【理学论文】浅谈今农产品和食品安全检测问题

 摘要:当今农产品、食品安全问题已成为世人十分关注的大热门，据报导每年世界上发生7000万例以上食品污染病例。经历近十多年来世界工农业、经济全面发展，大部分地区的人们已进入了不仅要求吃饱、吃好且要求确保安全的新时代。对此、发达国家高度重视、起步较早地构建食品安全保障体系，表现在法规和标准的健全、机构和人员的完善、检测方法和仪器的完备、监控和检测的及时有力。

关键字:农产品,食品,检测

色谱法是一种重要的分离分析方法,它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数,当两相做相对运动时,这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。在色谱技术中,流动相为气体的叫气相色谱,流动相为液体的叫液相色谱。根据色谱法原理制成的仪器叫色谱仪。目前,主要有气相色谱仪和液相色谱仪。

色谱法的本质在于色谱柱高选择性的高效分离作用和高灵敏度检测技术的结合。混合组份的样品在色谱柱中的分离依据是:同一时刻进入色谱柱的各组份,由于在流动相和固定相之间溶解、吸附、渗透或离子交换的不同,随流动相在色谱柱中运行时,在两相之间进行反复多次的分配过程,使得原来分配系数具有微小差别的各组份,产生了保留能力明显差异的效果,进而各组份在色谱柱中的移动速度不同。经过一定长度的色谱柱后,彼此分离开来,最后按顺序流出色谱柱而进入检测器,在色谱数据处理机或工作站上显示出各组份的色谱行为和谱峰数值。基于上述原理建立的分析方法称为色谱法,气相色谱法是流动相为气体的一类色谱分析法。

高效液相色谱法适于分析高沸点不易挥发的、受热不稳定易分解的、分子量大、不同极性的有机化合物；生物活性物质和多种天然产物；合成的和天然的高分子化合物等。它们涉及石油化工产品、食品、合成药物、生物化工产品及环境污染物等，约占全部有机化合物的80％。其余20％的有机化合物，包括永久性气体，易挥发低沸点及中等分子量的化合物，只能用气相色谱法进行分析。

高效液相色谱法与气相色谱法有许多相似之处。气相色谱法具有选择性高、分离效率高、灵敏度高，分析速度快的特点，但它仅适于分析蒸气压低、沸点低的样品，而不适用于分析高沸点有机物、高分子和热稳定性差的化合物以及生物活性物质，因而使其应用受到限制。在全部有机化合物中仅有20％的样品适用于气相色谱分析。高效液相色谱法却恰可弥补气相色谱法不足之处，可对80％的有机化合物进行分离和分析，此两种方法的比较可见表1-2。

表1-2 高效液相色谱法与气相色谱法的比较

方法

项目 高效液相色谱法 气相色谱法

进样方式 样品制成溶液 样品需加热气化或裂解

流动相 1、液体流动相可为离子型、弱极性、非极性溶液，可与被分析样品产生相互作用，并能改善分离的选择性。

2、液体流动相动力粘度为10-3Pa·s，输送流动相压力高达2~20Mpa。 1、气体流动相为惰性气体，不与被分析的样品发生相互作用。

2、气体流动相动力粘度为10-5Pa·s，输送流动相压力仅为0.1~0.5Mpa。

固定相 1、分离机理：可依据吸附、分配、筛析离子交换、亲和等多种原理进行样品分离，可供选用的固定相种类繁多。

2、色谱柱：固定相粒度小为5～10μm；填充柱内径为3~6mm，柱长10~25cm，柱效为103~104；毛细管柱内径为0.01～0.03mm，柱长5~l0m，柱效为104～105；柱温为常温 1、分离机理：依据吸附，分配两种原理进行样品分离，可供选用的固定相种类较多。

2、色谱柱：固定相粒度大0.1～0.5mm；填充柱内径为1~4mm，柱长1～4m，柱效为103～104；毛细管柱内径为0.1～0.3mm，柱长10～l00m，柱效为103～104；柱温为常温～300℃

检测器 选择性检测器：UVD，PDAD，FD，ECD

通用型检测器：ELSD，RID 通用型检测器：TCD，FID(有机物)

