王仕興，牛 華，張學(xué)忠，楊 凡，彭珍華，祝紅昆，馬雪濤，李軍明

（云南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，云南昆明 650223）

綠色分析測試技術(shù)在食品檢驗中的應(yīng)用

王仕興，牛 華，張學(xué)忠，楊 凡，彭珍華，祝紅昆，馬雪濤，李軍明

（云南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，云南昆明 650223）

綠色分析技術(shù)已成為國際分析化學(xué)的前沿科學(xué)，是一種新型的分析技術(shù)。綠色分析技術(shù)要求食品分析和檢驗者們能夠發(fā)展綠色的分析方法和技術(shù)，從源頭上制止污染的產(chǎn)生，減輕食品分析對操作者造成的傷害和對環(huán)境造成的污染。無污染或少污染的綠色分析化學(xué)技術(shù)將是今后食品分析的發(fā)展方向。文章重點(diǎn)介紹綠色分析測試技術(shù)在食品檢驗中的應(yīng)用。

綠色分析技術(shù)，食品，檢驗分析

綠色化學(xué)是一門新興的化學(xué)分支，是當(dāng)今化學(xué)科學(xué)研究的前沿，受到廣泛的關(guān)注[1-5]。綠色化學(xué)的任務(wù)是設(shè)計沒有或者只有盡可能小的環(huán)境負(fù)作用并且在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過程[6]。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，綠色化學(xué)的發(fā)展也離不開綠色分析化學(xué)，綠色分析化學(xué)正逐漸成為綠色化學(xué)的核心學(xué)科之一。綠色分析化學(xué)即是把綠色化學(xué)的原理使用在新的分析方法和技術(shù)的設(shè)計方面，始終把環(huán)境影響作為一個目標(biāo)，減少和取消在分析過程中有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，將環(huán)境污染減少到最低限度[7]。因此，發(fā)展環(huán)境友好的綠色分析方法來取代原有的對環(huán)境產(chǎn)生污染的分析方法既能保護(hù)環(huán)境，又能節(jié)約能源。綠色分析化學(xué)包括綠色樣品處理技術(shù)和綠色分析測試技術(shù)。以往對食品檢驗分析方法的評價，主要從靈敏度、精密度、重現(xiàn)性、分析速度、操作程序和成本效益等方面來考慮[8]。綠色分析技術(shù)的誕生就要求食品分析和檢驗者們能夠發(fā)展綠色的分析方法和技術(shù)，從源頭上制止污染的產(chǎn)生，即從樣品的處理到整個測試過程，都要以綠色為根本，盡可能地減少其對操作者造成的傷害和對環(huán)境造成的污染。本文重點(diǎn)介紹綠色分析測試技術(shù)在食品檢驗中的應(yīng)用。

1 近紅外光譜技術(shù)

近紅外光譜主要是由分子內(nèi)基團(tuán)振動的倍頻吸收和合頻吸收產(chǎn)生的，由于分子的倍頻和合頻吸收強(qiáng)度較弱，這為樣品不經(jīng)過稀釋預(yù)處理就可以直接進(jìn)行原樣測定分析提供了理論依據(jù)[9]。幾乎所有的有機(jī)物的一些主要結(jié)構(gòu)和組成都可以在他們的近紅外光譜中找到信號，而且譜圖穩(wěn)定，獲取光譜容易。

近紅外光譜分析技術(shù)的優(yōu)勢：a.測試簡單，可直接測定液體、固體、半固體和膠狀體等樣品，不損傷樣品，可稱為無損檢測；b.測試速度快，幾秒鐘出結(jié)果，大大縮短測試周期；c.日常分析模式簡單，操作人員經(jīng)過簡單培訓(xùn)即可操作，且單人可完成多個化學(xué)指標(biāo)的大量測試，大大提高測試效率；d.無需有毒化學(xué)藥品，沒有溶劑浪費(fèi)，不需化學(xué)專家，是一種綠色分析技術(shù)；e.分析成本低，可同時對樣品多個組分進(jìn)行定性和定量分析；f.適用于近紅外分析的光導(dǎo)纖維易得到，故易實現(xiàn)在線分析及監(jiān)測，極適合于生產(chǎn)過程和惡劣環(huán)境下的樣品分析；g.隨模型中優(yōu)秀數(shù)據(jù)的積累，模型不斷優(yōu)化，測試精度不斷提高；h.測試范圍可以不斷拓展[10-12]。由于近紅外光譜在光纖中良好的傳輸性，近年來也被歐美及日本等發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用在工業(yè)在線分析中，并且很多近紅外光譜分析法被列為標(biāo)準(zhǔn)方法。近紅外光譜定量分析因其快速、準(zhǔn)確已被列入世界谷物化學(xué)科技標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會和美國谷物化學(xué)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，成為世界食品分析標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法之一。

