食品安全检测技术

第八章食品安全检测技术第一节概述第二节实验室仪器检测技术第三节快速检测技术食品安全的检测对象：农药、兽药、生物毒素、食品添加剂、非食用添加剂、违禁成分、持久性有机污染物、加工产物、致病菌….食品安全检测技术分类：仪器分析，化学分析，生化分析（免疫分析、生物芯片、PCR）定性、定量、在线监测第一节概述第二节实验室仪器检测技术样品采集提取净化索氏提取、液－液、固－液、微波、超声、柱层析等仪器分析根据目标物的性质选择不同方法仪器方法的检测流程仪器检测技术痕量无机物定量无机元素形态分析气相色谱或液相色谱—电感耦合等离子体质谱联用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS）原子发射光谱（AES）原子吸收光谱（AAS）毛细管电泳—质谱（CE-MS）气相色谱—串联质谱(GC-MS/MS)色谱—质谱联用高效液相色谱—串联质谱（LC-MS/MS）高效液相色谱—质谱（LC-MS）气相色谱—质谱（GC-MS）色谱液相色谱气相色谱色谱分析法的历史俄国植物学家Tswett于1901年发现：利用吸附原理分离植物色素。1906年Tswett创立chromatography”—“色谱法”新名词；1907年在德国生物会议上第一次向世界公开展示显现彩色环带的柱管；1930年R.Kuhn用色谱柱分离出胡萝卜素。1935年AdamsandHolmes发明了苯酚-甲醛型离子交换树脂，进一步发明了离子色谱1938年Izmailov发明薄层色谱1941年Martin&Synge发明了液-液分配色谱1944年Consden,Gordon&Martin发明纸色谱1952年Martin&Synge发明气-液色谱1953年Janak发明气-固色谱1954年Ray发明热导检测器1955年世界第一台商品化气相色谱仪1957年Martin&Golay发明毛细管色谱1959年Porath&Flodin发明凝胶色谱1960年液相色谱技术完善色谱分析法的历史色谱法的特点高选择性分离单组份定性定量高效能高灵敏度检出限量低至10-11g.kg-1的物质，适于微量和痕量分析。一、气相色谱分析系统构成：气路系统，进样系统，分离系统，检测系统工作原理：样品高温瞬间汽化-色谱柱分离-检测适用：易挥发的小分子有机物难挥发性成分经衍生化检测气相色谱-分离系统色谱柱：填充柱，毛细管柱色谱柱选择：按样品极性弱极性样品，可选OV-1，SE-30，OV-101，SE-52，SE-54中极性样品，可选OV-17，OV-1701，XE-60，OV-225，OV-210极性样品，可选PEG-20M,FFAP,OV-275,DEGS气相色谱-检测系统氢火焰离子化检测器（FID）：破坏型，含碳的有机物电子捕获检测器（ECD）：非破坏型，选择性电负性强的化合物火焰光度检测器（FPD）：破坏型，选择性含硫磷的化合物热导池检测器（TCD）：非破坏型，选择性永久性气体反式脂肪酸的检测（衍生，FID)苯，氯苯，氯酚类（直接进样，FID）有机氯农药（ECD)有机磷农药（FPD)气相色谱在食品安全检测中的应用气相色谱分离与质谱定性定量结合，质谱相当于气相色谱的检测器。1.对食品中残留物进行分析MS是一个通用型检测器，对大多数有机化合物都有比较好的响应，根据特征离子强度定量。适合大批量农残检测。2.对未知物分析准确测定未知组分的相对分子质量。二、气相色谱与质谱的联用分析食品中42种农药的气相色谱-质谱选择离子测定样品处理方法液液萃取-固相萃取联用：样品中农药经二氯甲烷提取后，Envi-Carb柱和Sep-Pak-NH2柱双柱净化，净化后直接进样分析色谱条件色谱柱:HP-5MS(30m×0.125mm×0.125μm);载气:高纯氦气,流量1ml/min;柱温:70℃,保持2min,以25℃/min升至150℃,再以3℃/min升至200℃,再以8℃/min升至260℃,保持10min;进样口温度:250℃;进样方式:不分流进样,1.15min后打开分流阀和隔垫吹扫。