仪器分析论文色谱在食品安全检测中的应用

仪器分析课程论文题目色谱在食品安全分析中的应用学生姓名叶祥专业班级化学工程与工艺学号1010441110院系化学与化工学院指导教师赵春玲完成时间2012年11月20日气相色谱技术在食品安全检测中的应用一、色谱技术特点和分类（1）特点色谱法为一种物理分离方法。起原理是利用混合物中各组分在两相中（一个相位固定相，另一个为流动相）不同程度地分布。流动相流经固定相，使各组分以不同速度移动，从而达到分离。（2)分类一操作形式、两相状态以及分离机理分类。○1以操作形式分类固定相装于柱内的色谱称为柱色谱，如气相色谱、高效液相色谱等；而固定相呈平面状的色谱称为平面色谱，如纸色谱、薄色谱等。○2以两相状态分类流动相为气体的色谱称为气相色谱，依固定相为吸附型和分配型又可分为气固色谱和气液色谱，后者为气相色谱中的主流；流动相位液体的色谱称为液相色谱；流动相为超临界流体的色谱，称为超临界流体色谱。○3以分离机理分类可分为吸附色谱、分配色谱、凝胶渗透色谱、亲和色谱和离子色谱等。（3）食品分析中应用色谱技术在食品分析中应用极为广泛，依目标物的物理化学性质而采取不同的色谱法。二、色谱技术在食品安全分析中的地位在样品前处理和测定中，有机分析主要采用各种色谱技术。作为样品前处理技术各种柱色谱是传统的净化技术，仍为最普遍应用的手段；基于液相色谱原理发展起来的固相萃取系列，已广泛应用于食品化学分析领域；免疫亲和色谱虽然有潜力，但尚待发展。此外，还有适合脂质食品样品净化的凝胶渗透色谱等。测定方法向多种类、多组分分析方法发展，其核心技术为色谱法。农药残留的检测以从单个化合物的检测发展到可以同时检测数十种甚至上百种化合物的多组分残留系统分析；兽药残留的检测也向此类分析发展。目前国际上最具有代表性的多组分残留分析方法主要是美国FDA的农药多组分残留分析方法。为了适用于不同基质样品的分析，将农药残留分析的主要步骤：样品的采集、制备、萃取、净化、浓缩、分析、确证等各步骤采用的不同方法建成不同的模块，根据样品及分析要求的不同，组合成不同的处理分析流程，从而建立起一个多组分残留检测选择检索程序的前处理技术平台，是复杂的技术流程简化且又有分析质量保证。鉴于某些化学污染物的高度危害和在环境和生物体内难降解性造成的在食品和人体蓄积，2001年5月被列为斯德哥尔摩公约规定限制或禁止的环境持久性有机污染物有十二种。其中3种为二噁英及其类似物（包括工平面多氯联苯），检测方法灵敏度要求为超痕量水平（10—12~~10—15g),需要用高分辨气相色谱—高分辨质谱分析，采用稳定性同位素稀释技术的严格质量控制手段。激素和特伦克罗等检测也从运动员兴奋剂检查领域向食品禁用兽药监控的确认技术发展，多环芳香烃类的亚硝基化合物两大类致癌的分析方法皆采用色谱法。此外，食品添加剂和保健食品中功能性成分分析也多为色谱法。上述分析是针对性的目标分析。对食品中未知毒物的研究，多在生物试验指导下，以各种色谱技术为分离手段，再以其他仪器分析技术来鉴定和测定。如杂环胺的发现，主要借助Ames致突发试验与HPLC相结合获得的物质，经波谱分析鉴定证实其结构。又如实用酵米面引起的十五中毒，经动物试验与一系列化学分离、鉴定，查明引起中毒的原因是酵米面黄杆菌产生的黄杆菌素；这里主要采用葡聚糖凝胶柱和C18反相柱色谱法分离、制备。以各种色谱/波普手段和同位素示踪技术相结合，进行农药杀虫双代谢毒理学研究，分离、鉴定代谢产物的结构，阐明其代谢途径，为制定食品中杀虫双最大残留限量（MRL）提供科学依据。三、气相色谱技术在食品安全检测中的应用目前,气相色谱技术在食品安全检测方面的应用主要包括:蔬菜、水果及烟草中的农药残留分析;畜禽、水产品中兽药残留及瘦肉精、三甲胺含量分析;饮用水中的农药残留及挥发性有机物污染分析;熏肉中的多环芳烃分析;食品中添加剂种类与含量分析;油炸食品中的丙烯酰胺分析;白酒中的甲醇和杂醇油含量分析;啤酒、葡萄酒和饮料的风味组分及质量控制分析;食品包装袋中有害物质及含量的检测分析;食用植物油中的脂肪酸组成分析等。