近紅外光譜分析技術(shù)結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法相繼開展了食品摻假鑒別、食品品質(zhì)鑒定、原產(chǎn)地鑒別、多種成分同時檢測、農(nóng)藥殘留檢測、污染物鑒別以及食品質(zhì)量評估與分級等方面的研究。應(yīng)用近紅外鑒別食品種類、產(chǎn)地等是現(xiàn)階段國內(nèi)外學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。Cozzolino等[13]采用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合主成分分析和偏最小二乘回歸的方法，對來自澳大利亞的269個不同品種的白葡萄酒樣品的產(chǎn)地進(jìn)行了判別，結(jié)果表明，建立的葡萄酒的溯源模型，對Riesling葡萄酒的識別率為100%，對Chardonnay葡萄酒的識別率為96%。Soriano等[14]利用傅里葉變換近紅外檢測了葡萄酒的色素成分，結(jié)果表明，定標(biāo)樣品中的標(biāo)準(zhǔn)分析誤差在0.15～23.79mg/L。傅里葉變換近紅外光譜檢測技術(shù)可以作為對葡萄酒色素成分的檢測并可以提供相關(guān)的紅酒顏色的信息。近紅外光譜分析也可以用于食物摻假的檢測。Marina等[15]通過最小平方法和以小波為基礎(chǔ)的定標(biāo)運(yùn)算方法鑒別硬質(zhì)小麥粉摻雜普通的面包小麥粉。該方法不但可以定性鑒別，還可以較為準(zhǔn)確獲得定量結(jié)果。

近紅外光譜技術(shù)不僅作為常規(guī)方法用于食品的品質(zhì)分析，且已用于食品加工過程中組成變化的監(jiān)控和動力學(xué)行為的研究。吳靜珠等[16]建立了包含不同種類奶粉樣品集的6個指標(biāo)：酸度、脂肪、乳糖、蔗糖、蛋白和灰分的近紅外模型，用于奶粉質(zhì)量控制。他們采用全譜分析結(jié)合模型優(yōu)化方法研究，分別建立了該混合奶粉樣品集的6個指標(biāo)的近紅外模型，除酸度外，該研究所建立混合奶粉的其他理化指標(biāo)的近紅外定標(biāo)模型具有較好的穩(wěn)定性和預(yù)測能力。因此該方法的提出可以簡化近紅外技術(shù)在奶粉定量分析中的步驟。費(fèi)堅[17]利用近紅外光譜技術(shù)分析了蘋果汁中蘋果酸含量，建立了蘋果酸的近紅外校正模型，為蘋果汁加工過程中的品質(zhì)分析提供一種快速有效的分析方法。

雖然近紅外光譜吸收強(qiáng)度和靈敏度都比較低，在痕量分析領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性，但在化學(xué)計量學(xué)的基礎(chǔ)上，近年來微量農(nóng)藥殘留的近紅外檢測得出了理想的結(jié)果。沈飛等[18]采用近紅外光譜分析法直接用于痕量農(nóng)藥辛硫磷的定量檢測，通過引入一種樣品預(yù)處理方法，將待測樣品與硅膠混合，硅膠作為吸附劑，用來富集待測農(nóng)藥化合物，然后直接采集其漫反射光譜。用偏最小二乘回歸方法建立模型、留一交互驗證法來對模型進(jìn)行評價。結(jié)果表明，利用硅膠作為待測樣品吸附劑的預(yù)處理方法，可以有效降低近紅外光譜分析技術(shù)的檢測限，在農(nóng)藥殘留等低含量樣品檢測中有實際應(yīng)用價值。

近紅外光譜技術(shù)作為一種新型的分析技術(shù)，隨著近紅外光譜儀硬件設(shè)備成本不斷降低，進(jìn)一步完善軟件的數(shù)理統(tǒng)計方法，提高從復(fù)雜、重疊和變化的近紅外光譜中提取有效信息的效率，增加光譜的信噪比，伴隨著近紅外光譜技術(shù)和化學(xué)計量學(xué)的不斷發(fā)展，近紅外光譜技術(shù)將在食品質(zhì)量安全監(jiān)測分析領(lǐng)域取得更大的進(jìn)展，在食品領(lǐng)域擁有更為廣闊的前景。

