食品中8-羥基喹啉的殘留量檢測(cè):熒光分光光度法與色譜法對(duì)比
發(fā)表時(shí)間:2025-09-238-羥基喹啉是一種兼具螯合性與抗菌性的有機(jī)化合物,曾在食品工業(yè)中用于果蔬保鮮、金屬離子去除(如食品加工設(shè)備除垢),但因其具有潛在毒性(長(zhǎng)期攝入可能損傷肝臟、腎臟),多國(guó)已對(duì)其在食品中的殘留量設(shè)定嚴(yán)格限值(如中國(guó)、歐盟規(guī)定部分食品中殘留量需≤0.05mg/kg)。準(zhǔn)確檢測(cè)食品中8-羥基喹啉的殘留量,需依賴高靈敏度、高特異性的分析方法。目前主流檢測(cè)技術(shù)為熒光分光光度法與色譜法(含高效液相色譜法HPLC、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法HPLC-MS/MS),二者在原理、操作流程、性能指標(biāo)及適用場(chǎng)景上存在顯著差異,需結(jié)合檢測(cè)需求(如靈敏度、效率、成本)選擇適配方法。
一、兩種檢測(cè)方法的核心原理與操作流程
要對(duì)比兩種方法的優(yōu)劣,需先明確其檢測(cè)原理與核心操作步驟,這是決定方法性能的基礎(chǔ)。
(一)熒光分光光度法:基于物質(zhì)的熒光特性
8-羥基喹啉分子結(jié)構(gòu)中含有共軛雙鍵與羥基(-OH)、氮雜環(huán),在特定波長(zhǎng)激發(fā)下(激發(fā)波長(zhǎng)約365nm)能發(fā)射強(qiáng)熒光(發(fā)射波長(zhǎng)約510nm),且熒光強(qiáng)度在一定濃度范圍內(nèi)與它的含量呈線性關(guān)系 —— 這是熒光分光光度法的核心原理,其操作流程可分為“樣品前處理”與“熒光檢測(cè)”兩步:
樣品前處理:
提?。焊鶕?jù)食品基質(zhì)(如果蔬、肉類(lèi)、液體食品)選擇適配溶劑(如乙醇-水溶液、乙酸乙酯),通過(guò)超聲提?。?/span>30-60分鐘)或振蕩提取(2-4小時(shí)),將食品中的8-羥基喹啉轉(zhuǎn)移至提取液中;
凈化:若食品基質(zhì)復(fù)雜(如含大量油脂、色素的肉類(lèi)、果醬),需通過(guò)液液分配(如用石油醚去除油脂)或固相萃取(SPE,選用C18固相萃取柱)去除雜質(zhì),避免基質(zhì)干擾熒光信號(hào);
定容:將凈化后的提取液用流動(dòng)相(如甲醇-水)定容至特定體積(如10mL),過(guò)0.22μm濾膜后待測(cè)。
熒光檢測(cè):
儀器校準(zhǔn):用8-羥基喹啉標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度0.01-1.0mg/L)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,確定熒光強(qiáng)度與濃度的線性關(guān)系(相關(guān)系數(shù)R²需≥0.999);
樣品檢測(cè):將待測(cè)液注入熒光分光光度計(jì),設(shè)定激發(fā)波長(zhǎng)365nm、發(fā)射波長(zhǎng)510nm,測(cè)定其熒光強(qiáng)度,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中8-羥基喹啉的殘留量。
該方法的核心優(yōu)勢(shì)是“原理簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快”,但依賴8-羥基喹啉自身的熒光特性,易受基質(zhì)中其他熒光物質(zhì)(如維生素、色素)干擾。
(二)色譜法:基于物質(zhì)的分離與特異性檢測(cè)
色譜法的核心是“先分離、后檢測(cè)”,通過(guò)色譜柱將8-羥基喹啉與食品基質(zhì)中的雜質(zhì)分離,再結(jié)合檢測(cè)器(紫外檢測(cè)器、質(zhì)譜檢測(cè)器)實(shí)現(xiàn)特異性定量,主流技術(shù)為高效液相色譜法(HPLC-UV) 與高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(HPLC-MS/MS),操作流程如下:
HPLC-UV法:
樣品前處理:與熒光分光光度法類(lèi)似,需通過(guò)提?。ㄈ缫译嫣崛。?、凈化(SPE柱凈化)去除雜質(zhì),但對(duì)凈化精度要求更高(需避免雜質(zhì)與8-羥基喹啉在色譜柱上共洗脫);
色譜分離:選用C18反相色譜柱(如250mm×4.6mm,5μm),以甲醇-0.1% 磷酸水溶液為流動(dòng)相(梯度洗脫,如甲醇比例從50%升至90%),柱溫30℃,流速1.0mL/min,將 8-羥基喹啉與雜質(zhì)分離;
