高效液相色谱在食品工业中的应用及展望

高效液相色谱在食品工业中的应用及展望摘要：高效液相色谱技术作为一种快速、高效的新型检测技术,在食品等研究领域获得越来越广泛的应用。阐述了高效液相色谱技术的特点和原理,以及该技术在食品中的营养成分、添加剂、有害物质检测等方面的应用,并对以后进一步的研究进行了展望。关键词：高效液相色谱；检测；食品；应用正文：液相色谱分析是指流动相为液体的色谱技术,是色谱法中最古老的一种,但通过改进填料的粒度及柱压,在经典的液相柱色谱的基础上引入了气相色谱的塔板理论,在技术上采用了高压输液泵,高效固定相和高灵敏度的检测器,实现了分析速度快，分离效率高和操作自动化,这种色谱技术被称为高效液相色谱法(HighperformanceliquidchromatographyHPLC)。常用的薄层色谱等方法因其精密度、准确度、灵敏度、重现性差而不能满足现代食品行业的需要。高效液相色谱正是以其稳定、可靠、高效的特点成为食品研究的最重要的分析方法。1.高效液相色谱法1.1原理高效液相色谱法是在高压条件下溶质在固定相和流动相之间进行的一种连续多次交换的过程，通过溶质在两相间分配系数、亲和力、吸附力或分子大小不同引起排阻作用的差别使不同溶质得以分离。1.2特点与经典液相色谱法比较，HPLC具有下列主要特点：（1）分离效率高：HPLC使用的固定相为细颗粒并且填充技术也比较均匀，所以HPLC的分离效率相对来说比较高。（2）分离速度快：由于使用高压泵输送流动相，采用梯度洗脱装置，用检测器在柱后直接检测洗脱组分等，所以在检测过程中相对用时比较短。（3）检测效率高：HPLC的最小检测量可达10-9g，分析精度高。（4）分析精度高：计算机的应用，使HPLC能自动处理数据、绘图和打印分析结果。2色谱法在食品分析中的应用进展色谱技术在食品分析中的应用与色谱法的发展史几乎是同步的。在所有色谱技术中,液相色谱法(liquldchromatography,LC)是最1903年由俄国植物学家Tswett发明的，用碳酸钙作吸附剂分离植物色素，最先提出色谱概念。并于1906年公开发表文章，属于液固色谱法。1952年诺贝尔化学奖获得者英国化学家James和生物学家Martin最早发明气-液色谱。食品化学分析主要包括元素分析和有机分析两大类，其中元素分析采用的仪器分析方法主要包括原子吸收光谱法、原子荧光法、离子色谱法、电感偶合等离子体发射光谱法/质谱法等；有机分析在样品前处理和测定过程中主要采用各种色谱技术。样品前处理中的固相萃取技术、超临界流体色谱技术(SFC)、凝胶渗透色谱等从本质上都是色谱技术的运用。许多新的色谱技术己进入实用阶段，如色谱-质谱与色谱-质谱-质谱联用技术(GC-MS、GC-MS-MS、HPLC-MS、HPLC-MS-MS等)、而色谱仪的发展己从单一检测器到双柱双塔双检测器定性、多检测器的串并联方向发展。如美国Agilent公司推出的双检测器气相及最新质谱检测器(MSD)与火焰光度和电子捕获检测器(FPD-ECD)并联仪。2004年以来WATERS公司推出的超高效液相色谱（UPLC)及与质谱联用技术[1,2]，所谓超高效液相色谱(UPLC)，与传统的HPLC技术相比提供了更高的效率，因而具有更强的分离能力。毛细管电泳仪技术(CE)、以及全二维气相色谱等。这些新技术的综合应用,大大提高了食品中各种添加剂，农、兽药残留分析的灵敏度，简化了分析步骤，提高了分析效率，色质联用技术的快速发展使分析检测结果的可靠性得到进一步确证[3]。3高效液相色谱技术在食品分析中的应用我国高效液相色谱技术在食品卫生领域中的应用始于20世纪70年代末，20世纪90年代后期,国家标准中开始将HPLC法列为检测食品中的营养成分、添加剂、有害物质等的国标方法。3.1营养成分分析维生素、有机酸类、氨基酸、糖类是维持人体正常代谢和机能所必需的一类微量营养素。它们的特点是大多数不能在体内自行合成,须从外界食物中获得。因此为了避免人体以上成分的缺乏,就要合理安排膳食。为了有目的的从不同食物中获取不同的营养成分,首先就得知道食品中所含的成分种类及含量。