高效液相色谱在食品分析中的应用

才洪冰，赵艳辉

（1.武城县质量技术监督局，山东武城　253300；2.武城县检验检测中心，山东武城　253300）

食品分析主要包括营养成分、添加剂、污染物等的分析检测。食品在整个生产过程中，一方面需要添加色素、防腐剂、甜味剂、保鲜剂、抗氧化剂等化学物质来提高产品特性，如果这些物质的添加量过高，则会影响人体健康；另一方面，在生产、包装和运输过程中，一些农药、兽药等化学物质可能会污染食品。这些有毒、有害物质经过食物链的富集作用进入人体，其结构与性质变得更为复杂，对人体造成伤害，因此，食品分析显得非常重要。

高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）又称为高速液相色谱、高压液相色谱、高分离度液相色谱，是色谱分析法的一个重要分支[1]。HPLC是20世纪60年代末期，在气相色谱法和经典液相色谱的基础上发展而来的一种新型色谱技术，主要包括柱色谱、纸色谱和薄层色谱[2]。起初，气相色谱法发展迅速，而经典的液相色谱法采用常压输送液体流动相，操作繁琐，柱效能低，费时，发展比较缓慢。随着气相色谱法局限性的显现（难以分析高沸点有机物），对液相色谱法的研究又开始重视。HPLC拥有高压输液泵、高灵敏度检测器，使液相色谱重获新生。HPLC具有分析速度快，分离效能高，灵敏度好，能分析高沸点但不能气化的热不稳定生理活性物质的特点，现已被广泛应用于食品分析、生物化学、药物及临床分析等研究领域，是应用非常广泛的分离分析手段。本文主要介绍了HPLC的工作原理、特点，高效液相色谱仪的主要组成部分，及HPLC在食品分析领域的应用。

1　高效液相色谱仪的工作原理及基本构造

1.1　工作原理

高效液相色谱法是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，借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[3]。以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。根据作用力的不同，HPLC主要类型分为吸附色谱、分配色谱、离子色谱、体积排阻色谱、亲和色谱。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。

在经典液相色谱的基础上，HPLC采用了高效微粒固定相、高压输液泵、高灵敏度检测器使液相色谱焕发活力，成长为现代分离测定的重要手段。HPLC的优点概括如下：一是，固定相颗粒极细、规则均匀，传质阻力小，柱效高，分离效率高；二是，采用高压输液泵输送流动相，流速快，检测时间通常数分钟完成，复杂试样分析在数十分钟内即可完成；三是，检测器灵敏度高。

图1　HPLC的工作原理图Fig.1　The working principle of HPLC

1.2　高效液相色谱仪的主要构造

高效液相色谱仪的主要部件有进样器、高压输液泵、色谱柱以及检测器等装置。

1.2.1高压输液泵

高压输液泵一般分为恒流泵和恒压泵，都必须满足以下要求：一是，泵体材料能耐化学腐蚀。通常采用普通耐酸不锈钢或优质耐酸不锈钢。二是，耐高压，能在40～50MPa/cm2压力下正常连续工作9～24h。三是，输出流量稳定，重复性高。

1.2.2色谱柱

色谱柱由柱管和固定相组成。柱壁材料通常采用不锈钢、铜、铝或聚合材料。色谱柱的长度及内径直接影响分离的效果，色谱柱长度一般选择5～30cm，内径为5μm～5mm。

1.2.3检测器

检测器主要是用来检测经色谱柱分离后的组分随洗脱液流出的浓度变化，得到的色谱图用于进行定性和定量分析。检测器需要适应范围广、线性范围宽、重复性好、灵敏度高、温度波动不敏感等。常用的检测器为荧光检测器、紫外吸收检测器、电导检测器、折光指数检测器。HPLC中没有哪种检测器是通用的，需要根据待检测物质的性质及各检测器的特点进行选择。

2　高效液相色谱仪在食品分析中的应用

食品种类繁多，特性和营养成分较为复杂，主要营养成分有碳水化合物、有机酸、蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等。食品在生产过程中，往往需要添加防腐剂、甜味剂、抗氧化剂、色素、增稠剂等化学物质，有些物质过量可能会危及人体健康，因此，食品中的农药残留等也是人们近年来关注的重点。近年来，HPLC在食品分析中的应用更加广泛，可以为人类提供更多的有关食品信息。

2.1　食品营养成分分析

维持人体正常代谢和机能所必需的营养元素中有些不能在体内自行合成，必须从食物中获得，例如有机酸、维生素、氨基酸等。因此，食品中营养成分的种类及含量的分析非常有必要，HPLC就是常用的检测分析方法。沈向红等[4]建立了用HPLC测定保健食品中人参皂甙的方法。成志强等[5]采用反相高效液相色谱法，测定奶粉、饮料等中的水溶性维生素、烟酸、烟酞胺和叶酸的分析方法，试验中所建立的方法简单、快速、准确、分离效果好，且一次可以同时分析多种水溶性维生素。许龙福[6]建立了用HPLC同时测定饮料中对羟基苯甲酸乙（丙）酯及咖啡因的方法。胡志群等[7]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，得到分离良好的色谱图，且灵敏度高、重复性好、回收率高，在妃子笑和糯米核荔枝果肉样品检测中应用该法，得到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。