紫外檢測(cè):8-羥基喹啉在243nm或348nm 處有特征吸收峰,通過(guò)紫外檢測(cè)器測(cè)定其峰面積,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線(濃度0.05-5.0mg/L)計(jì)算殘留量。
HPLC-MS/MS法:
樣品前處理:更強(qiáng)調(diào)“高凈化度”,通常采用固相萃?。ㄈ?/span>MCX固相萃取柱)或QuEChERS方法(快速、簡(jiǎn)便、廉價(jià)、有效、穩(wěn)定、安全),減少基質(zhì)對(duì)質(zhì)譜檢測(cè)器的污染;
色譜分離:選用窄徑C18柱(如150mm×2.1mm,3μm),以乙腈-0.1%甲酸水溶液為流動(dòng)相(梯度洗脫),提高分離效率;
質(zhì)譜檢測(cè):通過(guò)電噴霧電離源(ESI)將8-羥基喹啉離子化,選擇特征母離子(如m/z 146.1,8-羥基喹啉分子離子峰)與子離子(如 m/z 118.1、91.1)進(jìn)行多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM),基于子離子的峰面積定量 —— 質(zhì)譜的“多離子監(jiān)測(cè)”特性可有效排除雜質(zhì)干擾,特異性遠(yuǎn)高于紫外檢測(cè)。
二、兩種方法的核心性能指標(biāo)對(duì)比
檢測(cè)方法的優(yōu)劣需通過(guò) “靈敏度、特異性、準(zhǔn)確性、精密度、適用范圍” 等核心性能指標(biāo)衡量,二者在這些維度的差異直接決定其適用場(chǎng)景。
(一)靈敏度:色譜法(尤其HPLC-MS/MS)顯著更優(yōu)
靈敏度通常以“檢出限(LOD)”與“定量限(LOQ)”衡量,LOD越低、LOQ越小,方法越能檢測(cè)低濃度殘留:
熒光分光光度法:受熒光干擾與儀器分辨率限制,LOD通常為0.02-0.05mg/kg,LOQ為0.05-0.1mg/kg,僅能滿足“殘留量≥0.05mg/kg” 的檢測(cè)需求(如部分食品的限值標(biāo)準(zhǔn)),但無(wú)法檢測(cè)更低濃度(如0.01mg/kg)的殘留;
HPLC-UV法:通過(guò)色譜分離減少干擾,LOD降至0.01-0.02mg/kg,LOQ為0.03-0.05 mg/kg,可滿足多數(shù)食品的限值要求;
HPLC-MS/MS法:質(zhì)譜的“離子特異性檢測(cè)”使其靈敏度大幅提升,LOD可達(dá)0.001-0.005mg/kg,LOQ為0.003-0.01mg/kg,能滿足嚴(yán)格的殘留標(biāo)準(zhǔn)(如嬰幼兒食品、出口食品中0.005mg/kg的限值)。
例如,檢測(cè)果蔬中8-羥基喹啉殘留時(shí),熒光分光光度法可能漏檢“殘留量0.03mg/kg”的樣品,而 HPLC-MS/MS可準(zhǔn)確定量該濃度,避免誤判。
(二)特異性:色譜法抗干擾能力更強(qiáng)
特異性指方法“準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)物質(zhì),不受雜質(zhì)干擾”的能力,核心取決于“是否能有效分離目標(biāo)物與雜質(zhì)”:
熒光分光光度法:依賴8-羥基喹啉的熒光特性,但食品中的維生素B2、葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素等物質(zhì)也會(huì)在365nm激發(fā)下發(fā)射熒光,易與它的熒光信號(hào)重疊,導(dǎo)致“假陽(yáng)性”或“結(jié)果偏高”,例如,檢測(cè)菠菜、胡蘿卜等富含色素的食品時(shí),即使樣品中無(wú)8-羥基喹啉,也可能因色素?zé)晒獬霈F(xiàn)“陽(yáng)性信號(hào)”,需通過(guò)復(fù)雜的凈化步驟(如多次液液分配)降低干擾,但仍無(wú)法完全消除;
HPLC-UV法:通過(guò)色譜柱分離,8-羥基喹啉與雜質(zhì)在不同時(shí)間洗脫,可避免“共熒光干擾”,但部分雜質(zhì)可能在243nm或348nm處有吸收峰,若與它的保留時(shí)間接近,仍可能導(dǎo)致干擾(如檢測(cè)肉類(lèi)時(shí),油脂氧化產(chǎn)物可能在243nm處有吸收);
HPLC-MS/MS法:通過(guò)“保留時(shí)間+母離子+子離子”三重驗(yàn)證(如8-羥基喹啉的保留時(shí)間為8.5分鐘,母離子m/z 146.1,子離子m/z 118.1),僅當(dāng)三者均匹配時(shí)才判定為陽(yáng)性,完全排除雜質(zhì)干擾,例如,檢測(cè)果醬時(shí),即使有色素在8.5分鐘左右洗脫,其母離子與子離子也與8-羥基喹啉不同,不會(huì)影響結(jié)果,特異性幾乎無(wú)懈可擊。
