快速檢測(cè)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2019：10.

[3]張英明.氣相色譜法的原理及其在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品安全導(dǎo)刊，2021（35）：187-189.

[4]王雪，王盾，張姝娟，等.氣質(zhì)聯(lián)用法在測(cè)定40種農(nóng)藥殘留中的應(yīng)用[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，58（23）：171-175.

[5]張亞莉，顏康婷，王林琳，等.基于熒光光譜分析的農(nóng)藥殘留檢測(cè)研究進(jìn)展[J].光譜學(xué)與光譜分析，2021，41（8）：2364-2371.

[6]洪璐，劉書(shū)余，郭亞文，等.禽蛋和禽肉中獸藥殘留檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)獸藥雜志，2023，57（9）：77-86.

[7]孫熠，高翠.高效液相色譜法原理及在食品防腐劑檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品工業(yè)，2021（8）：42-43.

[8]張小碩.鈷錳混合金屬氧化物比色檢測(cè)食品中的亞硫酸鹽[D].陜西：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2022.