利用高效液相色谱法就可达到此目的。成志强等[4]利用反相高效液相色谱同时测定奶粉、玉米粉、饮料等中的水溶性维生素C、B1等及烟酸、烟酞胺和叶酸的分析方法。方法检出限最低为0.76ng,相对标准偏差为8.8%,加标回收率最高为112.5%,具有简单、快速、准确、分离效果好和一次处理同时分析多种水溶性维生素的特点。宁啸骏[5]等采用透析法将含乳饮料中游离的苷氨酸提取,邻苯二甲醛(OPA)衍生,其衍生产物经高效液相色谱分离,于荧光检测器检测。此方法的回收率为99.4%,方法精密度(RSD)为0.66%。胡志群[6]等用高效液相色谱法测定荔枝果肉中的可溶性糖、有机酸和维生素C，得到分离良好的色谱图,且测定精确灵敏、回收率高、重复性好,是一种简单、快速、准确测定的方法,应用该法测定了妃子笑和糯米核荔枝果肉样品,结果表明荔枝果肉中的可溶性糖主要为蔗糖、葡萄糖、和果糖；荔枝果肉中主要的有机酸为苹果酸和酒石酸。因此，高效液相色谱法对于检测食品中的营养物质有很高的准确性和灵敏度。3.2食品添加剂分析食品添加剂可以提高食品质量和营养价值,改善食品感观性质,防止食品腐败变质,延长食品保藏期等。目前,我国有20多类、近1000种食品添加剂[7],合理使用添加剂对人体健康以及食品都是有益无害的,但如果不加以限制使用,对人体健康会产生危害。3.2.1食品甜味剂的检测甜味剂是指能够赋予食品甜味的食品添加剂。按其营养价值可分为营养型与非营养型甜味剂,通常所讲的甜味剂系指人工合成的非营养型甜味剂,如糖精钠、环己氨基磺酸钠(甜蜜素)、乙酰磺胺酸钾(安塞蜜)和天冬酰苯丙氨甲酯(甜味素和阿斯巴甜)等。目前,糖精钠价格低廉,应用广泛,但过量添加会损害人的健康。丁芳林等[8]采用液相色谱-气相色谱联用技术,SpherigelC18色谱柱,电喷雾负离子采集模式,甲醇-甲酸-三乙胺缓冲盐梯度洗脱,定量测定果冻等食品中安赛蜜、糖精钠和甜蜜素含量,结果加样回收率最高可达100.90%,相关标准偏差(RSD)为2.04%。该方法选择性好,定性定量准确,分析时间短,同时也适用于饮料等其他食品的定性定量检测。3.2.2食品防腐剂的检测常用的防腐剂有苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钠盐等,因其具有毒性小的特点,故国标法中允许一部分食品中加入少量的防腐剂。但防腐剂的富集对人体机能会产生一定的影响,所以食品中防腐剂含量的测定显得非常重要。王静等[9]建立了同时测定食品中山梨酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸异丙酯、对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸丁酯HPLC法。采用Diamon-si1-ODS色谱柱,以乙腈、水(磷酸调pH值为3)、四氢呋喃为流动相梯度洗脱,于波长254nm处紫外检测,7种防腐剂可以达到基线分离,加样回收率为100.5%,最低检出限在0.025µg。3.2.3食品色素的检测目前已经公认人工合成食用色素应逐步限制使用,但值得注意的是,在我国至今仍有少数不法商人,超标准使用人工合成食用色素,甚至利用不能用作食品添加剂的染料,严重地危害了人们的健康。王华等[10]以HPLC法对不同产地赤霞珠干红葡萄酒中花色素苷的组分进行了研究,为科学客观地鉴定葡萄酒原料品种和其他相关的研究提供了依据,同时也为建立葡萄与葡萄酒花色素HPLC指纹图谱提供了依据。3.2.4食品抗氧化剂的检测食品抗氧化剂是能阻止或延缓食品氧化变质、提高食品稳定性和延长贮存期的食品添加剂,添加在食品中的抗氧化剂必须用量得当,否则会对人体造成危害。刘宏程等[11]采用基质固相分散萃取植物油中抗氧化剂BHA、BHT、TBHQ和PG,经HPLC法进行分离。结果通过基质固相分散技术,可减少有机溶剂的用量,缩短分析时间,提高分析效率,回收率为94.3%,最低检出限为2ng。