(三)準(zhǔn)確性與精密度:色譜法更穩(wěn)定可靠
準(zhǔn)確性以“回收率”衡量(添加已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品,檢測(cè)結(jié)果與添加量的比值,通常要求80%-120%),精密度以“相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)”衡量(多次平行檢測(cè)結(jié)果的波動(dòng),通常要求 RSD≤10%):
熒光分光光度法:受基質(zhì)干擾影響,回收率波動(dòng)較大(如檢測(cè)果蔬時(shí)回收率70%-130%,RSD 8%-15%),尤其在低濃度添加(如0.05mg/kg)時(shí),回收率可能低于80%,準(zhǔn)確性難以保證;
HPLC-UV法:色譜分離減少干擾,回收率穩(wěn)定在 85%-115%,RSD 5%-10%,滿足常規(guī)檢測(cè)需求;
HPLC-MS/MS法:高特異性與高靈敏度使其回收率與精密度至優(yōu),回收率88%-112%,RSD 2%-5%,即使在低濃度添加(如0.005mg/kg)時(shí),仍能保持穩(wěn)定,適合作為“確證方法”(如陽(yáng)性樣品的復(fù)檢)。
例如,向蘋(píng)果樣品中添加0.01mg/kg 的8-羥基喹啉標(biāo)準(zhǔn)品,熒光分光光度法的檢測(cè)結(jié)果可能為 0.008-0.013mg/kg(RSD 12%),而HPLC-MS/MS的結(jié)果為0.0095-0.0105mg/kg(RSD 3%),穩(wěn)定性顯著更優(yōu)。
(四)操作復(fù)雜度與成本:熒光分光光度法更簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)
操作復(fù)雜度與成本直接影響方法的“實(shí)用性”,尤其對(duì)基層實(shí)驗(yàn)室或批量檢測(cè)場(chǎng)景:
熒光分光光度法:
操作復(fù)雜度:前處理步驟較簡(jiǎn)單(無(wú)需復(fù)雜的色譜梯度洗脫),檢測(cè)過(guò)程僅需設(shè)定激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng),單次檢測(cè)時(shí)間≤10分鐘,操作人員培訓(xùn)周期短(1-2周即可熟練操作);
設(shè)備成本:熒光分光光度計(jì)價(jià)格較低(約5-15萬(wàn)元),維護(hù)成本低(無(wú)需更換色譜柱、流動(dòng)相),適合預(yù)算有限的實(shí)驗(yàn)室。
色譜法:
操作復(fù)雜度:HPLC-UV法需優(yōu)化色譜條件(流動(dòng)相比例、柱溫、流速),單次檢測(cè)時(shí)間20-30分鐘;HPLC-MS/MS法操作更復(fù)雜,需優(yōu)化質(zhì)譜參數(shù)(離子源溫度、噴霧電壓、碰撞能量),前處理要求更高(如QuEChERS方法需嚴(yán)格控制試劑用量),操作人員需專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)(3-6個(gè)月),且質(zhì)譜儀需定期維護(hù)(如更換離子源、清洗錐孔);
設(shè)備成本:HPLC-UV儀價(jià)格約15-30萬(wàn)元,HPLC-MS/MS儀價(jià)格高達(dá)100-300萬(wàn)元,且流動(dòng)相(如甲醇、乙腈)、固相萃取柱、色譜柱等耗材成本較高(單次檢測(cè)耗材成本約50-100元,是熒光法的5-10倍)。
(五)適用范圍:色譜法適配更廣泛的食品基質(zhì)
不同食品基質(zhì)(如液體食品、固體食品、高脂肪食品)的干擾程度不同,方法的適配性也不同:
熒光分光光度法:僅適用于“基質(zhì)簡(jiǎn)單、干擾少”的食品,如純凈水、透明果汁、白肉(如雞肉、魚(yú)肉),對(duì)高脂肪(如豬肉、奶酪)、高色素(如菠菜、果醬)、高纖維(如芹菜、全麥?zhǔn)称罚┑幕|(zhì),干擾嚴(yán)重,檢測(cè)結(jié)果不可靠;
HPLC-UV法:適配多數(shù)食品基質(zhì)(如果蔬、肉類(lèi)、液體食品),但對(duì)高脂肪、高色素基質(zhì)仍需復(fù)雜的前處理(如多次凈化),否則易污染色譜柱或影響檢測(cè)結(jié)果;
