
食品成分分析是保障食品安全、規(guī)范食品生產(chǎn)、滿足營養(yǎng)標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的核心環(huán)節(jié),其結(jié)果準(zhǔn)確性直接依賴樣品前處理的規(guī)范性——而分液操作作為前處理關(guān)鍵步驟,對(duì)后續(xù)檢測精度起決定性作用。
傳統(tǒng)手動(dòng)分液依賴操作人員經(jīng)驗(yàn),存在三大核心問題:一是體積誤差大(RSD?!?%),尤其在微量樣品(如10μL以下)處理中易導(dǎo)致檢測結(jié)果偏離;二是效率低下,批量樣品(如50份以上)處理需數(shù)小時(shí),難以滿足實(shí)驗(yàn)室高通量需求;三是交叉污染風(fēng)險(xiǎn)高,移液槍槍頭清洗不徹底易導(dǎo)致樣品間干擾,影響檢測重復(fù)性。
博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的自動(dòng)分液系統(tǒng)基于精密步進(jìn)電機(jī)與閉環(huán)壓力控制技術(shù),具備自動(dòng)校準(zhǔn)、多通道并行分液、程序自定義等功能,可適配不同粘度、不同基質(zhì)的食品樣品。本研究通過實(shí)際樣品檢測,驗(yàn)證該系統(tǒng)在食品成分分析中的應(yīng)用性能,為其推廣提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
一、材料與方法
(一)實(shí)驗(yàn)材料
1、待測樣品:市售全脂牛奶(蛋白質(zhì)含量約3.0g/100mL)、一級(jí)大豆油(脂肪含量≥99.9%)、橙汁(可溶性固形物約12Brix)、添加檸檬酸的碳酸飲料(檸檬酸含量約 0.1g/100mL)。
2、試劑:蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品(純度99.0%)、檸檬酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度99.5%、濃硫酸(分析純)、無水乙醇(分析純)、乙腈(色譜純)。
3、儀器設(shè)備:博清生物自動(dòng)分液系統(tǒng);液相色譜儀;凱氏定氮儀;索氏提取器。
(二)實(shí)驗(yàn)方法
1、樣品前處理(基于自動(dòng)分液系統(tǒng))
蛋白質(zhì)檢測樣品處理:取10mL牛奶樣品,通過博清自動(dòng)分液系統(tǒng)精準(zhǔn)加入20mL濃硫酸與催化劑(硫酸銅-硫酸鉀混合液),搖勻后移送至凱氏定氮儀進(jìn)行消化,平行處理6組。
糖類與檸檬酸檢測樣品處理:取5mL橙汁/碳酸飲料樣品,經(jīng)自動(dòng)分液系統(tǒng)加入10mL超純水稀釋,再加入0.2mL乙酸鋅溶液(沉淀蛋白質(zhì)),離心后取上清液,由系統(tǒng)自動(dòng)移取20μL至HPLC進(jìn)樣瓶,平行處理6組。
脂肪檢測樣品處理:取5g大豆油樣品,通過自動(dòng)分液系統(tǒng)加入50mL無水乙醇與100mL乙醚,移送至索氏提取器提取,平行處理6組。
2、對(duì)照實(shí)驗(yàn)(手動(dòng)分液)
采用相同樣品與試劑,由2名熟練操作人員使用移液槍進(jìn)行手動(dòng)分液,重復(fù)上述前處理步驟,同樣平行處理6組,作為對(duì)照。
3、檢測條件與數(shù)據(jù)分析
HPLC條件:色譜柱為Aminex HPX-87H(300mm×7.8mm);流動(dòng)相為0.05mol/L硫酸溶液;流速0.6mL/min;柱溫60℃;紫外檢測波長210nm(檸檬酸)、示差折光檢測(糖類)。
凱氏定氮條件:消化溫度420℃,消化時(shí)間60min;蒸餾時(shí)間5min;滴定劑為0.1mol/L 鹽酸。
數(shù)據(jù)分析:采用Origin 2023軟件處理數(shù)據(jù),計(jì)算兩組實(shí)驗(yàn)的成分含量均值、RSD(評(píng)估精度)、加標(biāo)回收率(評(píng)估準(zhǔn)確性),并對(duì)比處理效率(單批樣品耗時(shí))。
二、結(jié)果與分析
(一)分液精度與準(zhǔn)確性
