实验室分析仪器--高效液相色谱食品中毒素、有害成分检测
食品中毒素与有害成分的检测
随着科学技术的发展,各种有机化合物与防治病虫害的农药常用在农作物上,虽然一定程度地促进了农作物的生长,保证了生产产量,但降低了农作物的安全性,有一些强性农药或兽药,即便经过雨水洗刷,依然不能完全清除,还有部分残留,这时若采摘者或食用者在食用时没有仔细清洗,这些农药或兽药进入体内,会对人身体健康造成巨大的影响,严重者甚至威胁人体的生命安全,而利用高效液相色谱技术对其中残留的、不易被发现的各种农药或兽药进行检测,可重现其中的有害毒素成分,让食用者充分辨别食品的质量安全。
1、农药残留量的测定
目前蔬菜水果中不同种类农药的残留测定方法主要是气相色谱法(GC)或气相色谱-质谱法(GC-MS),但 GC 对沸点高或热稳定性差的农药需进行衍生化处理,这样就不可避免地增加了样品预处理的难度,也使它的应用受到一定程度的限制。
李永新等建立了同时测定蔬菜水果中12种农药残留的反相高效液相色谱分析方法。将样品捣碎,用乙酸乙酯超声提取,经Florisil固相萃取柱净化、正己烷-二氯甲烷(1∶1)洗脱、氮气吹干、甲醇溶解并定容后,采用高效液相色谱柱分离、紫外检测,以外标法定量。结果表明,5种有机磷农药、6种拟除虫菊酯类农药和除草剂二甲戊乐灵的检测限为0.114～2.65ng。应用该法对从市场上随机购买的莲白、小白菜、黄瓜等20个蔬菜样品和苹果、梨等20个水果样品进行检测,其中氧化乐果的检出率分别为55%和45%,辛硫磷的检出率分别为50%和30%,由此可见,国家明文规定的不得用于蔬菜、瓜果的剧毒、高毒农药仍有检出。
何红梅等建立了高效液相色谱法分离、紫外检测器检测同时测定蔬菜中除虫脲、氟铃脲、氟苯脲等7种苯甲酰脲类残留量的方法,色谱柱为 SunFireTM C18[250mm×4.6mm(i.d.),5μm],柱温为室温,检测波长为260nm,同时分离的农药种类多,但需梯度洗脱,对仪器的要求较高。丁慧瑛等建立了同时测定蔬菜中除虫脲等11种苯甲酰脲农药残留的液相色谱-串联质谱分析方法,C18柱分离,甲醇-0.005mol/L 乙酸铵溶液为流动相梯度洗脱,电喷雾负离子模式离子化,三重四极杆质谱测定,方法回收率为69%～109%,所需仪器并不普及。苯甲酰脲类农药中除虫脲和氟铃脲的测定居多,胡敏等采用反相高效液相色谱法,C18 色谱柱,甲醇-水(75∶25)为流动相,254nm 波长下用 DAD 检测器,测定了除虫脲的含量。
李海飞等运用HPLC柱后衍生荧光检测法,测定了苹果、梨、桃、葡萄、香蕉和芒果等水果样品中涕灭威亚砜、涕灭威砜、灭多威、三羟基克百威、涕灭威、克百威和甲萘威7种氨基甲酸酯类农药的残留量,结果7种农药3种不同浓度的平均添加回收率在72.5%～116.2%,最低检出限为0.0037～0.0074mg/kg。
2、兽药残留量的测定
兽药残留是指对食品动物用药后,动物产品的任何食用部分中的原型药物或/和其代谢产物,包括与兽药有关的杂质的残留。残留较大的兽药主要包括抗生素类、合成抗生素类、抗寄生虫类、生长促进剂和杀虫剂等。
研究人员建立了一种养殖海水中诺氟沙星、环丙沙星和恩诺沙星3种喹诺酮类抗生素残留量的高效液相色谱-荧光测定方法:水样经稀盐酸调 pH 后经 HLB 固相萃取柱富集、净化,用外标法定量;结果表明,该方法的灵敏度高,重现性好,适用于养殖海水中诺氟沙星、环丙沙星和恩诺沙星的检测。