质谱条件离子源(EI)温度:230℃,电子轰击能量70ev,GC-MS接口温度:280℃。气相色谱与质谱的联用-分析实例分析特征量42种农药的线性范围:0.001～1.0μg/mL样品的加标回收率：89%-94%,RSD10%方法的最低检出限：0.001～0.005mg/kg(S/N=3)检测农药种类有机磷、拟除虫菊酯、有机氯、氨基甲酸酯和除草剂检测的样品种类肉类，蛋类，乳品，蔬菜和水果气相色谱与质谱的联用-分析实例三、高效液相色谱法高效液相色谱仪的应用分离热不稳定和非挥发性的、离解的和非离解的以及各种分子量范围的物质。苏丹红三聚氰胺合成色素生物毒素敌敌畏双酚A四、液质联用HLPC-MS以液相色谱作为分离系统，质谱为检测系统。样品在液相色谱部分分离，经质谱离子化，质量分析器将离子碎片按质量数分开，经检测器得到质谱图。色谱和质谱优势结合，应用广泛。适用于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的化合物的分析。适于复杂基质样品,特别是食品、生物样品中的农兽药残留的定性定量分析。利于多组分分析。HLPC-MS应用样品前处理液液萃取-固相萃取：样品经过乙腈和二氯甲烷提取后，过C18固相萃取柱净化色谱条件色谱柱:AgilentSB-C18,211mm×10mm,1.18μm;柱温:50℃;进样量:20μL;流动相A:0.1%甲酸-10mmol/L乙酸铵;流动相B:乙腈;流速:0.13mL/min;梯度洗脱条件:0～4min,A由99%变化至50%,4～15min,A由50%变化至40%,15～20min,A由40%变化至20%,20～25min,A由20%变化至1%,25～30min,A保持1%,30～35min,A由1%变化至99%后运行8min液相色谱-质谱联用对复杂食品基质中407种多农药残留量的测定高效液相色谱与质谱联用-分析实例质谱条件电离源模式:电喷雾离子化电离源极性:正模式雾化气:氮气雾化气压力:2.18×105离子喷雾电压:4000V干燥气温度:350℃分析特征量407种农药的线性范围为0.5～500μg/L，RSD10%检测目标有害物多效唑，乙草胺等407种农药检测的样品苹果、蜂蜜、谷物和肉类高效液相色谱与质谱联用-分析实例电泳技术和现代微柱分离相结合的分析技术高分辨率，高速度，样品用量少，成本低非常适合水溶性或醇溶性成分的多组分分离分析应用领域化学，生命科学，临床医学和药学，特别是药物分析和分离方面得到广泛的应用。目前在食品中功能成分的分析和添加剂的检测等方面有广泛的应用。五、高效毛细管电泳色谱色谱条件毛细管柱：有效长度为:45cm内径：50um缓冲液：硼砂20mmolL-1,SDS5mmolL-1pH7.8检测波长：214nm分离电压：15KV分析特征量样品添加回收率：97-102%，RSD5%线性范围：0.125mgmL-1至1mgmL-1最低检出限：0.05mgmL-1高效毛细管电泳法短时内同时测定咖啡因、山梨酸、苯甲酸、糖精的含量高效毛细管电色谱-分析实例上世纪80年代初建立的一种将等离子体与四级质谱仪相连接的分析仪器。电感磁场与氦气作用产生高达7000K的高温等离子体,基本上能使所有元素电离成单电荷的离子,然后进入质谱仪,定性和定量检测各种一定质荷比的离子。六、电感耦合等离子体质谱灵敏度高，一般检出限可达ppb级线性范围宽,一般浓度范围跨越五个数量级选择性高,元素之间测定相互干扰少操作快速,并能进行多元素分析有同位素信息在一定质量数范围内,仪器能提供稳定均匀的响应。电感耦合等离子体质谱的特点ICP-MS已广泛应用于生物样品、环境样品、药物样品、食品样品和稀土元素等方面的分析研究利用ICP-MS测定饲料中的铜、锌、铁、锰、铬、镉、铅、砷和硒等微量元素，回收率在86%～115%，检出限达到10-9级。