摘 要：本文闡述預(yù)包裝食品的分類與特點(diǎn)，以及液相色譜技術(shù)的基本原理與優(yōu)勢(shì)，探討液相色譜技術(shù)在預(yù)包裝食品安全檢測(cè)分析中應(yīng)用的主要制約因素，如流動(dòng)相兼容性不足、色譜峰分辨率不足、分析速度慢等，并從優(yōu)化流動(dòng)相配方與條件、改進(jìn)色譜柱材料與性能、開發(fā)高效快速分析方法等方面提出了解決對(duì)策，為提高預(yù)包裝食品液相色譜檢測(cè)效能提供參考。

關(guān)鍵詞：液相色譜；預(yù)包裝食品；安全檢測(cè)；高效分離

Application of Liquid Chromatography in Safety Detection and Analysis of Pre-Packaged Food

ZHANG Jie

（Jinan Food and Drug Inspection and Testing Center， Jinan 250100， China）

Abstract： This paper describes the classification and characteristics of prepackaged food， as well as the basic principles and advantages of liquid chromatography technology， and discusses the main constraints of the application of liquid chromatography technology in the safety detection and analysis of prepackaged food， such as insufficient mobile phase compatibility， insufficient chromatographic peak resolution， slow analysis speed， etc. Some solutions were put forward from the aspects of optimizing mobile phase formulation and conditions， improving column materials and properties， and developing efficient and rapid analytical methods， which provided reference for improving the detection efficiency of pre-packaged food.

Keywords： liquid chromatography; pre packaged food; security testing; efficient separation

近年來頻發(fā)的預(yù)包裝食品安全事件，引發(fā)了社會(huì)各界對(duì)預(yù)包裝食品安全問題的廣泛關(guān)注[1]。液相色譜技術(shù)作為一種高效、靈敏的分析檢測(cè)手段，在預(yù)包裝食品安全檢測(cè)中發(fā)揮著日益重要的作用。本文闡述預(yù)包裝食品的分類與特點(diǎn)，以及液相色譜技術(shù)的基本原理與優(yōu)勢(shì)，探討液相色譜技術(shù)在預(yù)包裝食品安全檢測(cè)分析中應(yīng)用的主要制約因素，并提出相應(yīng)的對(duì)策建議，為預(yù)包裝食品安全檢測(cè)工作提供參考。

1 預(yù)包裝食品的分類與特點(diǎn)

預(yù)包裝食品是指預(yù)先定量包裝或者制作在包裝材料、容器中的食品，包括預(yù)先定量包裝以及預(yù)先定量制作在包裝材料和容器中并且在一定量限范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的質(zhì)量或體積標(biāo)識(shí)的食品。根據(jù)《預(yù)包裝食品標(biāo)簽通則》（GB 7718—2011）的規(guī)定，預(yù)包裝食品可以分為定型包裝食品、非定型包裝食品、散裝食品和裹包食品等[2]。其中，定型包裝食品是指按照一定規(guī)格要求制作，具有固定形狀和特定包裝的食品，如罐頭、飲料等；非定型包裝食品是指采用非固定形狀包裝，其凈含量以質(zhì)量或體積表示的食品，如肉制品、熟食等；散裝食品則是指計(jì)量銷售的散裝狀態(tài)的食品。不同類型的預(yù)包裝食品在生產(chǎn)工藝、包裝材料、保質(zhì)期限等方面都有其特點(diǎn)。以薯片為例，其屬于定型包裝食品，采用擠壓成型、油炸等工藝制作而成，包裝材料多為鋁箔復(fù)合膜，具有阻隔性好、保香性強(qiáng)等特點(diǎn)，但保質(zhì)期相對(duì)較短。而真空包裝的臘腸等肉制品則屬于非定型包裝食品，其生產(chǎn)工藝涉及發(fā)酵、烘烤、煙熏等多個(gè)步驟，包裝材料需要具備良好的阻隔性和抗穿刺性，且真空包裝能夠有效延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期。預(yù)包裝食品的這些特點(diǎn)對(duì)于其安全檢測(cè)技術(shù)的選擇和應(yīng)用提出了更高的要求。

2 液相色譜技術(shù)的基本原理與優(yōu)勢(shì)

