现代分析技术在食品分析检测过程中的应用

摘 要：食品分析与检测是确保食品安全性、营养价值和合规性的关键过程，涵盖营养成分、添加剂和污染物的识别与量化。本文探讨了食品分析的基本原理，包括样品采集、处理和不同分析方法，以及现代分析技术如高效液相色谱技术、气相色谱技术、质谱技术等在食品安全评估和质量控制中的应用，旨在提高食品分析检测的灵敏度和准确性，维护食品安全和提高公众健康水平。

关键词：食品分析；食品检测；高效液相色谱；气相色谱

The Application of Modern Instruments in the Process of Food Analysis and Detection

ZHU Wanchao， CHEN Xiaojian

（Ruijin Comprehensive Inspection and Testing Center， Ganzhou 342500， China）

Abstract： Food analysis and testing is a key process to ensure food safety， nutritional value and compliance， covering the identification and quantification of nutrients， additives and contaminants. This article explores the basic principles of food analysis， including sample collection， processing and different analytical methods， as well as the application of modern instruments such as high performance liquid chromatography， gas chromatography， mass spectrometry， etc. in food safety assessment and quality control， aiming to improve the sensitivity and accuracy of food analysis and testing maintain food safety and improve public health.

Keywords： food analysis; food detection; high-performance liquid chromatograph; gas chromatograph

食品分析与检测的根本目的在于保障食品的安全性与营养价值，同时确保其符合相关法规要求。通过精确识别和量化食品中的特定成分，如营养素、添加剂和潜在的污染物，可以有效预防食品安全事故的发生，保护消费者健康，同时促进食品工业的可持续发展。准确的食品分析不仅有助于监管机构执行食品安全标准，也有助于食品生产企业改进产品质量，满足消费者对高品质食品的需求。

1 食品分析与检测概述

食品分析与检测的作用是识别、量化食品中的营养成分、添加剂和污染物等目标成分，以确保食品的安全性、营养价值和合规性。营养成分分析确保食品营养标签的准确性，添加剂检测避免非法或过量使用添加剂，而污染物检测则是为了识别和量化可能对消费者健康造成风险的有害物质。样品的采集与处理是食品分析的关键步骤，确保所得数据的准确性和可靠性。采集样品时需保证样品具有代表性，而处理步骤如同质化、浓缩或提纯则是为了去除可能干扰分析的成分，同时富集目标分析物。

食品分析和检测方法可分为物理方法、化学方法和生物学方法。物理方法基于物理性质如分子大小、形状或电荷等特性，采用光谱学、色谱学和电泳技术进行分析[1]。化学方法依赖于化学反应和成分的化学性质，如酸碱滴定、氧化还原反应等，用于定量和定性分析。生物学方法则利用生物分子如酶和抗体的特异性反应，包括酶联免疫吸附测定（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）和基

于核酸的检测方法，适用于检测食品中的病原体和生物毒素等。这些方法共同构成了食品分析与检测的基础，使之能够高效、准确地评估食品质量和

安全性。

2 现代分析技术在食品分析中的应用

2.1 高效液相色谱技术的应用

高效液相色谱（High Performance Liquid Chro-matography，HPLC）是一种强大的分析技术，广泛应用于食品分析领域，在分离、鉴定和量化食品中的复杂混合物成分方面展现出其独特的优势。高效液相色谱技术基于不同分子在液相和固定相之间的相对亲和力差异，使得各个组分能被有效分离。在食品安全检测中，HPLC用于检测和量化食品添加剂、防腐剂、色素以及各类天然和合成化合物。例如，通过HPLC可以准确测定饮料中的糖分和酸度以及农产品中残留的农药成分。此技术对于营养成分分析同样重要，能够量化维生素、氨基酸、脂肪酸等关键营养物质，帮助评估食品的营养价值。HPLC的应用不限于常规成分的检测，还扩展到了食品中潜在的污染物分析，包括重金属、塑化剂、多环芳烃等有害物质的鉴定和定量。通过选择适当的固定相和移动相，HPLC能够针对不同的分析目标进行优化，从而实现高分辨率和高灵敏度的检测。HPLC的发展包括了多种检测器的应用，如紫外-可见光谱检测器、荧光检测器和质谱检测器等，这些检测器能够提供更丰富的分析信息，增强了分析的准确性和灵敏度[2]。

2.2 气相色谱技术的应用

气相色谱（Gas Chromatography，GC）技术的应用在食品分析领域中扮演了至关重要的角色，特别适用于挥发性和半挥发性化合物的分析。该技术依靠气态载体流动将样品通过固定相（色谱柱内的涂层）输送，其中分析物与固定相之间的相互作用差异导致各组分在色谱柱中移动速度不同，从而实现分离。在食品安全和质量控制中，气相色谱技术广泛用于检测残留溶剂、食品添加剂、风味和香气成分以及环境污染物。例如，通过GC可以精确测定食品中的防腐剂如苯甲酸和山梨酸的含量，还可分析食品香气复合物，从而评估食品的新鲜度和品质。此外，气相色谱法还能检测农药残留和塑化剂等对人体有害的化学物质，确保食品安全。气相色谱技术与质谱技术联用进一步扩大了其应用范围，不仅能分离复杂样品中的组分，还能提供分离出的每个组分的详细结构信息。这种组合技术适合于未知物质的鉴定和微量污染物的检测。气相色谱技术以其高分离效率、高灵敏度和强大的分析能力，在食品分析与检测领域中占据了不可替代的地位，为确保食品的质量和安全提供了强有力的技术支撑。