选择性检测器：ECD，FPD，NPD

应用范围 可分析低分子量低沸点样品；高沸点、中分子、高分子有机化合物(包括非极性、极性)；

离子型无机化合物；热不稳定，具有生物活性的生物分子 可分析低分子量、低沸点有机化合物；永久性气体；配合程序升温可分析高沸点有机化合物；配合裂解技术可分析高聚物

仪器组成 溶质在液相的扩散系数(10-5cm2／s)很小，因此在色谱柱以外的死空间应尽量小，以减少柱外效应对分离效果的影响 溶质在气相的扩散系数(10-1cm2/s)大，柱外效应的影响较小，对毛细管气相色谱应尽量减小柱外效应对分离效果的影响

UVD--紫外吸收检测器；PDA/DAD--二极管阵列检测器；FD--荧光检测器；

ECD--电化学检测器；RID--示差折光检测器：ELSD--激光蒸发光散射检测器；TCD-热导检测器；FID--氢火焰离子化检测器；ECD--电子捕获检测器；FPD--火焰光度检测器；NPD--氮磷检测器。

高效液相色谱法的特点

通过以上介绍可知高效液相色谱法具有以下特点。

(1)分离效能高 由于新型高效微粒固定相填料的使用，液相色谱填充柱的柱效可达2×103～5×104块／m理论塔板数，远远高于气相色谱填充柱103块／m理论塔板数的柱效。

(2)选择性高 由于液相色谱柱具有高柱效，并且流动相可以控制和改善分离过程的选择性。因此，高效液相色谱法不仅可以分析不同类型的有机化合物及其同分异构体，还可分析在性质上极为相似的旋光异构体，并已在高疗效的合成药物和生化药物的生产控制分析中发挥了重要作用。

(3)检测灵敏度高 在高效液相色谱法中使用的检测器大多数都具有较高的灵敏度。如被广泛使用的紫外吸收检测器，最小检出量可达10-9g；用于痕量分析的荧光检测器，最小检出量可达10-12g。

(4)分析速度快 由于高压输液泵的使用，相对于经典液相(柱)色谱，其分析时间大大缩短，当输液压力增加时，流动相流速会加快，完成一个样品的分析时间仅需几分钟到几十分钟。

高效液相色谱法除具有以上特点外，它的应用范围也日益扩展。由于它使用了非破坏性检测器，样品被分析后，在大多数情况下，可除去流动相，实现对少量珍贵样品的回收，亦可用于样品的纯化制备。

高效液相色谱法虽具有应用范围广的优点，但也有下述局限性。

第一、在高效液相色谱法中，使用多种溶剂作为流动相，当进行分析时所需成本高于气相色谱法，且易引起环境污染。当进行梯度洗脱操作时，它比气相色谱法的程序升温操作复杂。

第二、高效液相色谱法中缺少如气相色谱法中使用的通用型检测器(如热导检测器和氢火焰离子化检测器)。近年来蒸发激光散射检测器的应用日益增多，有望发展成为高效液相色谱法的一种通用型检测器。

第三、高效液相色谱法不能替代气相色谱法，去完成要求柱效高达10万块理论塔板数以上，必需用毛细管气相色谱法分析组成复杂的具有多种沸程的石油产品。

第四、高效液相色谱法也不能代替中、低压柱色谱法，在200kPa至1MPa柱压下去分析受压易分解、变性的具有生物活性的生化样品。

综上所述可知，高效液相色谱法也和任何一种常用的分析方法一样，都不可能十全十美，作为使用者在掌握了高效液相色谱法的特点，应用范围和局限性的前提下，充分利用高效液相色谱法的特点，就可在解决实际分析任务中发挥重要的作用。

在农业生产中常用气相色谱仪检测蔬菜中有机磷、有机氯、菊酯类及氨基甲酸酯类等农残。

采样过程中的技术要点

一是采样人员应不少于2 人,采样袋应干净,防止水、灰尘的污染。二是采样量一定要充足,一般不少于lkg,单株大于0. 5kg的不少于10 个,单株大于lkg的不少于5个,采样时应及时去除蔬菜上的土、黏附物及烂萎叶片。三是抽样方式:在大田中根据情况用对角线、五点梅花、棋盘式等方式采样,不少于5个点;在市场散装蔬菜堆分上、中、下3 层取样,同一个蔬菜样应从同一摊位上抽取。四是采完样回实验室应马上做样,在冷藏箱中最多放置2～3d,如要长期保存应放置在- 20℃的冰箱中。