2 毛細(xì)管電泳

毛細(xì)管電泳（capillary electrophoresis，CE）是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種以高壓電場為驅(qū)動力，以毛細(xì)管為分離通道的新型液相分離技術(shù)。毛細(xì)管電泳技術(shù)是分析科學(xué)領(lǐng)域繼液相色譜之后又一重大的進(jìn)展，已被廣泛用于食品、飲料等各個領(lǐng)域，并在分析和測定復(fù)雜樣品的過程中發(fā)揮著巨大的作用。

毛細(xì)管電泳具有的優(yōu)點(diǎn)：a.靈敏度與分辨率極高，采用紫外檢測器時其檢測下限可達(dá)10-13～10-15mol/L；采用激光制導(dǎo)熒光檢測器，檢測下限可達(dá)10-19～10-21mol/L；b.柱效很高，一般可達(dá)到幾十萬理論塔板數(shù)，相比之下，高效液相色譜的柱效僅為幾千到幾萬；c.極快的分離速度，一般在十幾分鐘內(nèi)完成分離，曾有1.7m in分析19種陽離子、3.1m in分析30種陰離子、4.5min分析10種蛋白質(zhì)的報道；d.經(jīng)濟(jì)，實驗消耗不過幾毫升緩沖溶液，儀器簡單，維持費(fèi)用很低；e.微量，進(jìn)樣所需的樣品體積為納升級；f.多模，可根據(jù)需要選用不同的分離模式且僅需一臺儀器等多項優(yōu)點(diǎn)[19-21]。由于毛細(xì)管電泳具有多種不同的高效分離模式，可以滿足許多基質(zhì)復(fù)雜的食品成分分析，其分析的對象可以從飲用水到復(fù)雜的肉制品，分析的成分可以從簡單的金屬離子到蛋白質(zhì)等大分子，再加上毛細(xì)管電泳對被分析成分的提取、純化及衍生等預(yù)處理沒有嚴(yán)格的要求，因此，毛細(xì)管電泳在食品分析方面的應(yīng)用日趨廣泛[22-24]。

毛細(xì)管電泳在食品分析中應(yīng)用最廣泛和成熟的領(lǐng)域是毛細(xì)管離子電泳。毛細(xì)管離子電泳實質(zhì)上是毛細(xì)管電泳最基本的一種分離模式—毛細(xì)管區(qū)帶電泳在離子分析中的應(yīng)用。目前在食品基質(zhì)中用毛細(xì)管電泳分析礦物元素應(yīng)用最廣泛和成熟。如礦泉水、飲料、紅酒、牛乳、奶酪及乳粉中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等離子[24-26]。食品基質(zhì)中的陽離子可用間接紫外法檢測，也可轉(zhuǎn)化為具有紫外吸收的化合物，用直接紫外法測定。Feng等用毛細(xì)管電泳方法，以4-（2-吡啶基偶氮）間苯二酚作為發(fā)光螯合劑與金屬離子形成深色螯合物，實現(xiàn)了茶葉中Cu、Fe、Zn、Co、Ni等痕量金屬離子的高靈敏度的光學(xué)測定[27]。毛細(xì)管電泳對無機(jī)陰離子的分析較為成功。毛細(xì)管電泳可以測定飲用水、牛奶、飲料、蔬菜、酒、調(diào)味品及其他食品中的硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯化物、硫酸鹽等無機(jī)陰離子[28-30]。

毛細(xì)管電泳法可對食品中各種營養(yǎng)成分進(jìn)行檢測。丁曉靜等[31]利用毛細(xì)管電泳法對牛初乳和原料奶中α-乳白蛋白、β-乳球蛋白及β-乳球蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了測定，并研究了乳清蛋白中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的這3種蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的趨勢，實驗結(jié)果與涂層毛細(xì)管的結(jié)果相一致。采用高效毛細(xì)管電泳—電化學(xué)檢測法同時測定棗中的主要成分蔗糖、葡萄糖、果糖的含量時在15min內(nèi)可實現(xiàn)三種組分的基線分離[32]。隨著毛細(xì)管電泳法技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，因其較適合對食品中各種營養(yǎng)成分分析且綠色、環(huán)保，在對食品中各種營養(yǎng)成分分析中將會發(fā)揮越來越重要的作用。

