离子色谱技术在食品安全检测中的作用分析

◎ 郝荣宝

（山东省东营市垦利区检验检测中心，山东 东营 257500）

食品安全问题一直都是全社会共同关注的话题，食品安全事件频发给社会带来了不良影响。比如“3·15”晚会上曝光的某县养羊基地“瘦肉精”问题，2008年的奶制品“三聚氰胺”污染事件，还有“苏丹红”“孔雀石绿”等相关食品安全事件，给我国食品安全监管敲响了警钟。通过食品安全检验检测，可以对食品中含有的各种添加剂或其他非法添加的物质进行定性、定量检测与分析，确定是否存在影响人们身体健康的安全隐患。传统食品检测技术需要经过采样、蒸馏、提纯等较多繁琐步骤，而且容易受到污染，造成检测结果出现较大偏差，但离子色谱技术可以同时对食品中多种物质进行分离、定性、定量分析检测，检测效率高、数据准确，且操作简单，目前在食品安全检测方面的应用非常广泛。

1 离子色谱技术

1.1 离子色谱技术概述

离子色谱检测主要通过离子色谱仪，利用离子交换的原理对物质进行分离和检测。离子色谱技术诞生于1975年，由Small 等研究人员创立，用于离子分离与分析。其前身是液相色谱，采用离子交换树脂作为固定相，采用强电解质溶液作流动相，使困扰众多学者多年的电导检测器连续检测柱流出物难题得到完美解决，代表离子色谱法成为一种新型的分离分析检测技术。之后，其以快捷简便、灵敏度高、选择性好的优势，被广泛用于物质的分析检测中。目前，离子色谱技术可以实现一次进样同时完成30 种以上离子分析。离子色谱技术的用途非常广泛，可用于环保、食品、饮用水、饮料、冶金、化工、污水处理等行业中的无机阴离子检测。比如，液相中的F-、Cl-、Br-、I-等卤素阴离子，以及SO42-、(S2O3)2-、CN-等阴离子；还可用于有机阴离子和有机阳离子的检测，比如生物胺的检测、有机酸（乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、苹果酸、柠檬酸等）的检测和糖类物质（乳糖、葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖等）的检测[1]。

1.2 离子色谱技术的分类

行业内按照分离方式将离子色谱技术分为3 类：离子交换色谱、离子排斥色谱和离子对色谱[2]。

1.2.1 离子交换色谱

在实践中，应用比较多的是离子交换色谱，也可以称之为高效离子交换色谱。离子交换色谱一般采用酸性或碱性水溶液为流动相，以有机离子交换树脂为固定相，采用C38H38 作为骨架，在共聚物苯环中引入磺酸基，经过反应后可得到磺酸型强酸性阳离子交换树脂，在共聚物苯环中引入叔胺基，经过反应后可得到季铵型强碱性阴离子交换树脂。这是一种性能优良的大孔、薄壳或多孔表面层型的物理结构，可以快速完成离子交换。离子交换树脂的优点是吸附性强、耐酸碱，可在强酸或强碱环境中使用，实现再生循环使用，具有较长的使用寿命。但离子交换树脂也有其缺点，如机械强度低、易溶易胀，容易被有机物污染。

1.2.2 离子排斥色谱

适用检测项目主要是有机酸、无机含氧酸根，利用Donnon 膜的排斥效应，在受到排斥作用的情况下电离组分被分离出去，而弱酸被保留下来。在检测中，一般选择高交换容量的磺化H 型阳离子交换树脂作为固定相，选择质量分数低于20%的盐酸为淋洗剂，常用于H2BO3-、CO32-、SO42-等含氧酸根的分离。

1.2.3 离子对色谱

主要用于无机离子、离解很强的有机离子的分离，如金属络合物的分离是利用了对离子或反离子之间反应生成疏水性离子对化合物的性质，最后达到在两相之间分配的目的，可用于一种或多种物质的分离。

2 离子色谱在食品安全检测中的运用

2.1 用于食品添加剂的检测

在食品中加入各种添加剂，是为了延长食物的保质期，改善食品的色、香、味，以及满足食品加工的要求。食品添加剂的种类很多，有人工合成的，也有纯天然的，目前，全球范围内符合添加标准的添加剂有15 000 种之多，我国也有2 300 多种。其中，以抗氧化剂、膨松剂、着色剂、防腐剂、甜味剂、食品用香料等添加剂的用量最多。但除了国家批准的添加剂以及用量外，一些不法生产者和经营者违法使用禁用添加剂，或超标、超量使用添加剂，引发一系列食品安全问题。比如，在肉制品加工中按照标准添加适量硝酸盐或亚硝酸盐，可以保持肉制品长时间呈现鲜艳的亮红色，也能起到防腐的作用，但硝酸盐或亚硝酸盐添加量超标有可能引起中毒。亚硝酸盐被人体吸收后，血液中的血红蛋白运氧能力就会消退，导致出现缺氧症状，面色呈现青紫中毒状[2]。

我国学者对亚硝酸盐含量的检测方法展开了研究，以干红葡萄酒为研究对象，在国标检测方法的基础上进行了改进[3]，试验中选择微量蒸馏仪对试样进行处理，经过蒸馏酸化后得到SO2，SO2经过NaOH 溶液，两者经过反应后生成SO32-，再选择0.45 μm 滤膜进行过滤处理，然后再使用离子色谱法检测。结果说明，SO32-线性关系良好，检出限为1 μg/mL，相对标准偏差为1.64%～2.93%。通过改进该检测方法更加简便，检测效率与检测结果均得到提升，可用于食品添加剂批量试样检测。

