化學(xué)檢測(cè)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

張瀾

摘 要：化學(xué)檢測(cè)技術(shù)在食品安全領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。通過高效液相色譜、氣相色譜、質(zhì)譜等技術(shù)，可以準(zhǔn)確檢測(cè)食品中的殘留農(nóng)藥、獸藥、添加劑及其他潛在危害物質(zhì)，為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和監(jiān)管提供科學(xué)依據(jù)。隨著科技進(jìn)步，化學(xué)檢測(cè)方法不斷發(fā)展，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性、靈敏度和效率。本文綜述了化學(xué)檢測(cè)技術(shù)在食品安全中的應(yīng)用情況，分析了各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)，并探討了未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：食品安全；化學(xué)檢測(cè)技術(shù)；殘留物分析；高效液相色譜；氣相色譜；質(zhì)譜

Application of Chemical Detection Technology in

Food Safety Testing

ZHANG Lan

（Rizhao Quality Inspection Research Institute， Rizhao 276800， China）

Abstract： Chemical detection technology plays a vital role in the field of food safety. Through high-performance liquid chromatography， gas chromatography， mass spectrometry and other technologies， residual pesticides， veterinary drugs， additives and other potentially harmful substances in food can be accurately detected， providing scientific basis for risk assessment and supervision. With the advancement of science and technology， chemical detection methods continue to develop， improving the accuracy， sensitivity and efficiency of detection. This article reviews the application of chemical detection technology in food safety， analyzes the advantages and challenges of various technologies， and discusses future development trends.

Keywords： food safety; chemical detection technology; residue analysis; high performance liquid chromatography; gas chromatography; mass spectrometry

食品的安全性直接關(guān)系到公眾生命健康安全?；瘜W(xué)危害物如藥物殘留、農(nóng)藥、重金屬以及食品添加劑濫用等對(duì)食品安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此要對(duì)這類化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)和控制?；瘜W(xué)檢測(cè)技術(shù)因其高準(zhǔn)確性和可靠性，成為食品安全領(lǐng)域的重要工具。本文概述了化學(xué)檢測(cè)技術(shù)的基本原理、應(yīng)用現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)，并對(duì)其未來發(fā)展方向進(jìn)行展望。

1 食品安全問題概述

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)食品質(zhì)量安全提出了更高的要求，然而食品安全問題一直存在，危害食品安全的因素包括農(nóng)藥殘留、重金屬污染、生物污染、食品添加劑濫用等[1]。這些因素不僅會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害，也會(huì)影響社會(huì)秩序和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，建立有效的食品安全檢測(cè)和監(jiān)管體系，確保食品安全，對(duì)于維護(hù)人們身體健康和生命安全、保障社會(huì)和諧穩(wěn)定具有重要意義。

2 化學(xué)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于食品安全檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)

2.1 高靈敏度與準(zhǔn)確性

化學(xué)檢測(cè)技術(shù)如高效液相色譜（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、氣相色譜（Gas Chromatography，GC）和質(zhì)譜（Mass Spectrometry，

MS）等具有極高的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確性，在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。靈敏度高意味著能夠檢測(cè)到微量甚至極微量水平的目標(biāo)化合物，準(zhǔn)確性高則確保了檢測(cè)結(jié)果的可信度和可靠性。以高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)（High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry，HPLC-MS/MS）為例，其檢測(cè)限通?？傻椭羛pb（10-9）甚至ppt（10-12）水平，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了多數(shù)食品中有害物質(zhì)的最大殘留限量要求[1]。例如，氯氰菊酯類農(nóng)藥的殘留限量為ppb級(jí)，而HPLC-MS/MS技術(shù)對(duì)其檢測(cè)限可達(dá)fg（10-15）水平，足以滿足監(jiān)管需求。同時(shí)，通過離子化方式和特征離子掃描模式的選擇，儀器可高選擇性地鑒別和定量目標(biāo)分析物。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）在揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)方面同樣表現(xiàn)出卓越的靈敏度和選擇性，結(jié)合優(yōu)化的前處理方法和色譜分離條件，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)中目標(biāo)物的高效富集、分離和高靈敏度檢測(cè)，滿足監(jiān)管部門對(duì)絕大多數(shù)農(nóng)藥、獸藥、持久性有機(jī)污染物等的檢測(cè)要求。

