食品中化學(xué)成分檢測(cè)問題及應(yīng)對(duì)策略研究

摘 要：隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展，食品添加劑和農(nóng)藥、獸藥的使用越來越廣泛。為確保食品安全，需要提升食品中化學(xué)成分的檢測(cè)能力。本文探討了食品中常見化學(xué)成分及其用途，分析了當(dāng)前檢測(cè)方法的技術(shù)難點(diǎn)，并提出了優(yōu)化策略。研究發(fā)現(xiàn)，樣品前處理技術(shù)的局限性、檢測(cè)方法靈敏度不足以及基質(zhì)效應(yīng)干擾是主要問題。通過優(yōu)化前處理流程、開發(fā)高靈敏度檢測(cè)技術(shù)和建立基質(zhì)效應(yīng)校正模型，有望提高檢測(cè)準(zhǔn)確性，保障食品安全。

關(guān)鍵詞：食品安全；化學(xué)成分檢測(cè)；技術(shù)難點(diǎn)；應(yīng)對(duì)策略

Research on the Problems and Countermeasures of Chemical Composition Detection in Food

XUE Danlei， LI Huiting， LIANG Yanglan， CHEN Danhua

（Zhongjian Traceability South China Technical Services Co.， Ltd.， Shenzhen 518110， China）

Abstract： With the rapid development of the food industry， the use of food additives and pesticides， veterinary drugs is becoming increasingly widespread. To ensure food safety， it is urgent to enhance the ability to detect chemical components in food. This article explores common chemical components in food and their uses， analyzes the technical difficulties of current detection methods， and proposes optimization strategies. Research has found that the limitations of sample pretreatment techniques， insufficient sensitivity of detection methods， and interference from matrix effects are the main issues. By optimizing the pre-processing process， developing high-sensitivity detection techniques， and establishing a matrix effect correction model， it is expected to improve detection accuracy and ensure food safety.

Keywords： food safety; chemical composition testing; technical difficulties; response strategies

隨著我國(guó)食品工業(yè)的快速發(fā)展，食品添加劑和農(nóng)藥、獸藥的使用日益廣泛[1]。由于食品基質(zhì)復(fù)雜，化學(xué)成分種類繁多，檢測(cè)過程易受到各種因素的干擾，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度不高。因此，深入研究食品中化學(xué)成分檢測(cè)存在的問題，探究有效的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)保障食品安全、維護(hù)公眾健康具有重要意義。本文系統(tǒng)闡述食品中常見化學(xué)成分的用途、檢驗(yàn)方法，分析檢測(cè)過程的技術(shù)難點(diǎn)，并提出針對(duì)性的改進(jìn)措施，以期為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。

1 食品中常見化學(xué)成分及用途

食品中常見的化學(xué)成分種類繁多，其中具有特定功能性的化學(xué)成分，在食品加工過程中起著關(guān)鍵作用。在食品添加劑的使用方面，苯甲酸鈉作為一種防腐劑，可有效抑制食品中微生物的生長(zhǎng)繁殖，延長(zhǎng)食品保質(zhì)期；二氧化硫的抗氧化性能可明顯改善食品的感官品質(zhì)[2]。此外，化學(xué)成分還可通過改性作用，賦予食品特殊的理化特性。明膠與淀粉經(jīng)過交聯(lián)改性處理后，可形成具有流變學(xué)特性的復(fù)合凝膠體系，在乳制品、肉制品等食品中發(fā)揮增稠、穩(wěn)定的功效。在農(nóng)藥、獸藥的使用方面，為了保證食品原材料在生長(zhǎng)過程中免受蟲害和微生物的侵害，會(huì)廣泛使用農(nóng)藥和獸藥。殺蟲劑能夠有效防止害蟲對(duì)作物的危害，從而減少產(chǎn)量的損失；殺菌劑則用于防治由真菌、細(xì)菌引起的植物疾病，確保作物正常生長(zhǎng)。獸藥主要用于預(yù)防和治療家畜家禽的疾病，以提高養(yǎng)殖效率和保證動(dòng)物產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，食品中含有較低的礦物質(zhì)元素，這些礦物質(zhì)元素對(duì)人體健康非常重要，如鈣、鐵、鋅等礦物質(zhì)參與機(jī)體的新陳代謝過程，并維持神經(jīng)、內(nèi)分泌等系統(tǒng)的正常功能[2]。由此可見，食品中化學(xué)成分種類多、用途廣，因此深入研究其檢測(cè)方法對(duì)食品質(zhì)量安全監(jiān)管具有重要意義。