1农药和其他药物残留与污染检测分析近年来,在蔬菜和水果中有机氯、有机磷农药残留和肉类、鱼类产品中的兽药残留已被社会广泛关注。目前,利用GC/ECD气相色谱检测有机氯农药残留,GC/NPD气相色谱检测有机磷和有机氮农药残留,GC/FPD气相色谱检测有机磷和有机硫农药残留等分析技术已经很成熟,例如,采用GC/MS技术可同时检测出100多种农药残留成分(图1、图2)。利用GC/ECD分析技术可对高丽人参中的有机氯农药残留进行准确分析检测;另外,胡彩虹等[1]采用GC/FID气相色谱检测出猪肉、鱼和虾中三甲胺的含量。2多环芳烃、添加剂及丙烯酰胺含量检测分析多环芳烃(PAHs)是一类重要的环境和食品污染物,目前已知的2～7环PAHs就有数百种,其中很多种具有致突变性和致癌性。加工食品中以烟熏和烧烤食品中的PAHs污染最为严重,而我国烟熏食品风味独特,为广大消费者所青睐,分析检测烟熏类食品中PAHs含量、了解我国烟熏类食品中PAHs的污染程度并制定相应的卫生标准有着重要的食品安全意义。采用GC/MS技术可迅速检测与分析常见的20多种PAHs(图3),其中在熏肉制品中利用GC/MS技术已检出9种PAHs污染。此外,还可以利用GC/FID气相色谱检测食品中山梨酸、苯甲酸等食品防腐添加剂含量,使用GC/ECD气相色谱检测油炸食品中的丙烯酰胺含量,使用GC/FID气相色谱测定面粉中过氧化苯甲酰的含量。3发酵饮料产品中风味组分的质量控制分析甲醇是白酒中主要有害成分,其来源是由原料和辅料中果胶内甲基酯分解而成。甲醇的毒性极强,尤其对视神经的毒性作用最大,人食入5g就会出现严重中毒,超过12.5g就可能导致死亡[3]。而杂醇油过量时也会对人体产生毒副作用,可使神经系统充血,引起头晕、头痛[4]。甲醇和杂醇油在氢火焰中化学电离可进行色谱检测,是采用GC/FID气相色谱检测白酒中甲醇及杂醇油含量的原理,使用GC/FID气相色谱对白酒进行质量控制,方法简便,快捷、准确。啤酒、葡萄酒和饮料中有许多挥发性化合物和风味物质,可以直接反映产品的质量状况,通过检测这些化合物在生产过程中的变化,可以控制在生产过程中的产品质量,确定发生在发酵酿造过程中影响饮料产品最终味觉和质量的关键问题。顶空进样的气相色谱分析(HS-GC)技术,是当今世界上应用最广泛的监控啤酒、葡萄酒等酿造发酵饮料产品质量的检测分析技术。采用HS-GC技术可监控啤酒中的硫化物等有害组分、有害色素及挥发性气体,从而对啤酒、葡萄酒等发酵饮料产品的生产进行适时安全检测与控制(图4)。例如,可以利用GC/FID技术对啤酒进行质量分析监控,快速、准确地检出啤酒中的杂醇油含量。4食品包装袋有害物质的检测人们在购买油分较高的食品时,往往用到塑料食品包装袋。塑料包装材料生产过程中,为增加塑料的可塑性和强度及提高其透明度,往往添加多种增塑剂,其中使用量最大、最普遍的是酞酸酯(邻苯二甲酸酯,PAEs)。酞酸酯在接触到食品中的油脂时,特别是在加热的条件下便会溶解出来,添加的酞酸酯含量越高,被溶出的数量越多[5]。大量的研究证实,酞酸酯对动物和人均有慢性毒性并包括生殖与发育毒性,具有致突变、致癌作用,是目前全球范围内最广泛存在的化学污染物之一。国内外关于酞酸酯在环境中分布的研究已较为深入[6-7],但酞酸酯通过各种途径污染食品的现象还没有引起足够的重视。利用GC/FID气相色谱技术可对塑料食品袋及包装食品中的5种酞酸酯,包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DE2HP)进行准确分离和检测。5食用油的浸油溶剂残留及脂肪酸组成分析目前国内生产植物食用油大多采用6号溶剂为萃取剂[8],而6号溶剂以C6～C8烷烃类化合物为主要成分,并含少量芳烃,长期接触这些物质会麻醉呼吸中枢,损伤皮肤屏障功能,损害周围神经和造血功能[9]。