2.3 质谱技术的应用

质谱（Mass Spectrometry，MS）技术用于识别和量化食品中的化学物质。通过测定样品分子的质荷比和丰度，质谱仪可以生成独特的谱图，为各种化合物的鉴定和定量提供依据。这一技术特别适合于复杂食品中未知成分的鉴定以及结构相似物质的区分。质谱的应用范围广泛，覆盖了食品安全评估、食品质量控制和食品成分分析等多个方面。在食品安全评估中，质谱用于检测和量化残留的农药、兽药、食品添加剂、环境污染物及其他潜在有毒化学物质[3]。质谱技术的高灵敏度和高选择性使其成为追踪微量污染物的理想工具。在食品质量控制方面，质谱技术可用于分析食品中的营养成分，如脂肪酸、维生素和氨基酸等，帮助评估食品的营养价值。此外，通过分析食品中的风味和香气成分，质谱也被广泛应用于食品工业的品质改进和新产品开发。结合色谱技术，如气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）和液相色谱-质谱联用（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS），质谱技术拓宽了分析范围，提高了样品处理的灵活性和分析的准确性，联用技术能有效分离复杂样品中的成分，然后进行精确鉴定和定量分析。

2.4 原子吸收光谱技术的应用

原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）技术在食品分析中的应用，为微量元素和痕量金属的检测提供了一种具有高度特异性和灵敏度的方法。该技术基于元素在受热时吸收特定波长的光，生成独特的吸收光谱，通过测量特定波长处的光吸收强度来定量分析样品中的特定元素。在食品安全和营养成分分析方面，原子吸收光谱被广泛应用于检测和量化如铅、汞、镉、砷等有害重金属的残留以及钙、镁、铁、锌等重要的营养元素。该技术的高灵敏度使其成为检测食品中微量元素含量的理想选择，特别是在追踪环境污染物在食物链中的累积效应方面。原子吸收光谱技术能够为食品的安全性和营养价值评估提供准确的数据支持。例如，分析水果、蔬菜、谷物和其他食品中的微量元素含量，不仅可以评估食品的营养价值，还可以监控和控制有害元素的摄入量，确保公众健康安全。原子吸收光谱具有操作简便、分析速度快和成本相对较低的特点，使其成为食品分析实验室中常用的一种分析工具。此外，结合样品前处理技术，如消解、富集和分离步骤，可以进一步提高分析的灵敏度和准确度，满足不同食品样品分析的需求[4]。

2.5 核磁共振技术的应用

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技术利用了原子核在外部磁场中对特定频率的电磁辐射的吸收和发射，为研究食品成分提供了一种无须复杂样品前处理的直接分析方法。通过测量不同原子核（如氢或碳）的共振频率，NMR能够提供关于分子结构、动力学和相互作用的详细信息。NMR技术在食品行业中主要应用于食品成分的定性和定量分析，包括脂肪、水分、蛋白质以及其他营养成分和添加剂的检测。NMR技术的非破坏性特点使其尤其适合于对高价值或敏感食品样品的分析，例如评估奶制品中脂肪和水分的比例、果汁中的糖分含量以及蜂蜜的纯度鉴别。NMR还被用于食品的真伪鉴定和品质控制，通过比较样品的NMR图谱，可以有效识别食品中的掺假成分或检测食品变质。例如，在橄榄油的真伪鉴定中，NMR技术能够识别出掺杂的低价植物油，保证产品的纯度和质量。此外，NMR技术在研究食品中的复杂生物大分子，如蛋白质和多糖结构方面，也显示出其独特的优势。通过提供分子层面的信息，NMR有助于理解食品成分的功能性质和食品加工过程中的结构变化。

2.6 红外光谱技术和近红外光谱技术的应用

红外光谱（Infrared，IR）和近红外光谱（Near Infrared，NIR）应用在食品分析领域中，为快速、无损的成分分析和质量控制提供了有效手段。物质分子振动能级跃迁时吸收特定波长的红外光和近红外光，不同化学键和分子结构对应不同的吸收特征，IR和NIR技术基于此识别和量化食品成分。红外光谱技术尤其擅长于检测食品中的有机成分，如脂肪、蛋白质、水分和碳水化合物等。例如，在乳制品分析中，IR可用于快速测定乳中蛋白质、脂肪和乳糖的含量，而在谷物和油料作物分析中，IR技术可用于评估蛋白质和油脂含量以及监测作物的品质。NIR技术覆盖了更宽的波长范围，因其穿透力更强，适用于整体样品的分析，无须复杂的样品处理[5]。NIR在食品行业中被广泛应用于快速筛选和品质控制，如评估肉类的脂肪含量、水果和蔬菜的成熟度以及面粉和烘焙产品的品质。此外，NIR技术在检测食品中的水分含量方面特别有效，这对于控制食品加工和储存过程中的品质至关重要。红外和近红外光谱技术的应用不限于实验室分析，其快速、无损的特性使其适合于在线或现场分析，为食品加工和质量控制提供了实时监控的可能。通过设定特定的光谱数据库，可以实现对食品成分的快速识别和定量，支持食品工业的自动化和智能化发展。