2 食品中化學(xué)成分檢驗(yàn)方法概述

食品中化學(xué)成分的檢驗(yàn)方法有很多，通常根據(jù)待測(cè)成分的類型和性質(zhì)選擇合適的方法。例如，對(duì)于防腐劑如苯甲酸鈉的檢測(cè)，常采用高效液相色譜法，該方法能夠準(zhǔn)確測(cè)定樣品中防腐劑的含量。二氧化硫及其衍生物可通過分光光度法測(cè)定，利用其在特定波長(zhǎng)下的吸收特性來定量。明膠和淀粉改性后的復(fù)合凝膠體系可以通過流變學(xué)分析來評(píng)估其物理特性，而其化學(xué)成分則可通過紅外光譜法進(jìn)行鑒定。對(duì)于農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)因其高靈敏度和高選擇性成為首選方法之一。在獸藥殘留分析中，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法因其能同時(shí)檢測(cè)多種藥物而被廣泛應(yīng)用[3]。至于食品中的礦物質(zhì)元素，如鈣、鐵、鋅等，則可通過原子吸收光譜法或電感耦合等離子體質(zhì)譜法進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。每種檢測(cè)方法都針對(duì)特定類型的化學(xué)成分，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 食品中化學(xué)成分檢測(cè)問題

3.1 樣品前處理技術(shù)局限性

以水產(chǎn)品中孔雀石綠殘留檢測(cè)為例，由于水產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量高，脂肪易與目標(biāo)物結(jié)合，導(dǎo)致提取效率低，凈化過程易引入干擾物質(zhì)。此外，在進(jìn)行茶葉中農(nóng)藥多殘留檢測(cè)時(shí)，茶多酚等植物源性物質(zhì)易與農(nóng)藥形成絡(luò)合物，影響提取和凈化效果。盡管采用QuEChERS等快速前處理技術(shù)可在一定程度上改善提取和凈化效果，但針對(duì)某些特殊基質(zhì)或痕量分析時(shí)，現(xiàn)有的通用方法難以達(dá)到理想的回收率和重現(xiàn)性。另外，樣品中共存的同類物質(zhì)也對(duì)前處理方法提出更高要求。例如，在檢測(cè)牛奶中三聚氰胺時(shí)，樣品中存在天然的蛋白質(zhì)、咖啡因等氮含量高的化合物可產(chǎn)生嚴(yán)重基質(zhì)效應(yīng)，干擾目標(biāo)物的選擇性識(shí)別[4]。

3.2 檢測(cè)方法靈敏度不足

隨著食品安全要求的日益嚴(yán)格，對(duì)檢測(cè)方法的靈敏度也提出了更高要求。以食品接觸材料中雙酚A的檢測(cè)為例，塑料包裝材料在加工過程中可能殘留微量雙酚A，進(jìn)而通過遷移污染食品。然而，這一污染水平往往低于常規(guī)檢測(cè)方法的定量限，導(dǎo)致監(jiān)管部門難以準(zhǔn)確評(píng)估其潛在風(fēng)險(xiǎn)。類似地，在植物油中檢測(cè)苯并芘等多環(huán)芳烴時(shí)，由于油脂基質(zhì)的干擾以及目標(biāo)物含量極低，現(xiàn)有的液相色譜-熒光檢測(cè)法難以實(shí)現(xiàn)痕量分析，需要開發(fā)更高靈敏度的檢測(cè)手段。近年來，固相微萃取、分子印跡等樣品前處理技術(shù)的發(fā)現(xiàn)為提高檢測(cè)靈敏度開辟了新途徑，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨回收率不穩(wěn)定、基質(zhì)效應(yīng)明顯等問題。與此同時(shí)，隨著食品加工工藝的不斷創(chuàng)新，新的有害化學(xué)物質(zhì)不斷被發(fā)現(xiàn)，如何在復(fù)雜基質(zhì)中實(shí)現(xiàn)痕量檢測(cè)，是目前檢測(cè)技術(shù)的難點(diǎn)[5]。