电感耦合等离子体质谱的应用第三节快速检测技术快速检测技术与仪器分析技术共同构成食品安全检测技术体系。以免疫检测为主的快速检测技术成为食品安全监管中的主要应用技术便携式、高集成度的快速检测装备是食品安全快速检测技术研发重点以芯片技术为代表的新型高通量快速检测技术发展迅速，是食品安全快速检测技术发展的趋势。样品送检达标样品未达标样品实验室检测允许上市禁止上市采样达标样品未达标样品进一步检测快速检测允许上市禁止上市召回处理达标样品未达标样品我国以往在食品入市方面的做法欧美等发达国家在食品入市方面的通常做法一、实验室检测的不足之处检测周期长：不能满足鲜奶、蛋糕等保质期较短食品的检测要求。检测费用高：不适合对廉价蔬菜、水果等的检测。检测技术复杂，操作过程繁琐：无法对常见污染物进行快速的筛检等。二、快速检测的必要性实验室设置数量有限实验室的样品检测数量有限实验室的样品检测周期较长实验室的样品检测费用较高实验室的工作量较大社会的发展需要快速检测监管需要快速检测食物中毒发生时更加需要快速检测（一）实验室设置数量有限食品在生产、储存、运输及销售等各个环节，都有可能受到污染，需要多部门、多环节来加以监控。而实验室的建设成本较大、设置数量有限，满足不了实际需求，因此需要便携式的快速检测设备、试材来实施快速检测行为。（二）实验室的样品检测数量有限由于实验室更加着重于终端产品的检测，难以满足对大量样品以及对食品原料、生产环节卫生状况等进行适时监测，由此需要快速检测行为，将一旦超标需要复检的样品送实验室做进一步检测。（三）实验室的样品检测周期较长对于许多食物如蔬菜、豆浆、快餐等等，如果送实验室检测，在还没有得到检测报告之前就已过食用期或已销售待尽了。（四）实验室的样品检测费用较高许多廉价、普遍食用而又容易出问题的食物如集贸市场出售的食物，需要成百上千倍的检测费用，由实验室来全面保障食用者的安全是不现实的，而快速检测则是一种可行的补充行为。（五）实验室的工作量较大有些物质如色素，己知的就有三千多种，要想区分哪些是食用色素、哪些是非食用色素，要用常规的方法检测其工作量是相当大的，为了减轻工作强度，提高工作效率，需要快速检测加以筛选定性，条件许可时再加以定量。（六）社会的发展需要快速检测随着生活水平的提高，人们的食品安全意识越来越强。随着国家财力的增长，政府在保障百姓饮食安全上的投入越来越多。按说，社会进步了，食品应该越来越安全了，可我们看到和听到的却有许多不协调的现象与不和谐的音符，如二恶英、疯牛病、非典、苏丹红事件，农药中毒、鼠药中毒、甲醇中毒、亚硝酸盐中毒等等。也就是说，虽然社会进步了，新的问题又出现了，或原有的问题还没有得到很好的解决。加上在商品经济运行中，由于金钱利益的驱使以及极端思维的存在，不法分子人为的掺杂、使假以及投毒等等，使食品安全的隐患加大。（七）监管需要快速检测食品安全监管人员，单凭眼看、手摸、鼻闻、嘴尝的管理方法已不适应现代食品安全管理的模式。要将有可能发生的事件消灭在萌芽之中，将有可能发生的危害降低到最小程度，需要将积累的经验与先进的设备相结合来加以实施。与此同时，也会让被管理者心服于科学的管理。（八）食物中毒发生时更加需要快速检测在诸多的可疑样品中，快速筛选出是哪一种毒物引起的中毒，加以确认后，赢得抢救伤者的时间。三、何为快速检测？全过程能在几分钟或十几分钟完成是最理想的快速检测方法理化快速检验方法，是指能够在两小时以内出具检测结果，即可视为实验室快速检测方法。如果能够在30分钟内出具检测结果，即可视为现场快速检测方法。微生物检测结果较常规缩短1/2即可视为快速检测酶联免疫法一般能在3～4小时出结果，也算快速检测四、快速检测技术性指标灵敏：检测限低，假阴性低——掺杂掺假（甲醛、硼砂等）：1％~10ppm——农药化肥残留（有机磷、亚硝酸盐等）：10ppm~10ppb——兽药残留（氯霉素、乙烯雌酚等）：10ppb~10ppt——环境致癌物（二噁英等）：10p