2.7 实时聚合酶链反应技术的应用

实时聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术在食品分析领域中的应用，为食品安全监测和质量控制提供了一种高效、灵敏的分子生物学方法。该技术通过扩增目标DNA序列，使得极少量的遗传物质也能被检测到，进而实现对食品中病原体、转基因成分的快速准确分析。在食品中病原体的检测方面，实时PCR技术因其高灵敏度和特异性，能够在短时间内准确识别和定量食品样品中的细菌、病毒和真菌等微生物。这对于食品加工过程中的卫生控制、食品贮存以及最终产品的安全性评估具有重要意义。转基因成分的检测是实时PCR技术的另一重要应用领域。随着转基因食品在全球范围内的广泛种植和流通，确保这些产品的标识准确性和符合各国规定成为一个挑战。实时PCR可以对特定的转基因进行高度特异性的检测和定量，为转基因成分的监测和标识提供了科学依据。此外，实时PCR在食品的物种鉴定中也显示出其独特优势。通过对特定物种的DNA序列进行扩增和检测，该技术能够有效区分和鉴别食品成分中的不同物种，对于防止食品掺假、确保产品标签的真实性具有重要作用。实时PCR技术的快速、灵敏和高通量特点使其成为食品安全和质量控制中不可或缺的工具。通过实时监测扩增过程中的荧光信号变化，能够实现对目标DNA的定量分析，进一步提高了食品检测的准确性和效率[6]。

2.8 电化学传感器技术的应用

电化学传感器在食品分析领域中的应用，为检测食品安全和质量提供了一种高灵敏度、快速响应的方法。该技术基于电化学反应原理，能够将化学信息转换为易于测量的电信号，适用于检测食品中的多种化学物质，包括有害物质、营养成分和添加剂等。在食品安全监测中，电化学传感器特别适合于追踪和定量食品中的有害物质，如重金属离子、残留农药和食品添加剂。通过特定的电极材料和表面改性技术，电化学传感器能够对特定分析物表现出高度的选择性和灵敏度，即使在复杂的食品中也能进行准确检测。对于营养成分的分析，电化学传感器能够用于定量测定食品中的维生素、糖分、氨基酸和脂肪酸等，有助于食品加工和质量控制，确保食品营养成分的标签准确性。此外，电化学传感器在食品中微生物检测方面也显示出潜力。通过与生物识别元件（如抗体和核酸探针）的结合，可以构建生物传感器，专门针对食品中的病原体和腐败微生物进行快速检测，为食品安全监控提供了有效工具，能够实现对食品污染的早期警告。电化学传感器的小型化和便携性使其非常适合于现场快速检测，为食品产业链的各个环节提供了实时监测的可能。通过这种方式，可以及时识别风险，采取控制措施，避免污染事件的发生。

3 结语

在当今社会，随着人们对食品安全和营养价值的日益关注，食品分析与检测领域的技术进步显得尤为重要。通过采用先进的分析仪器和方法，如高效液相色谱、气相色谱和质谱等，分析人员能够更准确、更高效地评估食品成分，从而确保食品的质量安全。这些技术的应用大大提高了检测的灵敏度和准确性，即使是微量的有害物质也能被准确识别和量化。此外，现代食品分析技术的发展不仅有助于预防食品污染事件的发生，还支持了食品工业的健康发展，提高了公众对食品安全的信心。随着技术的不断进步，食品分析与检测将继续在保护消费者健康和促进食品产业可持续发展方面发挥不可替代的作用。

参考文献

[1]米雪.食品检测与现代分析仪器的应用[J].中国食品工业，2021（21）：108-110.

[2]王一帆，董超凡.食品分析与检测过程中现代仪器的应用[J].现代食品，2018（21）：135-136.

[3]吴延立.仪器分析法在食品检测分析中的应用[J].现代食品，2020（5）：120-121.

[4]周洁.仪器分析法在食品检测分析中的应用[J].名城绘，2019（4）：226-226.

[5]杨波，王立石，李可人.仪器分析法在食品检测分析中的应用[J].现代食品，2019（22）：98-99.

[6]秦臻.仪器分析方法在食品检测分析中的应用[J].大科技，2019（23）：283.

作者简介：朱万超（1994—），男，江西赣州人，本科，助理工程师。研究方向：食品分析与检测。