2.2　检测农药残留

农药及其衍生物，以及具有毒理学意义的杂质被称为农药残留。在食品的生产、储存、运输、分配及加工过程中，通常会使用农药，因此农残是不可避免的。目前使用的农药都是有机化合物，具有强极性、热不稳定性、分子量大及低挥发性。对于受热易分解或失去活性的物质，不能直接使用气相色谱法。HPLC可测定氨基甲酸酯农药、有机磷农药、百草枯、杀草快、草甘膦及氨基膦酸、苯并咪唑类杀菌剂、利谷隆、灭草隆及敌草隆、三嗪类农药等。苯并咪唑类杀菌剂残留的多残留分析亦可采用HPLC方法。韩灏等[8]建立了高效液相色谱法测定饮料类食品中的类雌激素的方法。杨涛等[9]建立了果蔬中防腐杀菌剂噬苯咪哇、邻苯基苯酚、多菌灵、联苯胺、抑霉哇、联苯同时测定的反相高效液相色谱法，该方法可同时简便、准确地测定果蔬中的防腐杀菌剂。彭锦峰[10]建立了用高效液相色谱测定食用香菇中甲醛的方法。Dommarco等[11]用HPLC同时检测了敌草隆、利谷隆等13种除草剂。

2.3　检测食品添加剂

食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，以及防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或者天然物质。这些物质会对人体产生潜在的毒害作用，严重的有致畸性、致癌性和致突变性。陈青力等[12]采用HPLC同时测定食品中的多种添加剂，防腐剂苯甲酸、山梨酸，甜味剂糖精钠、安塞蜜，以及可可碱、咖啡因等，通过一次进样，回收率高，检测结果准确。

2.4　兽药分析

兽药主要是指用于人工饲养动物的，用来调节生理机能，预防和治疗疾病的物质。按用途分类，常见的有杀虫剂、抗生素、生长促进剂等。兽药残留是兽药作用于动物后，在动物组织及其产品（蛋、奶等）中形成的残留。兽药残留是近年来研究的热点之一，世界各国，特别是西方发达国家，加强了对国际贸易动物性食品中兽药残留的检测，我国对这方面还处在起步阶段。宋欢等建立了HPLC分析兔肉中四环素类药物多残留方法，结果表明,该方法准确、灵敏、检测限低，适用于动物性产品中四环素类抗生素残留的检测。

3　展望

作为一种高效的分离分析方法，HPLC在食品分析上的应用，扩大了食品的检测范围，提高了分析水平，尤其对食品中残留的微量、痕量有毒有害物质能快速准确地分析出来，进一步提高了食品卫生质量，保障了食品安全和人们身体健康，增加了食品出口量。与质谱等技术联用，解决了HPLC检测器方面的缺点，提高了灵敏度和选择性，节省了样品的准备时间和分析时间,不但使定量分析结果更加准确、可靠、丰富，而且还可以提供物质的相对分子质量和结构信息。随着食品工业的发展，人们对食品安全的关注，以及高效液相色谱分析技术的进一步完善，相信其在食品分析中的应用将会更加广泛。

参考文献：

[1]郭诚.高效液相色谱同时测定婴幼儿配方乳粉中的维生素A、维生素E和β-胡萝卜素[D].苏州:苏州大学,2013.

[2]辛丹敏.高效液相色谱法在食品分析和药物分析中的应用研究[D].重庆:西南大学2009.

[3] 胡滨,陈一资,胡惠民.高效液相色谱法在食品快速检测中的应用[J].农产品加工,2007,33-35.

[4]沈向红,任一平,陈翊.HPLC法测定保健食品中人参皂甙的研究[J].中国卫生检验杂志,2003,13(5):600-601.

[5] 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种水溶性维生素 [J].分析化学研究简报,2001,29(9):1068-1071.

[6]许龙福.HPLC同时测定饮料中对羟基苯甲酸乙（丙）酯及咖啡因[J].预防医学文献信息,2003,(9):59-60.

[7] 胡志群,王慧聪,胡桂兵.高效液相色谱测定荔枝果肉中的糖、酸和维生素C[J].果树学报,2005,22(5):582-585.

[8] 韩灏,邵兵,马亚鲁,等.高效液相色谱法测定饮料类食品中的类雌激素[J].色谱,2005,23(2):176-179.

[9] 杨涛,艾尔肯依不拉音,靳智,等.反相高效液相色谱法同时测定果蔬中种防腐杀菌剂 [J].食品科技,2008,9:245-249.

[10]彭锦峰,刘景富,吕爱华,等.HPLC法测定食用香菇中的甲醛[J].分析试验室,2005,24(4):57-59.

[11]Salo-V n nen P,Ollilainen V,Mattila P.Simultaneous HPLC analysis of fat-soluble vitamins in selected animal products after smallscale extraction[J].Food Chemistry,2000,71(4):535-543.

[12]陈青川,于文莲,王静.高效液相色谱法同时测定多种食品添加剂[J].色谱,2001,19(2):105-108.