2.2 寬泛的適用范圍

化學(xué)檢測(cè)技術(shù)所具有的寬泛適用范圍是其在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域不可或缺的重要優(yōu)勢(shì)之一。食品安全問題牽涉到農(nóng)藥、獸藥、重金屬、天然毒素、持久性有機(jī)污染物、食品添加劑等多種化學(xué)危害物，而化學(xué)檢測(cè)技術(shù)能夠覆蓋這些種類繁多的目標(biāo)物質(zhì)。例如，HPLC技術(shù)可用于檢測(cè)非揮發(fā)性和熱敏性化合物，如抗生素類獸藥殘留、啶蟲脒等農(nóng)藥殘留，同時(shí)也適用于分析營(yíng)養(yǎng)成分、食品添加劑等；GC技術(shù)則擅長(zhǎng)揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物的分離和檢測(cè)，可應(yīng)用于大部分農(nóng)藥殘留、持久性有機(jī)污染物的檢測(cè)。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化與可重復(fù)性

所謂標(biāo)準(zhǔn)化，是指檢測(cè)方法和操作流程具有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性和一致性。以氣相色譜檢測(cè)農(nóng)藥殘留為例，其通常基于食品安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法以及政府機(jī)構(gòu)發(fā)布的分析方法執(zhí)行，樣品前處理、儀器分析參數(shù)、數(shù)據(jù)解析等各個(gè)環(huán)節(jié)都有明確的規(guī)定和要求，實(shí)驗(yàn)步驟標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一[2]。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)方法經(jīng)過了廣泛的驗(yàn)證，具有較高的準(zhǔn)確度。如美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（Environmental Protection Agency，EPA）發(fā)布的GC-MS檢測(cè)多種農(nóng)藥殘留的標(biāo)準(zhǔn)方法，其單次和日間重復(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差控制在20%以內(nèi)，確保了結(jié)果的可靠性。

3 當(dāng)前食品安全檢測(cè)中的主要問題

3.1 檢測(cè)覆蓋范圍有限

盡管現(xiàn)有的化學(xué)檢測(cè)技術(shù)如高效液相色譜、氣相色譜和質(zhì)譜等能夠檢測(cè)多種危害物質(zhì)，但隨著科技的不斷進(jìn)步和消費(fèi)者需求的變化，食品中可能存在的新型污染物和潛在危害因子也在持續(xù)增多，這些新興風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)種類繁多、性質(zhì)復(fù)雜，現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)和方法可能無法全面覆蓋，從而導(dǎo)致檢測(cè)范圍存在局限性。以農(nóng)藥殘留為例，近年來不斷有新型高效低毒農(nóng)藥問世，這些新農(nóng)藥具有分子結(jié)構(gòu)新穎、生物活性高等特點(diǎn)，現(xiàn)有的分析方法可能無法檢測(cè)或存在較高的檢測(cè)盲區(qū)。同時(shí)一些新型污染物如內(nèi)分泌干擾物質(zhì)、納米材料等，其潛在的食品安全風(fēng)險(xiǎn)尚未完全探明，針對(duì)性的檢測(cè)方法也有待開發(fā)和完善。此外，一些新興食品加工技術(shù)和新型食品原料的應(yīng)用也給檢測(cè)帶來挑戰(zhàn)，如高壓、微波等新型加工技術(shù)可能引入新的危害物質(zhì)，而一些新型植物蛋白等替代性原料的安全性亟待評(píng)估和監(jiān)控[3]。由于缺乏針對(duì)性的分析方法，這些新型食品產(chǎn)品中的風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)可能被忽視。

3.2 檢測(cè)成本與效率問題

化學(xué)檢測(cè)技術(shù)作為食品安全監(jiān)控的重要技術(shù)手段，必須具備較高的檢測(cè)效率以滿足大規(guī)模樣品快速篩查的需求。然而某些檢測(cè)流程較為復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)，影響了整體檢測(cè)效率。例如，液液萃取等傳統(tǒng)樣品前處理方法操作步驟多、用時(shí)長(zhǎng)，制約了分析通量的提高。先進(jìn)的化學(xué)檢測(cè)設(shè)備如液質(zhì)聯(lián)用儀、高分辨質(zhì)譜儀等價(jià)格昂貴，僅儀器購(gòu)置成本就高達(dá)數(shù)百萬元至上千萬元不等。同時(shí)這些儀器的運(yùn)行維護(hù)和配套實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也需要大量的經(jīng)費(fèi)投入。除硬件成本外，運(yùn)行這些高端分析設(shè)備需要專業(yè)技術(shù)人員，人力成本也不可忽視。因此，對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，先進(jìn)化學(xué)檢測(cè)技術(shù)的使用面臨較高的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在有限資源約束下，如何在檢測(cè)成本和檢測(cè)效率之間尋求平衡是當(dāng)前食品安全檢測(cè)所面臨的重大挑戰(zhàn)。通過檢測(cè)方法的優(yōu)化創(chuàng)新，提高分析效率，例如采用快速高通量的樣品前處理技術(shù)、自動(dòng)化在線檢測(cè)系統(tǒng)等，可降低人力和時(shí)間成本；積極探索先進(jìn)分析技術(shù)在中低端儀器上的應(yīng)用，開發(fā)低成本、高靈敏度的檢測(cè)方法，并建立實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)共享等機(jī)制，可降低整體檢測(cè)成本。

