自动分液系统在食品成分分析中的应用研究

Oct,30,2025 << Return list

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食品成分分析是保障食品安全、规范食品生产、满足营养标签标准的核心环节,其结果准确性直接依赖样品前处理的规范性——而分液操作作为前处理关键步骤,对后续检测精度起决定性作用。

传统手动分液依赖操作人员经验,存在三大核心问题:一是体积误差大(RSD常≥5%),尤其在微量样品(如10μL以下)处理中易导致检测结果偏离;二是效率低下,批量样品(如50份以上)处理需数小时,难以满足实验室高通量需求;三是交叉污染风险高,移液枪枪头清洗不彻底易导致样品间干扰,影响检测重复性。

博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统基于精密步进电机与闭环压力控制技术,具备自动校准、多通道并行分液、程序自定义等功能,可适配不同粘度、不同基质的食品样品。本研究通过实际样品检测,验证该系统在食品成分分析中的应用性能,为其推广提供实验依据。

一、材料与方法

(一)实验材料

1、待测样品:市售全脂牛奶(蛋白质含量约3.0g/100mL)、一级大豆油(脂肪含量≥99.9%)、橙汁(可溶性固形物约12Brix)、添加柠檬酸的碳酸饮料(柠檬酸含量约 0.1g/100mL)。

2、试剂:蛋白质标准品(纯度99.0%)、柠檬酸标准品(纯度99.5%、浓硫酸(分析纯)、无水乙醇(分析纯)、乙腈(色谱纯)。

3、仪器设备:博清生物自动分液系统;液相色谱仪;凯氏定氮仪;索氏提取器。

(二)实验方法

1、样品前处理(基于自动分液系统)

蛋白质检测样品处理:取10mL牛奶样品,通过博清自动分液系统精准加入20mL浓硫酸与催化剂(硫酸铜-硫酸钾混合液),摇匀后移送至凯氏定氮仪进行消化,平行处理6组。

糖类与柠檬酸检测样品处理:取5mL橙汁/碳酸饮料样品,经自动分液系统加入10mL超纯水稀释,再加入0.2mL乙酸锌溶液(沉淀蛋白质),离心后取上清液,由系统自动移取20μL至HPLC进样瓶,平行处理6组。

脂肪检测样品处理:取5g大豆油样品,通过自动分液系统加入50mL无水乙醇与100mL乙醚,移送至索氏提取器提取,平行处理6组。

2、对照实验(手动分液)

采用相同样品与试剂,由2名熟练操作人员使用移液枪进行手动分液,重复上述前处理步骤,同样平行处理6组,作为对照。

3、检测条件与数据分析

HPLC条件:色谱柱为Aminex HPX-87H(300mm×7.8mm);流动相为0.05mol/L硫酸溶液;流速0.6mL/min;柱温60℃;紫外检测波长210nm(柠檬酸)、示差折光检测(糖类)。

凯氏定氮条件:消化温度420℃,消化时间60min;蒸馏时间5min;滴定剂为0.1mol/L 盐酸。

数据分析:采用Origin 2023软件处理数据,计算两组实验的成分含量均值、RSD(评估精度)、加标回收率(评估准确性),并对比处理效率(单批样品耗时)。

二、结果与分析

(一)分液精度与准确性

博清生物自动分液系统与手动分液在不同食品成分检测中的精度与准确性数据。博清生物自动分液系统的RSD均≤1.2%,显著低于手动分液(RSD≥4.8%);加标回收率更集中于95%~105% 的理想范围,而手动分液回收率波动更大(88%~110%)。这一结果表明,自动分液系统通过精密的体积控制与自动校准功能,有效降低了人为操作误差,提升了检测准确性。

(二)处理效率对比

对50份批量样品(涵盖4类食品)的处理耗时统计显示:博清生物自动分液系统单批处理耗时约40min(含系统清洗与程序设置),而手动分液需2.5~3h(含操作人员休息间隔),效率提升3~5倍。此外,自动分液系统支持8通道并行操作,可同时处理多份样品,进一步缩短了高通量检测场景下的总耗时。

(三)交叉污染风险评估

通过“高浓度样品-低浓度样品”交替处理实验验证交叉污染:先处理柠檬酸浓度为1.0g/100mL的高浓度标准品,再处理浓度为 0.01g/100mL的低浓度样品,博清生物自动分液系统检测结果的RSD为1.5%,无明显浓度漂移;而手动分液后低浓度样品检测值较理论值偏高23.7%,表明存在显著交叉污染——这得益于自动分液系统的“一键清洗”功能,可通过超纯水与有机溶剂交替冲洗分液管路,降低残留风险。

三、讨论

本研究结果证实,博清生物自动分液系统在食品成分分析中具备三大核心优势:

(一)精度与准确性优势:系统采用闭环压力反馈控制,可实时修正分液体积偏差,尤其在微量试剂(如10~50μL)添加中表现更优,解决了手动分液“体积估读”导致的误差问题;加标回收率数据表明,其适用于蛋白质、有机酸、糖类等不同极性成分的前处理,兼容性强。

(二)效率与自动化优势:8通道并行操作与程序自定义功能(可保存不同样品的分液参数,如牛奶蛋白质检测的“20mL浓硫酸+5mL催化剂”程序),减少了人工干预,降低了操作人员劳动强度,尤其适合第三方检测机构、食品企业质控实验室的批量样品处理需求。

(三)污染控制优势:管路可拆洗设计与自动清洗程序,有效规避了手动移液枪“枪头重复使用”“清洗不彻底”导致的交叉污染,提升了检测结果的重复性——这对食品添加剂(如防腐剂、甜味剂)等微量成分检测至关重要。

需注意的是,本研究仅验证了常见食品基质,后续可扩展至高粘度样品(如蜂蜜)、高盐样品(如酱油)的适用性;同时,可探索自动分液系统与质谱(MS)等更高灵敏度检测技术的联用,进一步拓展其应用场景。

博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统可有效解决传统手动分液在食品成分分析中的精度低、效率差、污染风险高等问题,其在蛋白质、脂肪、糖类及食品添加剂检测中,均表现出优异的准确性(加标回收率95.3%~104.7%)、稳定性(RSD≤1.2%)与高效性(效率提升3~5倍)。该系统可作为食品检测实验室样品前处理的核心设备,为食品安全与营养分析提供可靠的技术支撑,具备广泛的推广应用价值。