王帆等研究了检测大豆异黄酮类保健食品中三种雌激素(雌二醇、雌酮、己烯雌酚)含量的分析法。采用 Hypersil ODS2 C18色谱柱,流动相为甲醇-水(体积比53∶47),流速1.0mL/min,检测波长280nm,该方法的线性范围在0.5～250mg/L,三种雌激素的最低检出限分别为0.8mg/L、0.9mg/L、0.4mg/L。
陈辉华等建立了同时检测水产品中四环素类和氟喹诺酮类兽药多残留的HPLC法。样品经固相萃取小柱净化,以甲醇-丙二酸-氯化镁水溶液梯度洗脱,紫外检测器检测。对样品预处理和色谱分析条件进行了优化,8种抗生素(土霉素、四环素、金霉素、沙拉沙星、恩诺沙星、达氟沙星、环丙沙星、单诺沙星)在0.1～10.0mg/L 范围内与峰面积线性关系良好,最低检出限(S/N=3)为0.011～0.051mg/kg,定量下限(S/N=10)为0.035～0.170mg/kg,平均加标回收率为81.0%～96.0%。
3、霉菌毒素的检测
每年霉变粮食的量占据了总粮食产量的很大一部分,这不仅对国家经济造成了损失,若霉变的粮食被人畜食用,还会引发中毒、癌症等症状。霉菌毒素主要有黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮等,尤其是黄曲霉毒素,被列为诱发癌症的高危因素。而某些初步霉变的粮食,其感官上的变化并不明显,因此,对霉菌毒素的检测尤为重要。HPLC 可依据不同微生物的化学组成或其产生的代谢产物,直接分析样品中各种细菌的代谢产物,确定其病原微生物的特异性化学组分,从而确定被检测食品中是否存在微生物超标以及是否威胁到人类健康等。
程树峰等建立了一种快速检测粮食中黄曲霉毒素 B1、B2、G1、G2 的碘柱前衍生-高效液相色谱法:样品经提取液处理后,加入适量碘衍生剂衍生,衍生后进行色谱分析,结果4种黄曲霉毒素在7min内测定完成,最低检出限均在皮克水平。
牟仁祥等建立了同时检测粮谷中T-2和 HT-2毒素的免疫亲和柱净化-液相色谱质谱法:免疫亲和柱净化后,采用液相色谱-质谱(LC-MS)测定,结果T-2和 HT-2毒素在0.005～0.500mg/L 范围内与峰面积线性关系良好,在加标条件下,T-2和 HT-2毒素的平均回收率为76%～90%,最低检出限(S/N=3)分别为0.130mg/kg、0.002mg/kg。
Pérez-Torrado 等对来自不同国家的21种玉米粉中的玉米赤霉烯酮霉素进行了分析,样品经高压液体提取后,采用LCESI/MS 检测,其中包括正离子电喷雾ESI(+)和ESI(-)2种质谱检测方法,结果ESI(+)和ESI(-)的最低检测限分别为5μg/kg、1μg/kg,仅有一种样品中玉米赤霉烯酮霉素的含量低于欧盟委员会的标准量。
杨小丽等采用高效液相色谱-串联质谱法测定了地龙中黄曲霉毒素 B1、B2、G1 和 G2 的含量,结果表明4种黄曲霉毒素的检出限分别为0.03μg/kg、0.02μg/kg、0.03μg/kg 和0.02μg/kg。栗建明等建立了中药材中4种黄曲霉毒素测定的快速液相色谱-串联质谱方法,表明黄曲霉毒素 B1 在0.1021～10.21ng/mL内、黄曲霉毒素 B2 在0.0612～7.65ng/mL 内、黄曲霉毒素 G1 在0.193～9.65ng/mL 内、黄曲霉毒素 G2 在0.121～7.55ng/mL 内,线性关系均良好,r>0.9998;4种黄曲霉毒素的回收率均在77.0%～102.4%之间。
4、N-亚硝胺、多环芳烃和杂环芳烃的测定