食品添加劑是用于改善食品的品質(zhì)、延長食品保存期、便于食品加工和增強(qiáng)食品營養(yǎng)成分的一類化學(xué)合成或天然物質(zhì)。食品添加劑種類很多，合成的食品添加劑多有毒性，所以測定食品中的添加劑是食品分析的主要內(nèi)容之一。毛細(xì)管電泳是測定食品中的防腐劑、抗氧化劑、色素和甜味劑等食品添加劑的有效方法之一[33-34]。Huang等[35]在緩沖液中加入環(huán)糊精，采用毛細(xì)管電泳—紫外檢測，9m in內(nèi)實現(xiàn)了8種色素（胭脂紅、檸檬黃、堅牢綠、亮藍(lán)、誘惑紅、日落黃、靛藍(lán)、新紅）的分離。Pauta等[36]建立了可可粉、果醬、檸檬汁、蛋糕、餅干中的抗氧化劑酒石酸含量的測定方法，優(yōu)化分離條件后，在高離子強(qiáng)度緩沖液、反相電滲流條件下，各種形式的酒石酸鹽12m in實現(xiàn)了基線分離，檢測限為10μg/m L。

食品中生物毒素和農(nóng)獸藥殘留有很強(qiáng)的毒性。毛細(xì)管電泳的檢出限足夠用來測定低于最大限量標(biāo)準(zhǔn)容許的生物毒素和農(nóng)獸藥殘留量。Ana等[37]采用固相萃取與毛細(xì)管電泳分離技術(shù)測定了水果和蔬菜中的殺蟲劑。張?zhí)m等[38]用毛細(xì)管電泳-紫外檢測法同時測定了鯽魚中的四環(huán)素、金霉素、土霉素、多西環(huán)素及氯霉素的含量，檢出限為0.5～1.5mg/L。Locke等[39]利用毛細(xì)管涂層柱結(jié)合質(zhì)譜檢測器，測定了扇貝中的3種麻痹性貝毒素，檢測下限達(dá)10ng/g。

食品中的大多數(shù)營養(yǎng)成分如無機(jī)離子、有機(jī)酸、碳水化合物、脂肪酸、氨基酸等一般具有較強(qiáng)的極性，且大多缺少色團(tuán)，所以無論是用毛細(xì)管電泳還是用高效液相色譜分析一般均需要衍生化，對樣品前處理的要求較高。而食品中的農(nóng)藥殘留及其他有害成分的含量甚微，往往需要進(jìn)行痕量分析，對分析方法的靈敏度也有較高的要求。而毛細(xì)管電泳具有極高的靈敏度，特別適合進(jìn)行痕量分析。毛細(xì)管電泳作為一種高效的液相微分離技術(shù)，在食品安全分析中的應(yīng)用領(lǐng)域已顯示出巨大的潛力。食品成分的復(fù)雜性、多樣性對食品分析技術(shù)和方法提出了很高的要求。由于毛細(xì)管電泳具有多種分析模式和檢測方法，可以滿足食品復(fù)雜成分的分析要求。將毛細(xì)管電泳與各檢測技術(shù)如安培檢測器、質(zhì)譜等聯(lián)用，其檢測限將向超低限發(fā)展，靈敏度將大幅度提高，易于自動化，毛細(xì)管電泳將成為食品分析領(lǐng)域重要的手段。

3 X射線熒光分析法

當(dāng)試樣受到X射線、高能粒子束、同步輻射源產(chǎn)生的真空紫外線的照射時，試樣中元素將發(fā)射特征X射線。特征X射線產(chǎn)生的原因是由于高能粒子與試樣原子碰撞，將原子內(nèi)層電子逐出形成空穴，使原子處于激發(fā)態(tài)，這種激發(fā)態(tài)離子壽命很短，當(dāng)較外層電子向內(nèi)層空穴躍遷時，其多余的能量以X射線的形式放出，并在較外層產(chǎn)生新的空穴和產(chǎn)生新的X射線，這樣便產(chǎn)生一系列的特征X射線。在一定條件下，熒光X射線強(qiáng)度與分析元素含量之間存在線性關(guān)系，為熒光X射線的定性定量分析提供了理論依據(jù)。X射線熒光分析法（X-Ray Fluorescence，XRF）是利用原級X射線光子或其他微觀粒子激發(fā)待測物質(zhì)中的原子，使之產(chǎn)生熒光（次級X射線）而進(jìn)行物質(zhì)成分分析和化學(xué)態(tài)研究的方法[40]。