博清生物自動(dòng)分液系統(tǒng)與手動(dòng)分液在不同食品成分檢測中的精度與準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)。博清生物自動(dòng)分液系統(tǒng)的RSD均≤1.2%,顯著低于手動(dòng)分液(RSD≥4.8%);加標(biāo)回收率更集中于95%~105% 的理想范圍,而手動(dòng)分液回收率波動(dòng)更大(88%~110%)。這一結(jié)果表明,自動(dòng)分液系統(tǒng)通過精密的體積控制與自動(dòng)校準(zhǔn)功能,有效降低了人為操作誤差,提升了檢測準(zhǔn)確性。
(二)處理效率對(duì)比
對(duì)50份批量樣品(涵蓋4類食品)的處理耗時(shí)統(tǒng)計(jì)顯示:博清生物自動(dòng)分液系統(tǒng)單批處理耗時(shí)約40min(含系統(tǒng)清洗與程序設(shè)置),而手動(dòng)分液需2.5~3h(含操作人員休息間隔),效率提升3~5倍。此外,自動(dòng)分液系統(tǒng)支持8通道并行操作,可同時(shí)處理多份樣品,進(jìn)一步縮短了高通量檢測場景下的總耗時(shí)。
(三)交叉污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
通過“高濃度樣品-低濃度樣品”交替處理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證交叉污染:先處理檸檬酸濃度為1.0g/100mL的高濃度標(biāo)準(zhǔn)品,再處理濃度為 0.01g/100mL的低濃度樣品,博清生物自動(dòng)分液系統(tǒng)檢測結(jié)果的RSD為1.5%,無明顯濃度漂移;而手動(dòng)分液后低濃度樣品檢測值較理論值偏高23.7%,表明存在顯著交叉污染——這得益于自動(dòng)分液系統(tǒng)的“一鍵清洗”功能,可通過超純水與有機(jī)溶劑交替沖洗分液管路,降低殘留風(fēng)險(xiǎn)。
三、討論
本研究結(jié)果證實(shí),博清生物自動(dòng)分液系統(tǒng)在食品成分分析中具備三大核心優(yōu)勢:
(一)精度與準(zhǔn)確性優(yōu)勢:系統(tǒng)采用閉環(huán)壓力反饋控制,可實(shí)時(shí)修正分液體積偏差,尤其在微量試劑(如10~50μL)添加中表現(xiàn)更優(yōu),解決了手動(dòng)分液“體積估讀”導(dǎo)致的誤差問題;加標(biāo)回收率數(shù)據(jù)表明,其適用于蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、糖類等不同極性成分的前處理,兼容性強(qiáng)。
(二)效率與自動(dòng)化優(yōu)勢:8通道并行操作與程序自定義功能(可保存不同樣品的分液參數(shù),如牛奶蛋白質(zhì)檢測的“20mL濃硫酸+5mL催化劑”程序),減少了人工干預(yù),降低了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度,尤其適合第三方檢測機(jī)構(gòu)、食品企業(yè)質(zhì)控實(shí)驗(yàn)室的批量樣品處理需求。
(三)污染控制優(yōu)勢:管路可拆洗設(shè)計(jì)與自動(dòng)清洗程序,有效規(guī)避了手動(dòng)移液槍“槍頭重復(fù)使用”“清洗不徹底”導(dǎo)致的交叉污染,提升了檢測結(jié)果的重復(fù)性——這對(duì)食品添加劑(如防腐劑、甜味劑)等微量成分檢測至關(guān)重要。
需注意的是,本研究僅驗(yàn)證了常見食品基質(zhì),后續(xù)可擴(kuò)展至高粘度樣品(如蜂蜜)、高鹽樣品(如醬油)的適用性;同時(shí),可探索自動(dòng)分液系統(tǒng)與質(zhì)譜(MS)等更高靈敏度檢測技術(shù)的聯(lián)用,進(jìn)一步拓展其應(yīng)用場景。
博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的自動(dòng)分液系統(tǒng)可有效解決傳統(tǒng)手動(dòng)分液在食品成分分析中的精度低、效率差、污染風(fēng)險(xiǎn)高等問題,其在蛋白質(zhì)、脂肪、糖類及食品添加劑檢測中,均表現(xiàn)出優(yōu)異的準(zhǔn)確性(加標(biāo)回收率95.3%~104.7%)、穩(wěn)定性(RSD≤1.2%)與高效性(效率提升3~5倍)。該系統(tǒng)可作為食品檢測實(shí)驗(yàn)室樣品前處理的核心設(shè)備,為食品安全與營養(yǎng)分析提供可靠的技術(shù)支撐,具備廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。