食品中残留物的分析检测

　　食品是人们所必需的基本生活资料，产品卫生和质量的好坏，直接关系到人民身体健康。这里说的食品是广泛意义上的食品，包括初级农产品，如：粮谷、油料籽、蔬菜、水产品、畜禽产品、水果等，也包括加工后的食品，如：罐头、火腿肠、食用油、方便面、酱菜、调味品等。

　　随着我国人民生活水平的提高，食品安全越来越受到人们和政府的关注。近年来食品安全问题多次在媒体上曝光，如：面制品和豆制品中添加吊白块（甲醛次硫酸钠），辣椒制品中添加苏丹红染料，将苏丹红染料拌到饲料中喂养红心鸭蛋等等。这一方面说明我国的食品安全仍存在一些问题，而从另一方面也说明现在对食品安全问题更加关注。其实以前食品安全问题要比现在多，只是没有像现在受重视罢了。在“十五”期间，国家首次将食品安全问题作为科技攻关项目提出来，并投入了几千万的资金。在“十一五”国家还将继续投入资金，完善食品安全体系。

　　在国际上，食品安全工作是由世界粮农组织（FAO）/世界卫生组织（WHO）下属的食品法典委员会（Codex Alimentarius Commission，CAC ）负责协调。委员会下还设分会，包括：食品添加剂、农残、兽残、微生物。

　　我国食品卫生法由卫生部主持制定，食品执行的卫生项目及限量由卫生部制定强制国家标准。食品卫生项目的 检测 方法由卫生部、农业部和质检总局制定相应的国家推荐性标准。农业部、商务部和质检总局还可以根据各自的产品特点制定相应的行业标准。

　　食品中需要分析的残留物种类可概括为以下几大类：

　　1. 农药

　　按功效分有杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物激素等。

　　按化学结构分为机氯（六六六、DDT、艾氏剂、狄氏剂等），有机磷（敌敌畏、马拉硫磷、乐果、敌百虫等），氨基甲酸酯（杀虫威、灭草灵、残杀威、呋喃丹等）等。这3类农药占到全部农药的约95%。

　　2. 兽药

　　按功效分有抗菌素、抗寄生虫剂、促生长剂等。

　　兽药的化学结构比较多，比如：抗菌素类药物有β-内酰胺类、氨基糖苷类、四环素类、氯霉素类、大环内酯类、磺胺类、喹诺酮类、硝基呋喃类、硝基咪唑类等，抗寄生虫类药物有苯并咪唑类、阿维菌素类、咪唑并噻唑类等，促生长剂类药物有甾类同化激素、二苯乙烯类激素、β-激动剂类等。

　　3. 食品添加剂

　　食品添加剂分天然和合成两大类。但食品卫生更多关注的是合成添加剂。按功效分有色素、调味剂、防腐剂、抗氧化剂等。

　　色素：柠檬黄、苋菜红、胭脂红、靛蓝等。

　　调味剂：糖精钠、甜蜜素、琥珀酸盐等。

　　防腐剂：苯甲酸、山梨酸、尼伯金质等。

　　抗氧化剂：没食子酸酯、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯等。

　　需要说明的是前一时期出现的苏丹事件、吊白块事件中的苏丹（染料）、吊白块（漂白剂）并不属添加剂范畴，而是将非食用化工原料非法添加到食品中。

　　4. 毒素、化学污染物

　　黄曲霉毒素、二噁英、多氯联苯、重金属等。

　　在这些被分析的残留物中，农药、兽药、食品添加剂理论上是可以控制的，只要不使用、不添加就不会有。所以，法律法规健全，监管到位，这些问题是完全可以解决的。

　　而毒素是无法控制的，食品运输和储存过程中，在一定的环境温湿度下就会产生。在工业化社会的今天，化学污染物也很难控制，这些化学污染物可以通过大气、水源等途径进入到人类的食物链中。因而，毒素、化学污染物检测则是长期的。

　　二、残留物分析步骤

　　残留物分析属痕量分析技术，由于被测物的含量较低，在分析时有其特定的分析步骤，即：提取、净化、浓缩、检测。

　　1. 提取：充分的提取是残留物分析的前提。

图1 索氏提取器 [p]

1）索氏提取法——最经典、常用的方法，应用索氏提取器（见图1）提取效率高，操作简单，但提取时间太长。比较适合用于脂溶性物质的提取。

图2 高速均质器

　　2）捣碎、高速均质法——采用高速均质器（见图2）提取效率高，适用范围广，操作简便，时间短，但对样品的性状有要求。AOAC方法中常采用此法。

　　3）振摇法——广泛用于提取样品表面残留成分。

　　4）浸渍法——常用于提取易乳化样品中的残留成分。

　　5）溶剂加速提取——根据加温加压可以提高萃取效率的原理，设计制造的 仪器 （见图3）。该仪器可以将原来用索氏提取器需4~6小时的提取时间，缩短为0.5~2小时。而且高度的自动化可节省人力。

图3 溶剂加速提取仪

　　6）微波提取——利用微波技术，使样品萃取管内产生温度和压力，从而提高萃取效率。在原微波消解仪的基础上，稍加改进，即可实现微波萃取。微波萃取的效率更高，因为一次萃取操作只需30~40分钟，且一次最多可以萃取40个样品。存在的不足是样品管体积有限，对样品量大不适用。