X射線熒光分析法具有的優(yōu)點(diǎn)：a.不破壞樣品，試樣形狀可多樣性（固塊、粉?；蛞后w），一般情況下，樣品制備簡單；b.分析速度快；c.分析范圍廣（包括元素與含量），可對從鈹?shù)解欀g的元素進(jìn)行定性、半定量及定量分析；d.重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高；e.自動化程度高，在安裝了多通道的情況下，可同時快速分析多個元素，在數(shù)分鐘內(nèi)直接得出元素定量分析的結(jié)果；f.使用方法靈活，可用于室內(nèi)或野外分析，也可用于生產(chǎn)直接在線分析[41]。新穎的手提式X射線熒光分析儀具有小巧、方便的特點(diǎn)，與已往的老式儀器相比，分析速度更快、結(jié)果更準(zhǔn)確可靠，適用范圍更廣。分析即可現(xiàn)場進(jìn)行，也可在實驗室中進(jìn)行。X射線熒光分析法已發(fā)展成為一種成熟的多元素分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于糧食、肉類、蔬菜、加工食品等食品試樣。

針對目前市場上存在的產(chǎn)地假冒茶葉嚴(yán)重影響名牌茶葉信譽(yù)的情況，根據(jù)不同產(chǎn)地茶葉中重金屬含量的差異，饒秀勤[42]提出了利用X射線熒光技術(shù)結(jié)合模式識別技術(shù)進(jìn)行了茶葉產(chǎn)地鑒別的方法。將不同產(chǎn)地的樣本分組，分別采集其X射線熒光光譜，提取其主成分，計算各個樣本組的主成分均值作為樣本中心點(diǎn)，計算待測樣本到各樣本組中心的馬氏距離，將其歸類到馬氏距離值最小的類中，實現(xiàn)樣本分類。采用Niton 792便攜式X射線熒光儀對安吉、金華、杭州和臺州4個不同地區(qū)120個茶葉樣本進(jìn)行了鑒別實驗，發(fā)現(xiàn)3～13keV波段是X射線熒光光譜分析技術(shù)進(jìn)行茶葉產(chǎn)地鑒別的有效波段，前4個主成分可用于茶葉的產(chǎn)地鑒別，實驗的誤差率為4.2%。

X射線熒光分析法對了解未知物和缺乏商用標(biāo)準(zhǔn)樣品的物質(zhì)的組成及大致含量是一種很好的測試手段，無需標(biāo)準(zhǔn)樣品即可對各種未知樣品進(jìn)行近似分析。由于無標(biāo)樣定量分析方法的優(yōu)越性，目前已越來越多應(yīng)用于實際中[43-44]。王志剛等[45]采用X射線熒光光譜半定量分析方法同時檢測了奶粉樣品中微量元素含量，以奶粉中主要營養(yǎng)成分含量為依據(jù)，模擬計算其平均分子式作為平衡項處理。結(jié)果表明，采用模擬的平均分子式作為平衡項處理，測定結(jié)果與給出的標(biāo)準(zhǔn)值吻合。該法樣品處理簡單，分析速度快，無需大量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和建立標(biāo)準(zhǔn)曲線、無需對樣品進(jìn)行繁瑣預(yù)處理的優(yōu)點(diǎn)，分析結(jié)果也與標(biāo)準(zhǔn)值較吻合。該法能在缺乏類似標(biāo)準(zhǔn)樣品的情況下對奶粉進(jìn)行半定量分析，能滿足一些科研工作的需要，是一種實用的方法[46]。

隨著現(xiàn)代科學(xué)儀器的發(fā)展和分析界對物質(zhì)認(rèn)識水平的提高，將極大地改進(jìn)分析方法和定量分析水平。X射線熒光光譜法由于是一種非破壞性分析法而得到迅速發(fā)展。X射線熒光分析是目前食品分析技術(shù)最活躍的領(lǐng)域，有理由相信在未來會獲得迅速的發(fā)展。

4 微流控芯片

微流控芯片（M icrofluidic Chip）即所謂“芯片實驗室”（Lab-on-a-chip），是通過對芯片微通道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)微流體的操縱和控制完成化學(xué)和生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等分析基本操作的一種技術(shù)平臺。微流控芯片分析是當(dāng)前的科技前沿領(lǐng)域之一，具有分析速度快、靈敏度高、選擇性高、響應(yīng)速度快、低試劑消耗、堅固耐用和設(shè)備微型化等特點(diǎn)，為食品安全分析提供了一種嶄新的技術(shù)工具和平臺。微流控芯片技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品添加劑、重金屬、農(nóng)藥殘留、抗生素殘留、轉(zhuǎn)基因食品等分析中。