3.3 法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)滯后

法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)是保障食品安全的基石，然而目前這一領(lǐng)域的規(guī)范性文件往往滯后于現(xiàn)實(shí)需求，制約了食品安全監(jiān)管的效能，主要表現(xiàn)在以下方面。①現(xiàn)行法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的制定往往無法緊跟新型食品和新型風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)的發(fā)展速度。以新食品原料為例，法規(guī)對(duì)其定義、使用范圍及限量值等缺乏明確規(guī)定，監(jiān)管存在真空區(qū)。同理一些新興的食源性污染物如塑化劑、抗菌劑等，由于缺乏相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，其風(fēng)險(xiǎn)無法得到及時(shí)評(píng)估和控制。②不同國(guó)家和地區(qū)之間的食品安全標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，給跨境食品貿(mào)易和監(jiān)管帶來諸多障礙[4]。

4 化學(xué)檢測(cè)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的具體應(yīng)用

4.1 高效液相色譜在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

高效液相色譜作為一種高效、高選擇性的分離和定性定量分析技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于食品安全領(lǐng)域。HPLC利用小粒徑填料填充色譜柱、高壓梯度泵和高靈敏度檢測(cè)器，在液相條件下對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行分離和檢測(cè)。在藥物殘留分析中，HPLC可以精準(zhǔn)測(cè)定食品中抗生素、激素等獸藥殘留物質(zhì)。通過選擇合適的色譜柱、流動(dòng)相及檢測(cè)器，HPLC能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)中微量目標(biāo)物的高效分離和高靈敏度檢測(cè)，檢測(cè)限可低至ppb（10-9）甚至ppt（10-12）水平，常用的檢測(cè)器包括紫外、熒光、串聯(lián)質(zhì)譜等，其中串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)器具有極高的選擇性和結(jié)構(gòu)確證能力。

4.2 氣相色譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

氣相色譜是以氣體作為流動(dòng)相，利用毛細(xì)管色譜柱對(duì)混合物進(jìn)行高效分離，再由檢測(cè)器鑒定和定量分析的技術(shù)。GC具有高效分離能力、高靈敏度和熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于檢測(cè)揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物，在農(nóng)藥殘留檢測(cè)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。GC-MS是食品中農(nóng)藥殘留分析的主要手段，通過優(yōu)化液液萃取、固相萃取、QuEChERS等樣品前處理技術(shù)，可高效富集和凈化復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)農(nóng)藥，提高檢測(cè)靈敏度。

4.3 質(zhì)譜技術(shù)及其聯(lián)用方法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

質(zhì)譜是一種利用磁場(chǎng)或電場(chǎng)將離子按其質(zhì)荷比分離，并測(cè)量其相對(duì)豐度的分析技術(shù)。MS具有極高的選擇性、靈敏度和強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)確證能力，在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)結(jié)合了高效液相色譜的高效分離能力和質(zhì)譜的高靈敏度、高選擇性，已成為食品中添加劑、農(nóng)藥、獸藥、污染物等殘留物的主要檢測(cè)手段。質(zhì)譜常見的離子化方式包括電噴霧離子源和大氣壓化學(xué)離子源等[5]。質(zhì)量分析器則有三重四極桿、離子阱、飛行時(shí)間、軌道阱等多種形式，可根據(jù)不同需求選擇合適的類型。

4.4 樣品前處理技術(shù)的發(fā)展

傳統(tǒng)的液液萃取、固相萃取等技術(shù)雖然可行，但操作復(fù)雜、耗時(shí)耗力、使用大量有機(jī)溶劑等缺點(diǎn)影響了分析效率。近年來，各種高效快速前處理新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如分散固相萃取、基質(zhì)固相分散、QuEChERS等，通過簡(jiǎn)化操作步驟和減少溶劑用量，大幅提高了前處理效率。自動(dòng)化樣品前處理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步提高了分析通量，通過機(jī)械臂或自動(dòng)工作站實(shí)現(xiàn)上樣、萃取、凈化、衍生化等步驟的自動(dòng)化操作，可以極大地減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高樣品處理能力。

5 結(jié)語

綜上所述，化學(xué)檢測(cè)技術(shù)是確保食品安全的關(guān)鍵手段之一。隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和現(xiàn)有技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別和量化食品中的危害物，從而有效管理食品安全風(fēng)險(xiǎn)。未來，化學(xué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)注重提高自動(dòng)化水平、降低成本、縮短分析時(shí)間，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與法規(guī)監(jiān)管，構(gòu)建更全面的食品安全保障體系。此外，加強(qiáng)國(guó)際合作和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，對(duì)于應(yīng)對(duì)全球性食品安全挑戰(zhàn)同樣至關(guān)重要。

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