　　7）超声提取——利用超声技术，使样品萃取管内产生温度和压力，从而提高萃取效率。

　　提取溶剂的选择原则是结构相似相溶原理。通常提取：

　　脂溶性物质——使用石油醚、正己烷、己烷等提取油脂的溶剂。

　　水溶性物质——使用极性溶剂或含水极性溶剂，如甲醇、乙腈等。

　　常用溶剂依极性由强到弱顺序排列的顺序是：

　　水、乙腈、甲醇、乙酸、乙醇、异丙醇、丙酮、二氧六环、正丁醇、正戊醇、乙酸乙脂、乙醚、硝基甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、正己烷（石油醚）、正庚烷。

　　2. 净化：消除对定性、定量结果的干扰是目的。

　　1）液-液分配——传统净化方法。

　　利用被测物与干扰物在两相不相溶的溶剂中不同的溶解度将其分析，从而达到净化的效果。优点是：选择合适的试剂组后，净化效果好、回收率高、操作简单。缺点是溶剂量大污染环境，对被测物的性质有一定要求，因而适用范围有限。

　　2）柱层析——使用最多的净化方法。

图4 自装填层析柱

图5 固相萃取柱及固相萃取器

图6 自动固相萃取仪 [p]

利用色谱分离原理将被测物与干扰物进行分离，并对被测物进行富集。早期层析柱是将填料装入玻璃、塑料等材质的柱体内（见图4）。随着使用的普及，推出了商品化的固相萃取柱，这类柱子配合专用的固相萃取器，使用方便、重现性好，现在多数残留分析实验室都在使用（见图5）。但由于基质的复杂性，以及固相萃取柱在装填时的差异，所以如果没用经验的话回收率的重现性比较差。为克服这一不足， 仪器 公司开发出商品化的自动固相萃取仪（见图6）。自动固相萃取仪在工作站的控制下准确地工作，提高了重现性。

　　3）免疫亲合柱——应用生化抗原抗体技术的高选择性吸附性，吸附被测物，然后再用洗脱剂解析被测物，实现净化、浓缩。对于单一（或一类）物质的分析而言，免疫亲合柱净化浓缩效果非常好。唯一的缺点是免疫亲合柱的成本比较高。

　　4）分子印迹材料填装的净化柱——用合成的分子印迹材料装填制成净化柱，其性能类似免疫亲合柱，有非常好的选择性吸附净化效果。其缺点是目前合成工艺还难以控制合成出性能完全一样的原料，这就使填料的吸附、洗脱性能难以保持完全的一致，因此还不能商品化。

　　5）凝胶渗透色谱——根据化合物的分子量将被测物与基质中的干扰物分离。现在为提高分析效率，多采用高压仪器法（见图7）。该方法净化效果的好坏取决于被测物与干扰物的分子量差，分子量相差越大净化效果越好。另外，分离过程溶剂的消耗量比较大。

图7 凝胶渗透 色谱仪

　　6）液相色谱——该方法的净化原理很好理解，就是利用色谱分离技术。该技术多与色谱仪联用，现在已有仪器公司将其商品化与液相色谱质谱联用仪联用。这种技术与气相色谱联用还存在一定的技术难度。而且商品化装置价格也较高。

　　3. 浓缩：提高 检测 灵敏度的措施。

　　自然挥发法——最简单、且对低沸点化合物浓缩最有效的方法。但这种方法浓缩效率低，而且溶剂一般只能采用低沸点的有机溶剂，如：乙醚、丙酮等。

　　吹扫法——为提高效率，当被测物不是沸点很低的物质时，更广泛采用。为操作方便，仪器公司将其商品化，称为“氮吹仪”（见图8）。氮吹仪一次最多可处理48个样品，效率非常高。一般溶剂量不能太大。

图8 氮吹仪

　　K-D浓缩器浓缩法——传统挥发或半挥发性物质的浓缩方法（见图9）。优点是回收率高，缺点是效率低。仪器公司根据K-D浓缩器的原理，推出商品化的“快速旋流仪”（见图10）。无论是K-D浓缩器还是快速旋流仪，对于高、低沸点化合物的浓缩，均能得到较好的回收率。

图9 K-D浓缩器

图10 快速旋流仪

　　真空旋转蒸发器——残留分析实验室最常用的浓缩装置，优点是对大溶剂量的浓缩效率较高，缺点是对低沸点化合物的浓缩回收率较低。

　　超临界萃取——集萃取、净化、浓缩为一体，效率非常高。但应用该技术要想得到好的重现性，必须严格地控制操作过程的各个参数。而食品本身就很复杂，所以，要得到好的重现性需针对每一种商品开发一个对应的方法，除非是商品简单，批次非常多。否则，前期工作量太大了。这也是为什么这个技术一直没有推广开的原因之一。

　　固相微萃取——也是一个集萃取、净化、浓缩为一体技术。该技术特别适合于分析水溶液中的挥发或半挥发有机物，操作简单。但该技术的最大问题是定量重现性差，所以只适用于半定量或初筛。

　　4. 检测：得到定性、定量分析的最终结果。

　　定量分析——常用的仪器有：气相色谱仪（GC）、液相色谱仪（HPLC）、紫外/可见光光度计（UV/VIS）、荧光分光光度计（FL）等。

　　GC常用检测器包括：电子俘获检测器（ECD）——有机卤；氮磷检测器（NPD）——有机磷、有机氮；火焰光度检测器（FPD）——有机磷、有机硫；脉冲火焰光度检测器（PFPD）——有机磷、有机硫等12种元素。以上这些检测器都是选择性检测器。质谱检测器（MS）——通用检测器。

　　HPLC常用检测器包括：紫外/可见检测器（UV/VIS）——190～700 nm有吸收的物质；二极管阵列检测器（PAD）——190～700 nm有吸收的物质；荧光检测器（FLU）——有荧光的物质。以上这些检测器都是选择性检测器。质谱检测器（MS）——通用检测器。 [p]