微流控芯片技術(shù)在微生物研究領(lǐng)域建立的快捷高效的檢測方法，為其應(yīng)用于食品中細(xì)菌、霉菌檢測打下了基礎(chǔ)。如用于檢測霍亂孤菌、副溶血孤菌、單增李斯特菌、沙門氏菌、結(jié)核桿菌、禽流感病毒、金黃色葡萄球菌。利用微流控芯片技術(shù)不僅可以分析單一微生物，還可以對多種微生物進(jìn)行鑒定。Carl等[47]采用微流控芯片的檢測方法對4種細(xì)菌，即大腸埃希菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌、空腸彎曲菌進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明該方法不僅敏感度高于傳統(tǒng)方法，且操作簡單，重復(fù)性好，并節(jié)省了大量時間，大大提高了4種細(xì)菌診斷效率。

微流控芯片技術(shù)具有高通量、微型化、自動化和信息化特點(diǎn)，是最具潛力的轉(zhuǎn)基因食品檢測手段之一。Mariotti等[48]將單鏈DNA（ssDNA）探針被固定在SPR（surface p lasmon resonance，表面等離振子共振）裝置芯片上用于轉(zhuǎn)基因食品的檢測。含有轉(zhuǎn)基因目的序列的樣品經(jīng)聚合酶鏈反應(yīng)擴(kuò)增后利用SPR生物芯片檢測，可定量檢出樣品中含2%的轉(zhuǎn)基因大豆粉。

微流控芯片技術(shù)不但能對轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行定性檢測，也能定量的檢測其種類。Leimanis等[49]基于對所用靶基因用生物素進(jìn)行標(biāo)記和比色法檢測研制出一種可同時檢測9種轉(zhuǎn)基因生物的微流控芯片，結(jié)果表明該芯片靈敏度達(dá)0.3%，大部分達(dá)到0.1%。利用微流控芯片技術(shù)不僅可檢測食用成品，還可檢測鮮活的動植物材料。微流控芯片技術(shù)的靈敏度高、易于自動化、特異性強(qiáng)、假陽性低、簡便快速及準(zhǔn)確率高，是一門極有發(fā)展前途的技術(shù)。

微流控芯片技術(shù)可用來研究食品的營養(yǎng)成分，對食品的類別和性質(zhì)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的鑒定。全自動蛋白芯片檢測法可在30min內(nèi)快速全自動完成整個蛋白電泳及條帶分析[50]。方法應(yīng)用于加熱變性蛋白的檢測，可迅速有效地判斷加熱終點(diǎn)溫度是否達(dá)到加工工藝和相關(guān)法規(guī)的要求，從而為HACCP實施提供了科學(xué)、便捷的有效性驗證方法，尤其適合作為官方驗證的一種舉措。

另外，利用微流控芯片研究營養(yǎng)素的攝入與蛋白和基因表達(dá)的關(guān)系，為進(jìn)一步揭示人類各種營養(yǎng)素缺乏癥和營養(yǎng)過剩引起的疾病（如：夜盲癥、腫瘤、動脈粥樣硬化、肥胖、糖尿病等）的機(jī)理提供理論依據(jù)。Lyakhovich等[51]應(yīng)用DNA芯片技術(shù)首次揭示了維生素D可能通過調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的FGF27的表達(dá)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長分化。芯片技術(shù)可用于單核苷酸多態(tài)性（sNPs）檢測，以研究人體對于營養(yǎng)素需求的個體差異[52]。

微流控芯片的集成化、微型化和自動化等特點(diǎn)為解決制約農(nóng)/獸藥殘留分析中樣品預(yù)處理和分析檢測相脫離的瓶頸問題提供了新的技術(shù)和方法，符合農(nóng)/獸藥殘留分析發(fā)展的要求。在農(nóng)/獸藥殘留分析領(lǐng)域開展微流控芯片技術(shù)的研究不僅可以為我國食品安全監(jiān)測和控制提供新的技術(shù)支持，而且對推動微流控芯片分析技術(shù)在農(nóng)/獸藥殘留分析領(lǐng)域中的應(yīng)用也具有十分重要的意義。左鵬等[53]通過在微流控芯片上固定氯霉素和磺胺二甲嘧啶人工抗原，芯片反應(yīng)區(qū)內(nèi)加入氯霉素和磺胺二甲嘧啶單克隆抗體和其標(biāo)準(zhǔn)品或待測樣品混合物，待抗原抗體完全反應(yīng)后加入熒光標(biāo)記二抗示蹤的方法快速定量檢測了食品中氯霉素和磺胺二甲嘧啶殘留。該方法簡單、快速、靈敏度高、重復(fù)性較好，適用于大規(guī)模氯霉素和磺胺二甲嘧啶的殘留篩選檢測。劉楠等[54]基于間接競爭法的免疫學(xué)檢測原理，改進(jìn)了常規(guī)懸浮芯片技術(shù)在微球上固定抗體的方法，以及根據(jù)待測靶標(biāo)物靈活自由組合原則建立了一種同時可檢測多農(nóng)獸藥殘留的高通量懸浮芯片技術(shù)。他們以常用的4種獸藥（氯霉素、克倫特羅、雌二醇和泰樂菌素）和3種農(nóng)藥（阿特拉津、吡蟲啉和甲萘威）為待測靶標(biāo)物，通過優(yōu)化條件，使抗原抗體基本完全反應(yīng)，操作簡便快捷，最多可同時檢出7種農(nóng)獸藥殘留靶標(biāo)物。本方法簡便、快捷，降低了實驗成本，結(jié)果穩(wěn)定可靠。高通量懸浮芯片技術(shù)為多農(nóng)獸藥殘留的快速檢測提供了新方法，此系統(tǒng)可用于多農(nóng)獸藥殘留實際樣品的初步檢測，整個檢測過程僅耗時1～2h，滿足了多農(nóng)獸藥殘留檢測的靈敏、特異、快速和高效的需求，具有一定的實際應(yīng)用價值。

