仪器分析 高效液相色谱法在食品检测当中的应用

高效液相色谱法在食品工业上的应用 摘要：综述了近年来高效液相色谱在食品工业上的应用。这些应用包括食品中糖类、蛋白 质、维生素等营养物质的测定、食品添加剂定性定量测定以及食品中残留的农药、兽药等 污染物的测定。 关键词：食品分析；高效液相色谱法 食品是人类生活中不可缺少的必需品。各种食品具有不同的特性和营养成分,直接关系 人体的健康。在食品生产过程中往往需要添加防腐剂、抗氧化剂、人工合成色素、甜味剂、 保鲜剂等化学物质,它们的含量过高对人体健康不利。此外食品在生产、包装和运输过程中 可能会被化学物质污染,如发生农药残留、兽药残留等,危害人体健康。因此食品分析的重要 性日益显著。 在食品分析中应用较广泛的是高效液相色谱法(HPLC) 。因此广泛应用于食品、生物、 医药、环境等方面,为食品工业中原材料筛选、生产过程中质量控制、成品质量检测等提供 了有效的分析手段。 1 食品中营养成分的分析 11 糖类的分析 糖的含量是食品质量控制的一个指标。由于糖的结构特殊及其本身不含强紫外和荧光 吸收的官能团,一般采用示差折光检测器检测,但该检测器灵敏度较低,对糖的检测限一般在 微克级水平,且不能使用梯度洗脱,使糖的分离测定受到一定限制，对糖类物质的检测已报道 多种方法，如高效液相色谱法、气相色谱法、纸层析法及酶法等 1。其中气相色谱法是测 定糖及酸类物质较常用的方法，但因糖类物质沸点高，不易气化而需对其进行衍生化处理， 方法繁琐且易产生误差 2；纸层析法灵敏度较低，操作过程繁琐，定量困难，难以满足检 测需求；酶法进行样品测定时常受微生物培养基成分的干扰，且用该法对乳糖测定需先将 其还原为单糖再进行，样品处理较复杂，易产生误差；高效液相色谱法(high pressure liquidchromatography，HPLC) 用于测定糖类物质，可快速、准确、可靠的对样品组分进行 定性或定量检测，样品处理方法简单、快速 【3】 。 12 食品中蛋白质的分析 蛋白质是由几十到几千个氨基酸分子借助肽键和二硫键相互连接的多肽链,相对分子质 量达 104106,而且在溶液中的扩散系数比较小,粘度大,易受外界温度、pH、有机溶剂的影 响而发生变性,并引起结构改变。这些特性使它们的色谱分离行为远非理想情况,给其 HPLC 分离带来了实际困难。因此蛋白质的分离和分析问题至今仍是具有挑战性的课题。目前,主 要采用灌注色谱对蛋白质进行分离,根据灌注色谱的种类可分为以下 4 种:灌注反相色谱,灌 注离子交换色谱,灌注疏水色谱,灌注亲合色谱。 13 有机酸的测定 食品中有机酸和酸味剂是食品酸味和鲜味的重要成分,也对食品的防腐保鲜起重要作用。 食品中的有机酸主要有乙酸、乳酸、丁二酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸等,少量存在的有机 酸还有甲酸、顺丁烯二酸、马来酸、草酸等。 HPLC 分析有机酸不仅简便快速,而且选择性好,准确度高。用 HPLC 法检测食品中的有 机酸,一般用反相 C18 柱进行分离 ,流动相为磷酸盐缓冲溶液 ,磷酸调 pH 至 215219 ,常用的 磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵等。 2 HPLC 在食品中的各种添加物质检测中的应用 食品添加剂，指为改善食品品质和色 香味以及防腐保鲜和加工工艺的需要而加入食品 的人工合成或者天然物质 主要分为防腐剂甜味剂天然或人工合成色素抗氧化剂香精香料等 天然食品添加剂一般对人体无害，但目前所使用的绝大多数是化学合成添加剂，有的具有 一定的毒性，如不加以限制使用，对人体健康会产生危害 因此，测定食品中添加剂的含量 以控制其使用量，对保证食品质量保障人民健康具有十分重要的意义。 食品中的防腐剂主要有苯甲酸、山梨酸和对羟基苯甲酸的甲酯、乙酯、丙酯等;抗氧化 剂有 2、62 二叔丁基甲酚(BHT) 、叔丁基对羟基苯甲醚(BHA) 、2，6-2 二叔丁基对苯二酚 (TBHQ)和 2 ,4 ,5-2 三羟基苯丁酮(THBP) 等;甜味剂主要有糖精钠(SA) 、乙酰磺胺酸钾( 安赛 蜜,AK) 、天门冬酰苯内氨酸甲酯(甜味素,ASP) ;人工合成色素有柠檬黄、苋菜红、胭脂红、 日落黄、咖啡因等。它们都可用高效液相色谱法进行定性定量测定。 3 食品中激素的测定 激素是由内分泌腺和散在其它器官的内分泌细胞所分泌的微量生物活性物质,它有调节、控 制组织器官生理活动和代谢机能的作用。激素在动物和人体内正常时含量甚微,但作用很大。 在食用组织中尽管含量很少,一旦进入人体,将对人体产生很大影响。