3.3 基質(zhì)效應(yīng)干擾檢測(cè)結(jié)果

食品基質(zhì)的復(fù)雜性導(dǎo)致檢測(cè)過程面臨諸多干擾因素。在檢測(cè)蜂蜜中氯霉素殘留時(shí)，蜂蜜基質(zhì)中共存的大量糖類、氨基酸等物質(zhì)可能與氯霉素發(fā)生結(jié)構(gòu)類似的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有相似離子碎片的干擾物質(zhì)，進(jìn)而影響質(zhì)譜檢測(cè)的選擇性，這種由于食品基質(zhì)成分導(dǎo)致的背景干擾或假陽(yáng)性結(jié)果，被稱為基質(zhì)效應(yīng)。類似地，在果蔬制品中檢測(cè)鉛等重金屬時(shí)，樣品中的果膠、纖維素等大分子物質(zhì)會(huì)吸附目標(biāo)離子，導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)衰減，造成基質(zhì)抑制效應(yīng)。盡管采用基質(zhì)匹配、同位素內(nèi)標(biāo)等方法可在一定程度上消除基質(zhì)效應(yīng)的影響，但對(duì)于某些特殊食品而言，基質(zhì)組成的差異性使得通用校正方法失效，達(dá)不到消除基質(zhì)效應(yīng)的目的。此外，食品在加工、儲(chǔ)存過程中還可能發(fā)生物理化學(xué)性質(zhì)的改變，如脫水蔬菜在水合過程中會(huì)釋放出游離態(tài)的維生素，進(jìn)一步增加了基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的不確定性。

4 食品中化學(xué)成分檢測(cè)問題應(yīng)對(duì)策略

4.1 優(yōu)化樣品前處理流程

針對(duì)樣品前處理技術(shù)局限性問題，可從優(yōu)化提取凈化方法、開發(fā)專用純化介質(zhì)等方面入手。在茶葉農(nóng)藥殘留檢測(cè)中，可采取超聲輔助提取與低溫均質(zhì)技術(shù)相結(jié)合的策略，利用機(jī)械作用破壞茶多酚與農(nóng)藥的結(jié)合，提高農(nóng)藥殘留提取率。同時(shí)，采用氧化石墨烯基固相萃取柱對(duì)茶多酚進(jìn)行選擇性去除，減少基質(zhì)干擾。對(duì)于水產(chǎn)品中孔雀石綠的檢測(cè)，可研究溫控離子液體分散液液微萃取技術(shù)，利用離子液體與目標(biāo)物的特異性結(jié)合實(shí)現(xiàn)高效萃取，結(jié)合分子印跡固相萃取柱實(shí)現(xiàn)痕量分析。此外，針對(duì)牛奶中三聚氰胺檢測(cè)時(shí)蛋白質(zhì)干擾的問題，可設(shè)計(jì)多級(jí)凈化方案，如采用TiO2納米材料對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行選擇性吸附，結(jié)合高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)三聚氰胺的準(zhǔn)確定量。針對(duì)QuEChERS法存在基質(zhì)適用性差等問題，可以優(yōu)化提取液組成，引入緩沖體系調(diào)節(jié)pH值，有針對(duì)性地篩選分散劑和凈化劑，提高方法的普適性。

4.2 開發(fā)高靈敏度檢測(cè)技術(shù)