微流控芯片具有樣品消耗少、成本低廉、制作簡單等優(yōu)勢，非常適合作為便攜器件用于重金屬離子檢測。王修中[55]利用金屬離子催化魯米諾-過氧化氫反應(yīng)，提出了具有雙螺旋形結(jié)構(gòu)芯片的微流動注射系統(tǒng)，大大增強(qiáng)了化學(xué)發(fā)光檢測的靈敏度。在最佳實驗條件下，鉻離子（Cr3＋）濃度在5.0×10-9～2.0×10-6mol/L范圍內(nèi)與其體系的發(fā)光信號強(qiáng)度具有一定的線性關(guān)系，對濃度為6.0×10-8mol/L的鉻連續(xù)11次進(jìn)樣，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.59%，其檢出限為1.50×10-9mol/L。該體系成功地用于自來水中金屬鉻的分析和檢測。何世江[56]以化學(xué)或生物修飾的納米金為探針，結(jié)合獨(dú)特設(shè)計的微流控芯片，對Hg2+離子進(jìn)行快速實時檢測，對Hg2+的檢測靈敏度可低至5μmol/L，與儀器比色檢測的靈敏度相當(dāng)，但該微流控芯片的制作和操作相對簡單。更重要的是，微流芯片經(jīng)過抽氣處理后不需要另外的動力裝置。同時，將水滴置于通道上部可起到放大作用，通過肉眼就能看到檢測結(jié)果，完全脫離了對儀器的依賴。

微流控芯片技術(shù)應(yīng)用于食品安全檢測，具有操作簡便、靈敏度高、檢測周期短等優(yōu)點(diǎn)，但也存在造價昂責(zé)、使用周期短等不足。隨著科技的發(fā)展，必將使微流控芯片技術(shù)不斷完善。因此，采用多種微流控檢測技術(shù)聯(lián)用將在食品快速檢測中發(fā)揮更重要的作用。

5 頂空氣相色譜分析技術(shù)

頂空氣相色譜法是測定固體和液體樣品中痕量低沸點(diǎn)化合物的一種重要的分析測試方法，在近年來有著快速的發(fā)展。頂空氣相色譜法避免了除去溶劑時引起揮發(fā)物的損失，降低了共提物引起的噪音，具有更高的靈敏度和分析速度、對分析人員和環(huán)境危害小、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。頂空氣相色譜法主要分為靜態(tài)頂空分析、動態(tài)頂空分析、頂空-固相微萃取三類。頂空氣相色譜法采用氣體直接進(jìn)樣，大量消除了基體的干擾，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境、生物、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域樣品的分析，許多方法已成為國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法，如食用植物油中殘留溶劑的測定[57]，食品包裝材料中氯乙烯單體的測定[58]，水中氯仿、四氯化碳、溴仿、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、異丙苯、苯乙烯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯丁二烯等的測定[59]。