腌腊肉品中常添加硝酸盐或亚硝酸盐作发色剂用,由于添加量过大或自身的还原作用在肉品中生成 N-亚硝胺。N-亚硝胺可诱发肝癌、结肠癌等。某些 N-亚硝胺化合物,如 N-亚硝基二甲胺、N-亚硝基二乙胺、N-亚硝基四氢吡咯等也是一类致癌物质。过去采用气相色谱法测定食物中的挥发性亚硝胺,其中仅色谱测定一步便需耗时1h之多,而采用高效液相色谱法则只需要13min。
肉品烟熏、油炸、烧烤时常产生多环芳烃并污染肉品。多环芳烃(简称 PAH)中主要的致癌物质有3,4-苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽,而芘和萤蒽对苯并(a)芘的致癌有促进作用。分离蒽、苯并(e)芘、芘、苯并(b)萤蒽及苯并(a)芘五个成分,用氧化铝色谱柱需耗10h,用 TLC 为10min,用GC则苯并(a)芘的保留时间通常为数十分钟。应用高效液相色谱法,以 ermaphase ODS 色谱柱,在 4min 内即可完全分离。分离 PNH 常用的色谱柱填充剂为十二烷基化学键合的薄壳型硅胶(如permaphase ODS、Vy-dac RP、SiI-X-H RP 等),这类填充剂最大的优点是可以应用梯度淋洗,这样大大有利于缩短分离时间和提高分离效果。
此外,杂环芳烃中的主要致癌物为二苯(a,h)氮蒽,在城市空气的尘埃中、煤焦油及烟草中均含有此成分。各种杂环烃可在 Zipax 担体上涂渍0.5% AgNO3 作固定相,以乙腈-正己烷(1∶99)作淋洗液进行分离。其分离机制可能是银离子与杂环烃中的氮原子形成络合物。也可用 Corasil 涂渍0.3%BOP 作固定相,二异丙醚作淋洗液进行分离。
2002年4月,瑞典斯德哥尔摩大学 Margareta Tornqvist 教授首次在油炸及焙烤的马铃薯和谷物类食品中发现了具有神经毒性的潜在致癌物——丙烯酰胺(acrylamide),该毒物很容易经消化道、皮肤、肌肉或其他途径吸收,并能通过胎盘屏障,是一种公认的神经毒素和准致癌物,已被 WHO 国际癌症研究中心(IRAC)列为可能致癌物质(ⅡA类)。
2005年4月13日,我国卫生部发布了“建议全国消费者避免食用油炸薯片和油炸薯条”的公告,呼吁采取措施减少食品中丙烯酰胺可能导致的对健康的危害。柳其芳等研究了检测食品中致癌物丙烯酰胺的固相萃取-二极管阵列检测-反相高效液相色谱测定方法,用水提取食品中的丙烯酰胺,采用C18固相萃取小柱对样品液进行纯化,流动相为甲醇-水(5∶95),DAD 扫描波长范围190～370nm,检测波长 210nm。结果表明,丙烯酰胺在0.1～10mg/L 浓度范围内线性良好,方法检出限为10ng/g。用建立的方法分析了59份面包、谷类、豆类、坚果类和土豆类食品,结果显示,食品炸焦的程度越深,则丙烯酰胺的含量越高。
5、HPLC 在其他食品分析检测中的应用
HPLC 可用于食用药材指纹图谱的检测。刘洪宇等建立了不同加工方法制成的玄参饮片的 HPLC 指纹图谱测定方法,研究不同种类玄参饮片对指纹图谱的影响。郜玉钢等采用反相高效液相色谱对农田人参与伐林人参中9种人参皂苷单体的含量进行比较分析,从而建立了同时测定农田人参中9种人参皂苷单体含量的方法。HPLC 还可用于食品中其他营养成分的分析检测。何康昊等建立了蛋黄中角黄素及虾青素的反相高效液相色谱-二极管阵列检测法(RHPLC-DAD)。李艳等采用高效液相色谱法测定了豆类及豆制品中大豆异黄酮的含量。