　制样过程中的技术要点

制样过程也就是蔬菜样品的前处理,只有做好这项工作才能确保检测结果的准确。对有机磷类农残的检测前处理分提取、盐析、浓缩3个步骤,而对菊酯类等农残检测前处理分提取、盐析、净化、浓缩4个步骤。在前处理操作中,必须要注意以下几点: ①取样时,不能只取单株样品,应取混合样,打碎所有样品后用四分法,各取对角两部分样品,混匀后称样。②前处理过程中需要使用多种实验器具,必须要保正这些器具的清洁,如玻璃器皿必须经溶剂浸泡清洗风干后才能使用,而且是一次使用,不能混用,这样才能确保实验器具不被污染。③前处理过程中需要使用多种化学试剂,如丙酮、正已烷等,最好使用农残级化学试剂。④提取和盐析的时间要按照标准进行,时间太短溶液扩散不充分,容易引起水溶性农药如甲胺磷等损失过大,影响回收率。⑤浓缩时水浴锅的温度不能过高,氮吹不能过快,不能将样品吹干,应在近干时取出自然晾干,否则对甲拌磷等蒸气压高、沸点低、易分解的农药回收率影响大。⑥样品净化时,活化、上样及洗脱过程必须确保小柱的吸附剂处于溶剂中,不能让吸附干涸,也不能净化过快,造成净化不彻底,从而影响回收率,应以液滴连续下滴但不成线为宜; 洗脱完成后可在小柱上方用洗耳球加正压,使其中目标物全部流出。

定量分析

常用方法有:峰面积(峰高)百分法、归一化法、内标法、外标法和标准加入法(叠加法) 。峰面积(峰高)百分比法最简单也最不准确,只做粗略定量。不同化合物在同一条件下,同一检测器上的响应因子往往不同,故须用标准样品测定响应因子进行校正后,方可得到准确的定量结果,故其他几种方法均需校正。归一化法较为复杂,它要求样品中所有组分均出峰且要求所有组分的标准品才能定量,故很少采用。外标法是采用最频繁的方法,只要用一系列浓度的标准样品做出工作曲线(样品量或浓度对峰面积或峰高作图) ,就可在完全一致的条件下对求知样品进行定量分析,只要待测组分出峰且分离完全即可,而不考虑其他组分是否出峰和分离安全。但是外标法定量,分析条件必须重现,特别是进样量。

超高效液相色谱是分离科学中的一个全新类别， UPLC借助于HPLC的理论及原理，涵盖了小颗粒填料、非常低系统体积及快速检测手段等全新技术，增加了分析的通量、灵敏度及色谱峰容量。

超高效液相色谱（UPLC）是一个新兴的领域，作为世界第一个商品化UPLC产品的Waters ACQUITY UPLCTM 超高效液相色谱系统也是刚刚出现，因此目前已发表的文献资料还很缺乏。与传统的HPLC相比，UPLC的速度、灵敏度及分离度分别是HPLC的9倍、3倍及1.7倍。因此其在蛋白质、多肽、代谢组学分析及其它一些生化领域里将会得到广泛应用。另外，在天然产物的分析方面，使用UPLC与质谱检测器连接，会对天然产物分析，特别是中药研究领域的发展是一个极大的促进。

在提到"蛋白组学"或"代谢组学"时，与没有"组"的差别从分析的角度说就是样品量极大，需要在短时间分析成千上万的样品。UPLC不损失分离度的高速度优点在这里就能充分体现。多数生化样品及天然产物都十分复杂，图1是多肽指纹图的HPLC与UPLC两个色谱图（紫外检测）比较。在同样条件下，UPLC能分离的色谱峰比HPLC多出一倍还多。图2是代谢产物分析的色谱图。在同样条件下，UPLC的分辨率能够认出更多的色谱峰（质谱检测器- LCT）。