②分离技术。由于食品成分比较复杂，会干扰样品的分析，因而需要在分析前对其进行分离。目前分离方法主要有色谱法、场流分级(FFF)以及电泳(CE)等方法。表3-6是几种常用分离方法及可分离的粒径范围和可测参数。

表3-6 常用的纳米颗粒分离方法

色谱及相关技术可用于样品中纳米颗粒的分离，具有快速、灵敏、无损等优点，与一些分析仪器联用，如ICP-MS、动态光散射仪(DLS)，不仅可以实现包装材料迁移实验模拟液、食品、水等样品中纳米颗粒的分离，还能对分离的纳米颗粒进行元素及量化分析。常用的纳米颗粒分离表征的色谱及相关技术有：尺寸排阻色谱(SEC)、高效液相色谱(HPLC)和流体动力色谱(HDC)。

SEC其固定相为化学惰性的多孔凝胶，凝胶具有一定大小的孔穴，体积大的分子不能渗透到孔穴中去而被排阻，较早的被流动相淋洗出来；中等体积的分子部分渗透；小分子可完全渗透入内，最后淋洗出色谱柱。这样，样品分子基本按其分子大小先后排阻，从柱中流出，实现高效分离。Huang等用SEC法分离纯化了DNA包覆的碳纳米管，SEC能有效地将影响分析结果的石墨杂质去除。

FFF是分离复杂样品中的纳米颗粒非常有潜力的方法，可以分离1nm～1um范围内的颗粒。其原理是在施加场的作用下，不同粒径的颗粒所受的场作用力不同，使其在流层中的位置不同，从而流动速度出现差异，实现分离。小颗粒受到的作用力小，处在流层中间，速度快，首先分离出来。FFF技术可与紫外吸收、ICP-MS,激光多角度光散射(MALLS)、动态光散射(DI-S)等联用，对纳米颗粒进行分离检测。Schmidt等用FFF技术与DLS、MALS及ICP-MS联用，定量测定样品中的三种粒径纳米Au颗粒的混合物。实验结果为：纳米Au的添加回收率为50％～95％，各种粒径的纳米Au检测值为8～80ng，检测限为0.02ng～0.04ng，添加回收率较低的主要原因是纳米Au颗粒会附着在分离通道的膜上。静脉注射10nm和60nm或两种粒径混合的纳米Au颗粒至老鼠中，然后用该法测定老鼠肝脏中总的纳米Au含量，其添加回收率为86％～123％。

③分析表征方法。纳米颗粒的分析表征的方法主要有质谱法和光谱法。其中质谱法又可以分为电感祸合等离子体质谱(ICP-MS)、电喷雾质谱(ESI-MS)和基质辅助激光解吸质谱(MALDI-MS)，光谱法有紫外可见光光谱法(UV-vis),X射线光谱法(X-ray)、静态光散射技术(SLS)、动态光散射技术(DLS)、中子小角度散射技术(SANS)等。

质谱仪由离子源、质量分析器及检测系统组成，通过将纳米颗粒转化为运动的气态离子，并通过对其质荷比的分析而实现样品定性和定量。ICP-MS主要是用来分析金属纳米颗粒，其检测限可达ng/L级，广泛用于纳米材料的元素测定及准确定量。ESI-MS和MALDI-MS常用于液态和固态的生物样品的分析检测。

ICP-MS由于不能直接注射进样到离子源，一般会与高效液相色谱(HPLC)、场流分级法(FFF)及非对称场流分级法(AP)联用。Loeschner等首次建立了AF4-ICP-MS法分离检测了食品中的纳米银颗粒。该法是通过酶解鸡肉，将其中的纳米银颗粒释放到悬浮液中，再经AF4分离，然后用ICP-MS进行检测。Artiaga等用AF4-ICP-MS法分析了食品容器纳米Ag颗粒的迁移情况。结果显示，在正常的使用条件下，纳米Ag颗粒从容器中迁移到食品模拟液的量较低，为17ng/g，该法纳米Ag的检测限为0.4ug/L。

纳米颗粒的光学性质对其粒径、形貌、聚集态及浓度变化等非常敏感，这些条件一变化就会影响纳米颗粒表面的折射率。紫外可见光吸收光谱(UV-vis)正是利用这一性质实现对纳米颗粒的分析检测。Haiss等通过多级散射得到了理论结果，然后合成了5～100nm的Au颗粒，并用TEM和UV-vis光谱表征测定。结果显示理论值和实验结果一致，这说明UV-vis光谱可以直接用来测定纳米Au的尺寸及浓度。XRF是利用元素内层电子跃迁产生的荧光光谱，可用于元素的定性定量分析以及固体表面薄膜成分分析。黄延敏研究了纳米Ag/PP和纳米Ag/HDPE材料中纳米Ag颗粒向食品中的迁移，采用锻烧法处理包装材料，通过XRF确定灰分中各种物质的组成。XPS是利用元素受激发射的内层电子或价电子的能量分布进行元素的定性、定量分析，也可用于固体表面薄层成分分析。XRD是利用X射线对不同晶体产生不同的衍射效应来进行定性、定量分析，可获得纳米颗粒的化学组成及晶相结构信息。

DLS又称光子相关光谱(PCs)，是纳米科技中比较常规的一种表征方法，可用来测定纳米颗粒的水合粒径及团聚状态，还具有测量Zeta电位的功能，测量粒径范围为1～1000nm，但是易受干扰。刘俊莉用DLS分别测定了纳米TiO₂/聚丙烯酸酯乳液和纯聚丙烯酸酯乳液粒径。庄欠粉等通过DLS测量了SiO₂纳米粒子的Zeta电位，而且将两条与目标DNA两端完全互补的探针DNA修饰到纳米SiO₂上，然后加入目标DNA，使其与修饰后的纳米SiO₂杂交，导致纳米SiO₂颗粒团聚，水合粒径增大。加入DNA浓度不同，团聚程度不同，用DLS检测到粒径的不同，从而实现对目标DNA的检测。

(4)食品纳米包装材料面临的问题

纳米包装材料已经走出实验室，逐渐走进人们的生活当中，给我们带来了便利，推动了食品包装行业的发展。但是纳米包装材料是否会对人的健康造成不良影响尚无定论。迄今为止，世界范围内还未有任何机构对纳米包装材料安全性进行过全面和系统的评价；分析检测尚无标准和相关文件可引用；纳米颗粒向食品的迁移、暴露性危害、摄入后对人体的危害等科学数据相对缺乏。因而在纳米包装材料还未普遍进入人们生活之前，相关科研人员要继续深入研究纳米颗粒的迁移和毒性，开发出适合的分析检测方法；政府部门要根据评估结果制订相关的标准和政策法规，明确纳米颗粒在包装材料中的添加限量及最大迁移量，指导和规范食品纳米包装材料的生产。

相关链接：纳米颗粒的危害（二）

文章来源：《食品安全中的化学危害物》

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