残留于动物性食品中的 激素常为性激素,人食用这种有性激素残留的食品后,会导致体内性激素含量增加,当性激素 超过人体正常水平时,会破坏机体的正常生理平衡而呈现不良后果。对儿童的影响比对成人 的影响更显著。因此对食品中激素残留的测定方法的研究十分重要。 4 HPLC 在联合检测当中的应用 随着人们对检测技术要求的提高，往往需要 HPLC 联合其他技术手段同时检测，以达到更 高效和更灵敏的检测效果 液相色谱 串联质谱法就是其中常用的一种，它分析速度快，分 离能力高，选择性强. 宋欢等采用超高效液相色谱-电喷雾串联质谱法同时测定了坚果中抗蚜威等 18 种氨基甲 酸酯类的农药残留，HSS 色谱柱（50mm*2.1mm ） ，流动相乙腈-10mmol/L 醋酸氨，梯度 洗脱，电喷雾电离，正离子扫描，选择性离子监测，加标回收率 70.16%89.23% ，RSD 在 1.754.65%之间. 胡贝贞等建立了液相色谱串联质谱测定了小麦中 9 种氨基甲酸酯类农 药的检测方法，色 谱 柱 为 ZORBAX EclipseXDB-C8（5um,150mm4.6mm） ，流动相为 甲醇 醋酸胺溶液（ 5mmol/L） ，梯度洗脱，流速 0.3mL/min ，柱温 20 ，正离子模式电 喷雾接口 ，加标回收率在 65.48%109.38%之间，RSD 为 1.25%8.28% 5 HPLC 在食品中农药和兽药残留检测中的应用 分析食品中尤其是水果和蔬菜中的农药残留十分重要,因为它与人类生活息息相关。 HPLC 是分离分析热不稳定和难挥发性化合物的有效方法。 大量农药的施用，造成农药的污染问题，对人体健康形成严重的威胁。目前所使用的 农药，有一些在比较短的时间内可通过生物体降解为无害的物质，而一些有机磷农药具有 高毒性，有机氯类农药难以降解。苯甲酰脲类农药属于昆虫生长调节剂类的杀虫剂，通过 抑制几丁质的合成，昆虫幼虫蜕皮时不能形成新的表皮，导致虫体畸形死亡。这是一类新 型杀虫剂，具有高效、选择性强、保护天敌、对环境安全等特点，如除虫脲、氟铃脲、氟 苯脲等。氨基甲酸酯类是我国使用较广泛的农药种类之一，具有低毒、高效、分解快、选 择性强、残留期短等特点，如西维因和抗蚜威等。 高效液相色谱法是常用来测定沸点高和热稳定性差的农药残留，使用的色谱分析柱常 为 C18 或 C8，常用的检测器有紫外检测器、二极管阵列检测器、荧光检测器以及极具应用 潜力的蒸发光散射检测器(ELSD)。荧光检测器当前应用较质监园地多，根据氨基甲酸甲酯 类农药在碱性条件下易产生甲胺，甲胺与苯二醛反应能产生高灵敏度荧光的特点，可用柱 后衍生法、荧光检测器测定氨基甲酸酯类农药残留量。 测定蔬菜中苯甲酰脲类农药残留量的报道较多。何红梅等建立了高效液相色谱法分离， 紫外检测器检测同时测定蔬菜中除虫脲、氟铃脲、氟苯脲等 7 种苯甲酰脲类残留量的方法， 色谱柱为 SunFireTMC18（250 mm4.6 mm.i d.,5 m） ，柱温为室温，检测波长为 260 nm，同时分离的农药种类多，但需梯度洗脱，对仪器要求较高。丁慧瑛等建立了同时测定 蔬菜中除虫脲等 11 种苯甲酰脲农药残留的液相色谱- 串联质谱分析方法，C18 柱分离， 甲醇- 0.005 mol/L 醋酸铵溶液为流动相梯度洗脱，电喷雾负离子模式离子化，三重四极杆 质谱测定，方法回收率为 69%109% ，所需仪器并不普及。苯甲酰脲类农药中除虫脲和氟 铃脲的测定居多，胡敏等采用反相高效液相色谱法，C 18 色谱柱，甲醇- 水（7525）流动 相，254 nm 波长下用 DAD 检测器，测定除虫脲的含量。 6 小结 目前，HPLC 技术在食品安全中起着越来越重要的作用，为人们的食品安全带来了保障. HPLC 技术与其他技术的联用也越来越受到研究者的欢迎，相信在不久的将来 ，食品检测 技术将越来越精细，越来越高效. 1 段善海, 缪铭. 现代分析技术在酸奶研究中的应用J. 食品科学, 2006, 27(12): 854-857. 2 张英春, 董爱军, 杨鑫, 等. 高效液相色谱法测定蓝莓果浆糖的组成 和含量J. 食品科学 , 2009, 30(6): 229-231. 3 李 琦，张兰威，张英春等，高效液相色谱法测定发酵乳中的乳糖、葡萄糖和半乳糖 J 食品科学，2012,162（04） 4 周炜环，高效液相色谱法在食品检测中的应用J, 质监园地 ,2011, 5 杨大进，赵凯，方从进，防腐剂和甜味剂检测技术进展【J】 ，中国卫生榆验杂志， 2008,18（7）：1460-1462 6 乔坤云 HPLC 分析测定葡萄籽油中的维生素 A 和维生素 E(J) 仪 器仪表与分析监测，2002(3)：22-23 7王静，王丽荣，李红芸,蜜饯类食品中苯甲酸,山梨酸和糖精钠的测定 J 微量元素与健康 研究，2008 ，25(7) ：29-30. 【8】黄