HPLC-MS/MS法:幾乎適配所有食品基質(zhì),包括高脂肪(如黃油)、高色素(如桑葚果醬)、高鹽分(如醬油)食品,通過(guò)優(yōu)化前處理(如QuEChERS、固相萃?。┘纯捎行コ蓴_,是目前適用范圍非常廣的方法。
三、兩種方法的適用場(chǎng)景選擇建議
結(jié)合上述對(duì)比,需根據(jù)“檢測(cè)需求、實(shí)驗(yàn)室條件、食品基質(zhì)”選擇適配方法,避免“過(guò)度檢測(cè)”或“檢測(cè)不足”:
(一)熒光分光光度法:適合基層篩查與簡(jiǎn)單基質(zhì)檢測(cè)
適用場(chǎng)景:
基層食品監(jiān)管實(shí)驗(yàn)室的“快速篩查”(如農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)果蔬抽檢),需在短時(shí)間內(nèi)完成大量樣品檢測(cè),且殘留限值要求不嚴(yán)格(≥0.05mg/kg);
食品生產(chǎn)企業(yè)的“內(nèi)部質(zhì)量控制”(如檢測(cè)自身生產(chǎn)的透明果汁、純凈水),基質(zhì)簡(jiǎn)單、干擾少,無(wú)需高精度確證;
預(yù)算有限、無(wú)色譜儀的實(shí)驗(yàn)室,需以低成本實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)殘留檢測(cè)。
注意事項(xiàng):檢測(cè)高干擾基質(zhì)(如色素豐富、高脂肪食品)時(shí),需增加凈化步驟(如固相萃?。?,并通過(guò)“空白實(shí)驗(yàn)”(檢測(cè)不含8-羥基喹啉的空白樣品)驗(yàn)證是否存在干擾,避免假陽(yáng)性。
(二)色譜法:適合精準(zhǔn)檢測(cè)與確證
HPLC-UV 法:
適用場(chǎng)景:食品檢測(cè)機(jī)構(gòu)的“常規(guī)定量檢測(cè)”(如檢測(cè)果蔬、肉類(lèi)中8-羥基喹啉殘留,限值0.01-0.05mg/kg),需兼顧準(zhǔn)確性與成本,且實(shí)驗(yàn)室有一定的色譜操作基礎(chǔ);
優(yōu)勢(shì):較熒光法更準(zhǔn)確,較質(zhì)譜法更經(jīng)濟(jì),適合批量檢測(cè)(如每天檢測(cè)50-100個(gè)樣品)。
HPLC-MS/MS法:
適用場(chǎng)景:
嚴(yán)格殘留標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)(如嬰幼兒食品、出口食品,限值≤0.01mg/kg),需高靈敏度與高特異性;
陽(yáng)性樣品的“確證檢測(cè)”(如熒光法或HPLC-UV法檢出陽(yáng)性后,用 HPLC-MS/MS復(fù)檢,避免誤判);
復(fù)雜基質(zhì)(如高脂肪、高色素食品)的檢測(cè),需完全排除干擾;
優(yōu)勢(shì):結(jié)果可靠,可作為仲裁方法(如貿(mào)易糾紛中的檢測(cè)依據(jù)),但成本較高,適合有條件的大型實(shí)驗(yàn)室或權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
食品中8-羥基喹啉的殘留量檢測(cè),需在“靈敏度、特異性、成本、效率”之間權(quán)衡選擇方法:
熒光分光光度法以“操作簡(jiǎn)便、成本低、速度快”為優(yōu)勢(shì),適合基層實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)單基質(zhì)快速篩查,但受干擾影響,準(zhǔn)確性與靈敏度有限,不適用于復(fù)雜基質(zhì)或嚴(yán)格限值檢測(cè);
HPLC-UV法平衡“準(zhǔn)確性與成本”,適合常規(guī)基質(zhì)的定量檢測(cè),滿足多數(shù)食品的限值要求,是目前應(yīng)用較廣的方法;
HPLC-MS/MS法以“高靈敏度、高特異性、高穩(wěn)定性”為核心優(yōu)勢(shì),適合復(fù)雜基質(zhì)、嚴(yán)格限值及確證檢測(cè),是未來(lái)高精度檢測(cè)的主流方向,但設(shè)備與操作成本較高。
實(shí)際應(yīng)用中,可采用“三級(jí)檢測(cè)策略”:先用熒光分光光度法進(jìn)行快速篩查(排除大量陰性樣品),篩查陽(yáng)性的樣品用HPLC-UV法復(fù)檢,復(fù)檢陽(yáng)性的樣品再用HPLC-MS/MS法確證,既保證檢測(cè)效率,又確保結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
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