為了改善現(xiàn)有檢測(cè)方法的靈敏度，需要開發(fā)新型高靈敏度檢測(cè)技術(shù)。在檢測(cè)食品接觸材料中雙酚A方面，可探究基于表面增強(qiáng)拉曼光譜的痕量分析方法。通過合理設(shè)計(jì)納米級(jí)貴金屬基底，在激光照射下形成局域表面等離子體共振效應(yīng)，增強(qiáng)雙酚A的拉曼信號(hào)，實(shí)現(xiàn)痕量水平的快速檢出。針對(duì)植物油中苯并芘的檢測(cè)，可研究液-液微萃取與毛細(xì)管電泳-熒光檢測(cè)聯(lián)用技術(shù)。利用離子液體作為萃取介質(zhì)，與油脂形成兩相體系，選擇性萃取苯并芘，再通過毛細(xì)管電泳進(jìn)行高效分離，結(jié)合在線熒光檢測(cè)實(shí)現(xiàn)靈敏檢測(cè)。此外，還可開發(fā)基于量子點(diǎn)、金屬有機(jī)框架等新型熒光探針，利用探針與目標(biāo)物的特異性識(shí)別，產(chǎn)生“關(guān)－開”型熒光響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)選擇性檢測(cè)。隨著免疫捕獲技術(shù)的發(fā)展，將樣品前處理與檢測(cè)過程集成化也是提高檢測(cè)靈敏度的重要途徑。例如，在檢測(cè)黃曲霉毒素方面，可構(gòu)建以適配體為識(shí)別元件的微流控芯片，將適配體修飾在微通道內(nèi)壁，樣品通入后與目標(biāo)物特異性結(jié)合，再采用電化學(xué)信號(hào)放大策略實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測(cè)。同時(shí)，注重強(qiáng)化物理信號(hào)與生物特異性識(shí)別相結(jié)合，如靜電紡絲法制備分子印跡聚合物（Molecular Imprint Polymer，MIP）納米纖維，可顯著增大MIP比表面積，有利于提高檢測(cè)靈敏度。

4.3 建立基質(zhì)效應(yīng)校正模型

基質(zhì)效應(yīng)作為影響食品檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素，急需建立系統(tǒng)的校正模型才能有效消除基質(zhì)效應(yīng)。在檢測(cè)蜂蜜中氯霉素時(shí)，可選擇高分辨質(zhì)譜技術(shù)，利用其在精確質(zhì)量數(shù)檢測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基質(zhì)干擾物的有效區(qū)分，提高檢測(cè)選擇性。在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，可采用多元統(tǒng)計(jì)分析方法，如主成分分析、偏最小二乘法等，綜合考慮各種基質(zhì)效應(yīng)來源，建立化學(xué)計(jì)量學(xué)模型，校正檢測(cè)結(jié)果。對(duì)于果蔬制品中重金屬的檢測(cè)，可在前處理階段采用基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)，利用萃取劑與基質(zhì)組分的選擇性結(jié)合作用，有效降低基質(zhì)抑制效應(yīng)。也可嵌入基于響應(yīng)面法的多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察萃取劑種類、pH值、溫度等因素對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的影響，優(yōu)化萃取條件，構(gòu)建基質(zhì)效應(yīng)－檢測(cè)響應(yīng)量化關(guān)系模型。針對(duì)食品加工過程引入的潛在基質(zhì)干擾問題，可開展食品組分－目標(biāo)物－檢測(cè)信號(hào)的三元作用機(jī)制研究，探究加工過程中基質(zhì)組成動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，建立基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基質(zhì)效應(yīng)預(yù)測(cè)模型，指導(dǎo)檢測(cè)方案的優(yōu)化。此外，還可發(fā)展基于同位素示蹤的絕對(duì)定量分析方法，通過同位素內(nèi)標(biāo)對(duì)基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。

5 結(jié)語

本文系統(tǒng)分析了食品中化學(xué)成分檢測(cè)過程中存在的主要問題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)策略。通過優(yōu)化樣品前處理流程，開發(fā)高靈敏度檢測(cè)技術(shù)，以及建立基質(zhì)效應(yīng)校正模型，可以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。優(yōu)化樣品前處理流程，如超聲輔助提取、溫控離子液體分散液液微萃取等方法，可以有效減少基質(zhì)干擾，提升檢測(cè)效率。開發(fā)基于表面增強(qiáng)拉曼光譜、量子點(diǎn)熒光探針等新型高靈敏度檢測(cè)技術(shù)，有助于改善現(xiàn)有技術(shù)的靈敏度，檢測(cè)出痕量有害物質(zhì)。此外，建立系統(tǒng)的基質(zhì)效應(yīng)校正模型，綜合利用高分辨質(zhì)譜、多元統(tǒng)計(jì)分析和同位素示蹤等技術(shù)，可以有效消除基質(zhì)干擾，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在未來的檢測(cè)工作中，可以繼續(xù)研究和開發(fā)新型檢測(cè)材料和技術(shù)，不斷提升檢測(cè)手段的靈敏度和可靠性。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的推廣和實(shí)施，確保食品安全監(jiān)管的有效性。持續(xù)創(chuàng)新和完善檢測(cè)方法是保障食品質(zhì)量安全、維護(hù)公眾健康的關(guān)鍵。

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