食品理化檢驗(yàn)中樣品前處理方法及運(yùn)用

鄧延省

摘 要：樣品前處理對(duì)食品理化檢驗(yàn)至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)待測(cè)組分特點(diǎn)、檢驗(yàn)要求、儀器設(shè)備性能以及樣品性狀等決定樣品前處理方法。常用的樣品前處理方法有固相萃取法、微波消解法、色譜分離法以及微波萃取法等，不同的樣品前處理方法步驟、適用樣品類型、處理效果存在差異，應(yīng)根據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)需求選擇適宜的樣品前處理方法，以提高檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：樣品前處理；食品理化檢驗(yàn)；固相萃??；微波消解；色譜分離

Pre-Treatment Methods and Application of Samples in Physical and Chemical Food Testing

DENG Yansheng

（Weishan County Center for Disease Control and Prevention， Jining 277600， China）

Abstract： Sample pretreatment is essential for food physical and chemical testing， and should be based on the characteristics of the components to be tested， testing requirements， instrumentation performance， sample properties and other decisions on sample pretreatment methods. Commonly used sample pretreatment methods include solid phase extraction， microwave digestion， chromatographic separation， microwave extraction， etc. Different sample pretreatment methods have different steps， applicable sample types and treatment effects， and the appropriate sample pretreatment method should be selected according to the actual test requirements to improve the accuracy of test results.

Keywords： sample pretreatment; food physical and chemical testing; solid phase extraction; microwave digestion; chromatographic separation

隨著生活水平的提高及健康意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)食品安全的重視程度不斷提高。食品理化檢驗(yàn)可通過物理、化學(xué)等方法以及儀器設(shè)備對(duì)食品的某些組分進(jìn)行檢驗(yàn)，據(jù)此判斷食品是否符合營(yíng)養(yǎng)需求及安全標(biāo)準(zhǔn)[1]。在食品理化檢驗(yàn)中，樣品前處理是將樣品通過各種方法進(jìn)行分解，使待測(cè)組分轉(zhuǎn)入溶液中，以便進(jìn)一步檢測(cè)。樣品前處理會(huì)導(dǎo)致待測(cè)組分有不同程度的損失，通常是盡量少進(jìn)行樣品前處理，以便保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。但在實(shí)際中，多數(shù)食品樣品無法直接進(jìn)行檢驗(yàn)。例如，果蔬、米面等常存在農(nóng)藥殘留問題，危害人們的健康，因而需要檢測(cè)農(nóng)藥殘留的成分及含量。在檢測(cè)前需進(jìn)行樣品前處理，對(duì)果蔬、米面中的農(nóng)藥成分進(jìn)行提取后方可進(jìn)行檢驗(yàn)。樣品前處理方法會(huì)直接影響后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作和檢驗(yàn)結(jié)果，而不同的食品樣品前處理的要求存在差異，選擇適宜的樣品前處理方法能使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

1 樣品前處理的重要作用

1.1 樣品前處理的必要性

樣品前處理是極其重要的步驟，其直接影響食品理化檢驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而影響相關(guān)部門對(duì)食品安全風(fēng)險(xiǎn)的分析和判斷。在食品理化檢驗(yàn)過程中，樣品前處理耗時(shí)較長(zhǎng)，占據(jù)整個(gè)檢驗(yàn)過程的60%左右[1]。一般情況下，食品樣品在采樣后，僅有少部分可以直接進(jìn)行檢驗(yàn)，大多數(shù)食品樣品需要進(jìn)行加工處理，使樣品中的待測(cè)組分轉(zhuǎn)化為可以檢測(cè)的狀態(tài)，通常會(huì)轉(zhuǎn)化成為溶液形式。因此，樣品前處理通常是對(duì)原始樣品進(jìn)行破碎、溶解，并分離、提純被測(cè)組分，將其轉(zhuǎn)移到溶液中，制備成便于檢測(cè)的溶液，此過程中的任意一環(huán)節(jié)都會(huì)影響到分離程度、純化程度，操作不當(dāng)容易導(dǎo)致待測(cè)組分分離不全、純化不全，進(jìn)而導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際不相符。因此，樣品前處理在食品理化檢驗(yàn)中不可或缺，是必不可少的步驟。