液相色譜技術(shù)的基本原理是利用待測(cè)物質(zhì)在流動(dòng)相和固定相之間分配系數(shù)的差異，通過多次分配達(dá)到分離的目的。在液相色譜分析過程中，進(jìn)樣器將樣品注入色譜系統(tǒng)，高壓泵將流動(dòng)相泵入色譜柱，在柱內(nèi)填料表面與流動(dòng)相之間，待測(cè)組分不斷重復(fù)著吸附解吸、分配富集的過程，由于各組分在兩相中的分配系數(shù)不同，導(dǎo)致其在色譜柱中的滯留時(shí)間不同，從而被分離開來，再由檢測(cè)器檢測(cè)，定性定量分析。以反相高效液相色譜為例，其固定相通常采用鍵合烷基如C18的硅膠填料，利用疏水作用力實(shí)現(xiàn)待測(cè)物的分離。流動(dòng)相則根據(jù)待測(cè)物的性質(zhì)選擇甲醇、乙腈等有機(jī)溶劑與水的混合物，通過優(yōu)化體系的極性梯度，改善色譜行為。液相色譜技術(shù)相較于其他分析技術(shù)，具有適用范圍廣、分離效率高和靈敏度好等優(yōu)勢(shì)[3]。

3 液相色譜技術(shù)在預(yù)包裝食品安全檢測(cè)分析中應(yīng)用的主要制約因素

3.1 流動(dòng)相兼容性不足

盡管液相色譜技術(shù)在預(yù)包裝食品安全檢測(cè)分析中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但其分析效能的發(fā)揮仍面臨諸多挑戰(zhàn)。其中，流動(dòng)相兼容性不足是一個(gè)關(guān)鍵制約因素。流動(dòng)相作為液相色譜分離過程的重要組成部分，其選擇與優(yōu)化對(duì)分離效果至關(guān)重要。然而，由于不同檢測(cè)對(duì)象的理化性質(zhì)差異顯著，對(duì)流動(dòng)相的類型、pH值、離子強(qiáng)度等參數(shù)要求不盡相同，導(dǎo)致建立一個(gè)通用的流動(dòng)相體系難度很大[4]。以植物源性食品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)為例，由于不同極性農(nóng)藥殘留分子在固定相上的保留機(jī)制不同，為實(shí)現(xiàn)分離往往需選擇甲醇-水、乙腈-水等不同體系。但基質(zhì)中共萃取物質(zhì)與流動(dòng)相不兼容時(shí)，易產(chǎn)生沉淀，堵塞色譜柱，影響分離效果。類似地，畜禽產(chǎn)品中獸藥殘留檢測(cè)也面臨流動(dòng)相兼容性不足的問題。樣品經(jīng)提取、凈化等前處理后，仍含有脂肪、蛋白質(zhì)等基質(zhì)干擾，選擇合適的流動(dòng)相組成與洗脫條件以去除這些干擾是一大難題。

3.2 色譜峰分辨率不足

液相色譜分析過程中，色譜峰分辨率不足會(huì)直接影響定性定量的準(zhǔn)確性，是限制其在預(yù)包裝食品檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)瓶頸之一。尤其是對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的同系物，如果不能獲得理想的色譜分離度，就難以實(shí)現(xiàn)可靠的檢測(cè)。以糖精鈉中三氯蔗糖的測(cè)定為例，由于其與糖精鈉的化學(xué)結(jié)構(gòu)高度相似，在常規(guī)C18色譜柱上二者的保留時(shí)間非常接近，出峰重疊嚴(yán)重，無法實(shí)現(xiàn)有效分離。即便采用質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，三氯蔗糖與糖精鈉的分子量相差僅一個(gè)氯原子，質(zhì)譜圖上的離子峰也難以區(qū)分。類似地，在豆制品中α-亞麻酸與亞油酸的檢測(cè)中也面臨出峰重疊的問題，二者的分子結(jié)構(gòu)僅雙鍵位置不同，導(dǎo)致色譜行為極為相似。針對(duì)這些結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)的分離檢測(cè)的關(guān)鍵在于優(yōu)選具有高柱效、強(qiáng)分離能力的填料，改善色譜系統(tǒng)的選擇性[5]。例如，采用五氯苯基硅膠鍵合固定相，利用大π電子體系增強(qiáng)與待測(cè)物的相互作用力，提高分離度[3]。但受限于填料表面化學(xué)鍵合技術(shù)，高選擇性固定相的制備成本較高。