因此,加强对食用油生产过程中的浸出原油及成品油中的溶剂残留量的监控,有利于食用植物油加工环节的工艺控制,切实提高食用油的卫生和安全品质。国家标准规定以6号溶剂油为标准物配制标准溶液,以顶空气相色谱法(HS-GC)测定食用植物油中的残留溶剂。该方法能实现对C6～C8烷烃及芳香烃类化合物进行有效分离及检测。此外,采用GC/FID法还可以对食用植物油中的30多种脂肪酸的含量进行测定与分析,主要是检测分析能对人体的营养状况产生不良影响、具有抑制生长并引起甲状腺肥大等副作用的芥酸的含量(图5)。利用GC/FID能使30多种脂肪酸得到较好的分离,以便准确检出特定脂肪酸。四、展望近年来气相色谱技术的迅速发展使其在食品安全检测中被广泛应用,除了对上述食品中的有毒有害物质进行高分辨、快速、准确的检测外,还可以利用顶空进样对食用植物油中的残留溶剂进行检测,使用GC/ECD或GC/MS可对肉类食品中残留的氯霉素以及部分致病微生物进行检测,利用GC/FID可对食用焦糖色素中的4-甲基咪唑、食品中二噁英与多氯联苯、加碘食盐中的碘、膨化食品中氯丙醇类化合物、奶粉中硝酸盐以及保健食品功效成分DHA、ARA和EPA[10-12]等组分进行检测。相信随着色谱技术的发展,气相色谱技术可以结合其他检测技术在食品安全检测领域得到更好的应用,为广大人民群众把好食品质量安全关。参考文献:[1]胡彩虹,许梓荣.气相色谱法测定猪肉、鱼和虾中三甲胺的含量[J].食品科学,2001,22(5):62-64.[2]杨惠芬.食品卫生理化检验标准手册[M].北京:中国标准出版社,1997:577-578.[3]王斌,冯锡凯,马立明.气相色谱内标(环己烷)法测定蒸馏酒中甲醇、杂醇油含量[J].中国卫生检验杂志,2006,16(7):802-803.[4]KambiaK,DineT,GressierB,etal.High-performanceliquidchro2matographicmethodforthedeterminationofdi(2-ethylhexyl)phthalateintotalparenteralnutritionandinplasma[J].JChromatogrB,2001,755:297-303.[5]AGo’mez-HensM,AguilarC.Socialandeconomicinterestinthecontrolofphthalicacidesters[J].TrendsinAnalyticalChemistry,2003,22(11):847-857.[6]LiXJ,ZengZR,ChenY,etal.Determinationofphthalateacides2tersplasticizersinplasticbyultrasonicsolventextractioncombinedwithsolid-phasemicro-extractionusingcalix[4]arenefiber[J].Talanta,2004,63:1013-1019.[7]汪海峰,鞠兴荣,杨晓蓉,等.食用植物油中残留溶剂的高温顶空气相色谱分离与测定[J].食品科学,2006,27(2):235-238.[8]李艳梅.关于食用油脂中残留溶剂油对人体危害的探讨及对策[J].职业与健康,2001,17(6):46-47.[9]林秋萍,李克勤,贾斌,等.气相色谱法测定肌肉中氯霉素残留[J].食品科学,2004,25(11):245-247.[10]张明霞,庞建光,周建科.气相色谱法测定膨化食品中氯丙醇类化合物[J].食品科学,2004,25(3):147-149.[11]宋家玉,胡作林,唐勤俭.气相色谱法测定保健食品功效成分DHA和EPA[J].预防医学文献信息,2001,7(5):532-533.[12]徐剑宏,祭芳,陆琼娴,等.谷物真菌毒素的控制策略[J].江苏农业学报,2007,23(6):642-646.