1.2 樣品前處理的目的

食品化學(xué)成分復(fù)雜，包括各種營(yíng)養(yǎng)成分、金屬元素、無機(jī)化學(xué)元素等，不同成分對(duì)人體產(chǎn)生不同的影響，因此食品樣品理化檢驗(yàn)通常包含多個(gè)項(xiàng)目的檢驗(yàn)，以便對(duì)食品的質(zhì)量做出科學(xué)研判。不同的成分在食品中以不同的形態(tài)結(jié)合在一起，大多無法直接檢驗(yàn)，加上不同食品組分的檢測(cè)方法有所差異，因此需要將待測(cè)組分分離出來，以便對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，這就需要進(jìn)行樣品前處理。在樣品前處理中，要將待測(cè)組分分離、純化，轉(zhuǎn)化成可測(cè)定的狀態(tài)；同時(shí)要去除干擾組分，以免影響檢驗(yàn)結(jié)果。除此以外，一般情況下食品中的有害物質(zhì)含量較少，如殘留的農(nóng)藥、重金屬等，受到技術(shù)限制，有時(shí)難以直接檢測(cè)其含量；或者一些待測(cè)組分含量較高，因此需要對(duì)待測(cè)組分進(jìn)行濃縮或稀釋處理，使其達(dá)到最佳的檢測(cè)濃度范圍，提高檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 樣品前處理方法及應(yīng)用

2.1 固相萃取法及應(yīng)用

固相萃取法是使用選擇性吸附、選擇性洗脫的方式將樣品富集、分離、純化，從而獲得待測(cè)組分。其中比較常用的方法是利用吸附劑來吸附液體樣品中的待測(cè)組分，再用溶劑除去雜質(zhì)，之后用少量溶劑洗脫待測(cè)組分，使待測(cè)組分快速分離、濃縮。例如，固相萃取法應(yīng)用于萃取大米樣品中的殺蟲劑甲萘威和除草劑阿特拉津，回收率分別為88.3%～102.2%、87.5%～104.3%[2]；用于萃取鹽水鵝中5種罌粟殼生物堿的回收率在92.33%～106.42%[3]；用于萃取石岐鴿蛋中4種氟喹諾酮類藥物殘留的回收率在90.0%～110.0%[4]。

2.2 微波消解法及應(yīng)用

微波消解法是利用波長(zhǎng)1 mm～1 m、頻率300 MHz～300 GHz的電磁波對(duì)物質(zhì)直接加熱處理，使樣品表層發(fā)生破裂，產(chǎn)生新的表面與溶劑作用，使樣品完全分解。微波消解法具有加熱均勻、分解快速、分解完全、污染小、揮發(fā)性元素?fù)p失少等優(yōu)點(diǎn)，在食品理化檢驗(yàn)中廣泛使用。例如，用微波消解法處理油條時(shí)對(duì)鉛、砷、鎘、鉻的加標(biāo)回收率為90.2%～104.0%[5]；用于處理小麥時(shí)對(duì)鉛、鎘、鉻、砷、汞的加標(biāo)回收率在95.8%～103.8%[6]；用于處理水生蔬菜時(shí)對(duì)硼、鉻、錳、鎳、砷、硒、鎘和鉛的回收率在90.8%～109.0%[7]。

2.3 色譜分離法及應(yīng)用

色譜分離法是利用垂直的填充吸附劑固定床將樣品中的待測(cè)組分進(jìn)行分離精制，其中色譜柱內(nèi)的填充吸附劑是多孔的惰性固體，用非揮發(fā)性的惰性液體涂漬。如果處理的樣品是氣態(tài)，則主要通過吸收作用吸附氣體，如果處理的樣品是液態(tài)，則主要通過萃取作用來吸附液體。色譜分離可以分為氣相色譜分離、液相色譜分離等。色譜分離法的常用操作有迎頭分離法、沖洗分離法、頂替分離法等。其中迎頭分離法主要是讓溶液連續(xù)通過吸附固定床的一段，再以某種順序從固定床另一端排出；沖洗分離法主要是讓液體通入不被吸附的載體，順序地被吸附和解吸；頂替分離法是在載氣中加入吸附能力最強(qiáng)的組分，依次頂替被吸附的組分。例如，木其爾等[8]用氣相色譜法分離食品中植物甾醇的回收率在84.9%～106.2%；郭禮強(qiáng)等[9]用高效液相色譜法對(duì)果蔬脆片中致癌物苯并（a）芘的回收率在89.4%～93.7%。

2.4 微波萃取法及應(yīng)用

微波萃取法是利用溶劑在微波反應(yīng)器中從樣品中提取各種化學(xué)成分，微波反應(yīng)器產(chǎn)生的電磁波可以讓固體或半固體物質(zhì)中的某些有機(jī)物成分從基體中分離出來，并能夠保持分析對(duì)象的原本化合物形態(tài)。微波萃取法具有加熱迅速、選擇性加熱、高效節(jié)能以及安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。例如，微波萃取法用于萃取紫米中的亞砷酸鹽的加標(biāo)回收率在96.1%～101.2%，用于萃取砷酸鹽的加標(biāo)回收率在95.7%～98.2%[10]；微波萃取法用于萃取嬰幼兒米粉中5種砷形態(tài)的加標(biāo)回收率在95.2%～102.0%[11]。