2.2 用于各种非法添加剂的检测

有些食品生产或经营者为了牟取暴利，会在食品中添加国家禁止使用的非食品化学物质。比如，三聚氰胺、苏丹红、吊白块、孔雀石绿等，消费者食用后会对身体造成极大伤害。吊白块是国家明令禁用的化学物质，其化学名称为甲醛次硫酸氢钠，常用于印染工业，但有些不良商家将吊白块添加在米线、粉丝、面筋、豆腐皮、红糖、冰糖、河粉、竹笋、银耳、牛百叶、血豆腐、海产品等食品中，用于改善其口感和美观度，当其进入人体后会对某些酶系统产生危害，导致机体细胞变异，损害肺、肝、肾等器官，引起癌变。2008年，我国已经将吊白块列入第一批通知的非法食品添加剂。采用离子色谱法对吊白块进行检测，主要先使用稀碱在水发食品浸泡液中提取吊白块，经过C18 固相萃取小柱除杂，可有效去除溶液中的有机物质，但不会对甲醛次硫酸氢根产生影响，之后选用KOH 水溶液作流动相进行测定[4]。

我国研究学者对离子色谱检测法进行了改进，采用“动态透析”的方法使离子色谱检测更加简便易行。试验过程中，将待检样品置于透析袋内扎口后使用振荡器进行透析，经过C18 小柱去除部分非极性有机杂质再进行检测，吊白块检测范围为11～1 100 μg/L，最低检测限为0.219 mg/kg，明显低于GB/T 21126—2007《小麦粉与大米粉及其制品中甲醛次硫酸氢钠含量的测定》中2.9 mg/kg 的检测限要求。

离子色谱检测技术同样可用于苏丹红、孔雀石绿、瘦肉精、三聚氰胺等物质的检测，完全可以替代传统化学检测方法，并且具有便捷、快速、准确的优势。

2.3 用于食品有害物质的检测

有害物质是食品安全监测的重点对象，主要来源于食品生产加工过程中混入或残留的有毒有害物质，对人体健康威胁很大，常见的有农药残留、兽药残留、生物毒素、重金属毒素或其他类型的化学污染物。随着农业技术的快速发展，大量微毒、低毒农药的使用，给食品污染检测增加了难度，还有些药物残留受热易发生降解，更不利于检测。国外有研究人员发明了一种极性农药快速分析法，使用酸化甲醇作为提取剂，提取植物源食品中残留的农药成分，采用抑制离子色谱-质谱检测分析法进行测定。研究人员将该方法用于谷物、葡萄等农产品中极性农药残留物质的检测，成功检测出农产品中含有草甘膦、氨甲基膦酸、N-乙酰基-膦酸、草甘膦酸盐、3-甲基膦丙酸盐、N-乙酰基草甘膦酸盐、乙烯利、氯酸盐、高氯酸盐、磷乙基铝等10 多种农药残留成分，且检测速率快、效率高，与SANTE/11945/2015 指导文件中的标准要求相符[5]。

食物中含有重金属也会危害人类身体健康，据了解,大部分重金属都是来源于水和土壤。比如,工业制造、冶金、石油化工等行业污水、废水排放中的铅、镉、汞、锰、钴、钒、铊等，对人体危害极大。水稻、玉米、土豆等植物中的重金属基本都藏匿在土壤中，肉类中的重金属主要来自饲料、兽药等，海鲜类食物的重金属来自被污染的海水。水稻是人类重要的食物来源，如果水稻种植地土壤被污染，大量重金属砷就会被水稻吸收，因此，常将砷作为水稻的重要污染物进行监测。我国规定大米中无机砷的含量应小于200 μg/kg，按照国家标准要求需要对水稻中总砷含量和砷种类进行定性、定量检测分析。在传统检测方法中检测基质会受到干扰而影响砷的提取，导致最终的检测结果不准确。国外研究人员尝试采用离子色谱-电感耦合等离子体质谱法对水稻中砷及其种类进行测定，取得了较好成果。经过测定后目标物线性关系良好，其中，二甲基砷酸、一甲基砷酸和无机砷的回收率分别为116%、107%和92%。

3 结语

现代社会，人们对食品安全问题的重视度在不断提升，频频发生的食品安全事故在社会上也引起了不良反响。针对食品安全问题，生产经营者应提高食品安全意识，政府监管部门也要承担起监管责任，加大监管力度，完善法律法规，对违法行为进行严厉的惩处。食品质量安全检验检测机构应引进新技术、新设备，不断提升自身检验能力和水平。本文对离子色谱检测技术进行了介绍，重点研究离子色谱检测技术在食品添加剂、非法添加剂、有害物质检测中的应用。目前，离子色谱检测技术越来越成熟，可以实现同时对多种离子进行检测，且灵敏度高、数据准确、检测过程简单，可满足一些复杂混合物中痕量物质的分析要求。但离子色谱检测技术并非万能，在实际应用中也存在不足。比如，针对生物毒素检测存在缺陷，希望未来学者们可突破其局限性，拓宽离子色谱检测技术的应用范围。