由于頂空氣相色譜可直接得到樣品釋放出的氣體的化學(xué)組成，因此對成分復(fù)雜并具特有氣味的煙、酒、茶、蜜、中藥和肉制品等樣品質(zhì)量鑒定過程有獨(dú)特的參考價值，在研究物質(zhì)的氣味方面有的已經(jīng)成為規(guī)定的方法。吳澎等[60]采用靜態(tài)頂空和氣質(zhì)聯(lián)用對比分析了“膠白”與泰安當(dāng)?shù)禺a(chǎn)普通大白菜的揮發(fā)性成分，結(jié)果表明，十八烯酸（Z）-甲酯和十六烷酸-甲酯是對“膠白”風(fēng)味起決定作用的物質(zhì)。靜態(tài)頂空-氣相色譜-質(zhì)譜分析是一種快速有效分析蔬菜中風(fēng)味物質(zhì)成分的方法。劉平年[61]提出了采用頂空采樣，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析芝麻油的香氣成分的方法。結(jié)果表明，芝麻油的揮發(fā)性氣味成分主要分為含氧、含氮和含硫3類化合物。該方法比較簡單高效，更加能反映芝麻油實際的香味組成物質(zhì)。此法也適用于其他油脂及以油脂為基體的香精的分析。

采用頂空進(jìn)樣和氣相色譜連用的方法分析食品及其包裝材料中的有害殘留物質(zhì)具有操作簡單、能夠批量連續(xù)檢測、靈敏度高等特點(diǎn)。陳志華等[62]建立了采用頂空氣相色譜法和內(nèi)標(biāo)法相結(jié)合的方法定量測定糧食中環(huán)氧丙烷殘留的分析方法。結(jié)果表明環(huán)氧丙烷樣品添加回收率為86.3%～108.2%；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為3.59%～4.44%；檢測限為0.006mg/kg。該方法具有操作簡單、靈敏度高、干擾少等特點(diǎn)。劉平等[63]通過頂空裝置將樣品中的呋喃提取出來，以D4-呋喃作為內(nèi)標(biāo)物，HP-PLOTQ石英毛細(xì)管柱作為分析柱，采用氣相色譜分離，質(zhì)譜定性定量，建立了嬰幼兒食品中呋喃的頂空氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析方法。方法的低濃度工作曲線的線性范圍為10～70ng，高濃度工作曲線的線性范圍為50.0～400.0ng。相對于固相萃取而言，頂空法在呋喃檢測方面的優(yōu)勢在于經(jīng)濟(jì)快速、樣品前處理過程簡單，而且可以完成大量樣本的自動分析。

張燕等[64]采用氣相色譜-頂空進(jìn)樣技術(shù)，對亞硝酸鹽反應(yīng)生成的氣態(tài)成分進(jìn)行定量檢測，建立了葡萄酒中亞硝酸鹽的氣相-頂空檢測方法。結(jié)果表明方法的最低檢出限為0.5μg，若取樣10m L，則最低檢出濃度為0.5mg/kg；該方法操作簡便，抗干擾能力強(qiáng)，線性范圍寬，檢測限低，可用于葡萄酒中亞硝酸鹽的定量檢測。

隨著使用方便、操作簡單的新型頂空進(jìn)樣器的不斷誕生，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的實現(xiàn)和不斷優(yōu)化，頂空分析法有了更廣闊的發(fā)展前景。與固相萃取等新技術(shù)的聯(lián)用，在樣品分析前實現(xiàn)高效富集，克服了頂空分析檢測靈敏度低的不足。這些都將使頂空氣相色譜法在食品檢驗領(lǐng)域有新的應(yīng)用前景。

6 結(jié)論

食品成分分析、新產(chǎn)品開發(fā)、食品安全全程控制體系等方面對食品檢驗手段提出了更多、更高的要求。綠色分析測試技術(shù)在食品檢驗分析中的應(yīng)用是對傳統(tǒng)分析方式的更新，它的目的是從源頭上根除污染，減輕食品分析對環(huán)境的影響。無污染或少污染的綠色分析測試技術(shù)將是今后食品檢驗的發(fā)展方向。

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App lication of green analysis and testing technique in food analytical chem istry

WANG Shi-xing，NIU Hua，ZHANG Xue-zhong，YANG Fan，PENG Zhen-hua，ZHU Hong-kun，MA Xue-tao，LI Jun-m ing
（Yunnan Institute of Supervision and Inspection for Product Quality，Kunming 650223，China）

Green analysis and testing technique is a frontier area of analysis science and that is a new analysis technique.Green analysis and testing technique requires developing green analyticalmethods which elim inate the pollution from headstream and reduce damage and pollution.Free from pollution or little pollution in g reen analytical chem istry would be the development d irection of food analytical chem istry.Its app lication and research p rog ress in food detection were mainly introduced.

g reen analytical technique；food；detection

TS201.1

A

1002-0306（2012）22-0378-07

2012－05－28

王仕興（1975-），男，高級工程師，研究方向：食品分析，納米材料。

國家質(zhì)檢總局科研計劃項目（2009QK406）；云南省自然科學(xué)基金項目（2010CA019）。