2.5 超臨界流體萃取法及應(yīng)用

超臨界流體萃取法是利用溫度高于臨界溫度、壓力高于臨界壓力的超臨界流體作為萃取劑，從樣品中萃取出待測(cè)組分，萃取劑在室溫、常壓下恢復(fù)氣態(tài)，與萃取組分分離。CO2是超臨界流體萃取法比較常用的萃取劑，具有安全、無毒、廉價(jià)、萃取流程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，使用過程中穩(wěn)定、不燃燒、不污染環(huán)境、可避免產(chǎn)品氧化、無有害溶劑殘留。例如，超臨界流體萃取法可以用于提取天然香蕉香精，包括酯類化合物、醛類化合物、醇類化合物等，最佳萃取壓力為30 MPa，溫度為25 ℃，分離壓力16 MPa，提取時(shí)間90 min。超臨界流體萃取法還可以用于提取葡萄籽油、蘋果籽油、茶葉香氣成分、花生油、米糠油等多種成分[12]。

2.6 化學(xué)分離法及應(yīng)用

化學(xué)分離法是利用試劑將樣品溶液中的干擾組分沉淀出來，操作簡(jiǎn)單，是目前食品理化檢驗(yàn)中經(jīng)常使用的樣品前處理法。常用方法有掩蔽法、沉淀法、皂化法、磺化法等，其中掩蔽法是將化學(xué)試劑加入樣品中，加入的試劑和干擾物發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)后轉(zhuǎn)變成為比較穩(wěn)定的形態(tài)，即通過化學(xué)反應(yīng)將干擾成分掩蔽起來，消除其在理化檢驗(yàn)過程中產(chǎn)生的干擾；沉淀法是將溶解度差異較大的混合物進(jìn)行分離，通過某些方法讓一些物質(zhì)沉淀分離出來，如添加沉淀劑，將待測(cè)組分沉淀出來，去除干擾組分，達(dá)到分離、純化的目的；皂化法、磺化法主要用于處理油脂或含脂肪樣品，如在處理脂溶性維生素或處理農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留，采用堿皂化法或濃硫酸磺化法可使油脂中待測(cè)的非極性物質(zhì)被非極性或弱極性溶劑分離出來。

2.7 物理分離法及應(yīng)用

物理分離法是利用物質(zhì)間的理化屬性差異進(jìn)行分離，比較常用的有蒸餾法、溶劑提取法。蒸餾法是對(duì)樣品進(jìn)行加熱處理，利用不同組分的沸點(diǎn)差異，借助于加熱液態(tài)同位素混合物，實(shí)現(xiàn)同位素分離，從而使待測(cè)組分分離出來。蒸餾法分為常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾。在樣品前處理中，常壓蒸餾常用于處理受熱后不分解或沸點(diǎn)不高的樣品，如用于分離二氧化硫；水蒸氣蒸餾則適用于處理樣品中揮發(fā)性物質(zhì)或沸點(diǎn)低的物質(zhì)，如用于分離糕點(diǎn)中的丙酸、N亞硝酸胺類物質(zhì)。溶劑提取法是在溶劑中添加某些組分，使溶劑中的各個(gè)成分分離，達(dá)到提取的目的。例如，溶劑提取法可用于提取食品中的有機(jī)氯農(nóng)藥、黃曲霉素B1、正己烷、石油醚等。

3 結(jié)語(yǔ)

在食品理化檢驗(yàn)中，不同食品樣品的狀態(tài)存在差異，有固態(tài)、液態(tài)等，通常需要經(jīng)過樣品預(yù)處理，使其轉(zhuǎn)化成容易測(cè)定的形態(tài)后，才開展進(jìn)一步檢驗(yàn)。樣品前處理方法較多，包括固相萃取法、微波消解法、色譜分離法、微波萃取法、化學(xué)分離法和物理分離法等。由于樣品形態(tài)、待測(cè)組分、實(shí)驗(yàn)所用的儀器設(shè)備、檢測(cè)要求、檢測(cè)條件等方面存在差異，選擇適宜的樣品前處理方法是保證檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的前提。因此，在食品理化檢驗(yàn)工作中，工作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際檢測(cè)項(xiàng)目的具體情況，選擇適合的樣品前處理方法，以保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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