3.3有毒有害物质分析3.3.1农药残留的检测近年来，随着人们对于物质产量的要求逐渐提高，使得很多化学肥料以及农药都应用到了我国的农业建设中。这些化学肥料与农药虽然在一定程度上能够对农作物的产量进行提高，但是却非常容易在农作物中存在一定的农药残留以及化学物质。而由于这种残留物质是一种有机化合物，其自身存在着一定的强极性，有着热不稳定以及分子量大的特点，这就会使这部分食品的使用者带来很大的身体危害。在传统的检测技术中，对于这些物质往往不能够进行有效的检测，而通过高效液相色谱技术，则可以对物品中存在的农药残留进行有效的检测。3.3.2兽药残留的检测兽药残留，就是在对动物进行用药后，在相关动物产品中可能存在的其代谢产物以及原型药物，其中也包括同兽药有关联的相关杂质残留等。在目前兽药中残留情况较为突出的主要有杀虫剂、生长促进剂、抗菌素类以及抗生素类等，而在其中，抗菌素以及抗生素是目前残留情况最为突出的兽药。3.3.3霉菌毒素的检测食品中存在多种霉菌毒素。黄曲霉素存在最为普遍，是食品贮存时由霉菌产生的毒素，有致癌作用。MariaLgiaMartins[12]对葡萄牙的96种酸奶产品作了调查，应用免疫亲和柱萃取和高效液相色谱技术检测其中是否含有黄曲霉素(AFM1），其检测限为10ng/kg。18.8%的样品中有AFM1检出,含量在19ng/kg～98ng/kg之间。王君等[13]用HypersilODS-C18色谱柱，以乙腈-水溶液为流动相梯度洗脱，测定食品中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2含量，测定结果表明这4种黄曲霉毒素的检出限分别为0.012mg/kg、0.008mg/kg、0.036mg/kg和0.024µg/kg，回收率均大于80%，相对标准偏差均小于3.0%，相关系数均大于0.9994。4高效液相色谱的研究趋势4.1缩短分析时间，提高分离效率。应用先进的检测仪器和方法,对流动相、固定相进行调节或改变,采用梯度洗脱.柱切换技术有望解决这个问题。梯度洗脱的高效液相色谱法，能分析较宽极性范围的样品，较等度洗脱具有很大的优势，但对于成分更复杂。极性范围更宽的中药样品则有些力不从心。多柱高效液相色谱法又称多维高效液相色谱法。除具有梯度洗脱一样的改变流动相浓度的优点外，还可以改变固定相种类、键合度、粒径、柱长、柱径等及流动相种类、浓度等。4.2进一步向自动化，智能化及联用技术上发展。液相色谱与质谱联用在国外已成为测定低浓度食品、药品及代谢物的首选方法,如LC-MS-MS法测定血浆中HIV-1蛋白酶，准确高效，血浆中残留的内源性组份和其他药物不干扰测定，既节省材料又节约时间。已经应用于体液、血浆、血清中的药物分析。高效液相色谱-核磁共振联用在食品分析方面的作用很不错，新近提出的智能多柱高效液相色谱系统利用切换技术的模块式分离性能，把样品分块的切换进不同性质的色谱柱，再用合适的流动相洗脱，全过程采用智能化控制。5总结高效液相色谱技术作为一种十分有效的分析分离手段,已经广泛应用于石油化工、生物化学、食品卫生、医药工业等领域一些色谱技术的相互结合解决了传统液相检测器灵敏度和选择性不够的缺点,提供了可靠、精确分析结果,简化了试验步骤,节省了样品准备时间和分析时间,随着技术的不断改进与发展,相信不久的将来,高效液相色谱必将在更多的领域发挥重要作用。参考文献[1]超高效液相色谱及质谱联用技术.美国Waters公司,2004.[2]李秀勇,牟峻,刘惠涛,胡之德.超高效液相色谱一质谱法测定油脂中的十种抗氧化剂.分沂常凳2008,3,369一372.[3]Shen,H.Y:Jiang,H.L.Sereening,determinationandeonfirmationofchloramPhenieolinseafood,meatandhoneyusingELISA,HPLC-UVD,GC-ECD,GC-MS-EI-SIMandGC-MS-CI-SIMmethods,Anal.Chim.Acta,2005,535(l-2),33-41.[4]成志强,孙成均,黎源倩.反相高效液相色谱法同时测定食品和多维片中8