3.3 分析速度慢

在當(dāng)前食品安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻的背景下，液相色譜技術(shù)雖然憑借高效分離、靈敏檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)在預(yù)包裝食品檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但其分析速度的限制卻日益凸顯。以植物源性食品中農(nóng)藥多殘留檢測(cè)為例，由于待測(cè)農(nóng)藥種類達(dá)數(shù)百種，采用常規(guī)液相色譜方法進(jìn)行逐一分析，耗時(shí)往往高達(dá)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天，難以滿足食品安全應(yīng)急檢測(cè)的時(shí)效性要求。類似地，畜禽水產(chǎn)品中獸藥殘留檢測(cè)也面臨檢測(cè)效率低下的問題，尤其是四環(huán)素類、喹諾酮類等禁用藥物。為實(shí)現(xiàn)對(duì)多組分的同時(shí)檢測(cè)，液相梯度洗脫時(shí)間需數(shù)十分鐘，嚴(yán)重制約了檢測(cè)通量[2]。造成分析速度慢的主要原因在于，為獲得理想的分離度，液相系統(tǒng)往往采用較小的粒徑填料和較長(zhǎng)的色譜柱，導(dǎo)致進(jìn)樣量受限，柱壓較高，洗脫時(shí)間延長(zhǎng)。此外，為抑制峰展寬，流速通常控制在毫升每分鐘級(jí)別，進(jìn)一步限制了分析速度。

4 提高液相色譜技術(shù)在預(yù)包裝食品安全檢測(cè)分析中應(yīng)用的對(duì)策

4.1 優(yōu)化流動(dòng)相配方與條件

針對(duì)流動(dòng)相兼容性不足的問題，可從優(yōu)化流動(dòng)相配方與選擇條件入手。①在選擇流動(dòng)相組成時(shí)，應(yīng)綜合考慮待測(cè)物的理化性質(zhì)，如極性、酸堿性、溶解度等，盡可能選用與目標(biāo)分析物兼容性好的有機(jī)溶劑。例如，在茶多酚檢測(cè)中，可選用乙腈-水體系構(gòu)建梯度洗脫，利用乙腈與茶多酚分子的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的π-π相互作用，減少峰拖尾，改善分離效果。②流動(dòng)相的pH值與離子強(qiáng)度對(duì)柱效也有重要影響。在食品添加劑如苯甲酸、山梨酸等的分析中，可通過向流動(dòng)相中加入醋酸銨緩沖鹽，并調(diào)節(jié)pH值至目標(biāo)物的等電點(diǎn)附近，抑制硅羥基的解離，減少分子間的靜電排斥作用，提高柱效。需要注意的是，過高的緩沖鹽濃度易產(chǎn)生沉淀，應(yīng)將其濃度控制在20 mmol·L-1以下[2]。此外，在復(fù)雜基質(zhì)樣品的分析中，除優(yōu)化流動(dòng)相體系外，樣品前處理提取凈化技術(shù)的改進(jìn)也不可忽視。例如，畜禽肉制品中β-受體激動(dòng)劑殘留檢測(cè)中，采用分子印跡固相萃取柱凈化，利用高度互補(bǔ)的空間結(jié)構(gòu)與官能團(tuán)，選擇性結(jié)合目標(biāo)物，去除脂肪、蛋白質(zhì)等干擾基質(zhì)，進(jìn)而減輕進(jìn)樣基質(zhì)效應(yīng)，提高目標(biāo)物與流動(dòng)相的兼容性。

4.2 改進(jìn)色譜柱材料與性能

為突破液相色譜檢測(cè)中色譜峰分辨率不足的局限，色譜柱材料與性能的改進(jìn)優(yōu)化是關(guān)鍵所在。近年來，以表面多孔型硅膠為代表的新型填料的開發(fā)備受關(guān)注。相較于傳統(tǒng)全多孔硅膠，這類填料粒徑分布更窄，比表面積更大，孔徑更均一，有利于提高柱效，改善峰形。例如，在黃酮類化合物的分析中，采用1.8 μm表面多孔硅膠填料，配合酰胺鍵合固定相，利用材料的高比表面積與親水性作用，實(shí)現(xiàn)了芹菜素、槲皮素等結(jié)構(gòu)相似異構(gòu)體的基線分離[3]。粒徑減小雖然有助于提升柱效，但也帶來了柱壓升高的問題。為此，填料表面可進(jìn)一步鍵合功能基團(tuán)如季銨鹽，形成雙電荷表面，增加分子間的靜電斥力，改善分離度的同時(shí)降低柱壓。在油脂氧化產(chǎn)物如反式脂肪酸、極性醛等結(jié)構(gòu)相近物質(zhì)的分離中，就采用了這種帶電表面填料，并取得了良好的效果。此外，對(duì)于結(jié)構(gòu)特殊的檢測(cè)對(duì)象，開發(fā)專用鍵合相色譜柱是提高選擇性的有效途徑。以茶葉中兒茶素、表沒食子兒茶素等結(jié)構(gòu)相似的兒茶素類化合物為例，常規(guī)C18柱很難實(shí)現(xiàn)理想的分離效果。通過在硅膠表面鍵合手性環(huán)糊精，利用其空腔內(nèi)疏水性與親水性的協(xié)同作用，對(duì)兒茶素類異構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了高效拆分[1]。

4.3 開發(fā)高效快速的分析方法

針對(duì)當(dāng)前液相色譜法在預(yù)包裝食品檢測(cè)中分析速度慢的問題，開發(fā)高效快速的新分析方法成為亟待突破的關(guān)鍵。近年來，以超高效液相色譜為代表的快速分離技術(shù)的興起，為加快多組分樣品的分離檢測(cè)提供了新思路。超高效液相色譜采用粒徑更小的填料，配合耐高壓的色譜系統(tǒng)，在保證分離度的同時(shí)大幅縮短了分析時(shí)間[1]。例如，在果蔬農(nóng)藥殘留檢測(cè)中，采用UPLC-MS/MS聯(lián)用技術(shù)，利用小粒徑填料的高柱效，實(shí)現(xiàn)了150余種農(nóng)藥的快速梯度分離，將總分析時(shí)間縮短至10 min，顯著提升了分析通量[1]。

為充分發(fā)揮超高效液相色譜的高速分離優(yōu)勢(shì)，配套使用高效率的樣品前處理技術(shù)也十分必要。以豆制品中黃曲霉毒素檢測(cè)為例，采用分散固相萃取凈化，通過將樣品分散于除雜劑中，利用毒素分子與吸附劑表面作用力的差異，實(shí)現(xiàn)了快速提取凈化，整個(gè)前處理過程僅需10 min[3]。近年來，基于整體柱理論的液相色譜芯片技術(shù)也成為快檢領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。色譜芯片采用光刻、蝕刻等微加工技術(shù)，在硅、玻璃等基底上構(gòu)建微米級(jí)流路，將進(jìn)樣、分離、檢測(cè)等功能單元高度集成，具有分析速度快、試劑用量少、便攜性強(qiáng)等特點(diǎn)，目前已成功應(yīng)用于食品添加劑如檸檬黃、日落黃等的快速篩查，且樣品從進(jìn)樣到檢測(cè)僅需1 min，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快檢提供了新方案。此外，超臨界流體色譜技術(shù)憑借其獨(dú)特的分離機(jī)制，在食品脂溶性營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)領(lǐng)域也顯示出應(yīng)用潛力。超臨界流體色譜以超臨界CO2為流動(dòng)相，無須使用大量有機(jī)溶劑，綠色環(huán)保，黏度低，傳質(zhì)阻力小，可實(shí)現(xiàn)高流速快速分離[2]。

5 結(jié)語

液相色譜技術(shù)以其高效分離、靈敏檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)在預(yù)包裝食品安全檢測(cè)分析領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。但受限于流動(dòng)相兼容性、色譜分辨率、分析速度等因素，其檢測(cè)效能的進(jìn)一步提升仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來應(yīng)著力于新型色譜填料、快速分離機(jī)制、聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)等方面的研究，針對(duì)性地開發(fā)與不同檢測(cè)對(duì)象相匹配的分析新方法，全面提升液相色譜在預(yù)包裝食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用水平，為保障食品安全提供更加有力的技術(shù)支撐。

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作者簡(jiǎn)介：張潔（1989—），女，山東濟(jì)寧人，本科，工程師。研究方向：食品檢測(cè)。