食品安全检测技术

内容目录第一节概述第二节理化仪器检测技术第三节现代生物学检测技术食品安全的检测对象：农药、兽药、有害重金属、生物毒素、食品添加剂、致病菌等食品安全检测技术分类：理化仪器分析技术，现代生物学检测技术定性、定量、在线监测第一节概述第二节理化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。色谱分析法的历史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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的物质，适于微量和痕量分析色谱法的特点2.1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，选择性永久性气体气相色谱在食品安全检测中的应用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)气相色谱分离与质谱定性定量结合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。2.2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中农药的线性范围: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2.3高效液相色谱高效液相色谱法是继气相色谱之后，70年代初期发展起来的一种以液体做流动相的新色谱技术。高效液相色谱仪由高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统等五大部分组成。液相色谱在食品安全中的应用食品添加剂及农药残留的检测（苏丹I号、拟除虫菊酯等）食品中兽药残留的检测（瘦肉精、磺胺类药物等）食品加工过程中的毒素残留（黄曲霉素等）第三节现代生物学检测技术PCR技术酶联免疫技术（ELISA）基因芯片技术生物传感器技术3.1PCR技术引物引物3’5’5’5’基因组3’3’3’变性、退火延伸变性、退火、延伸3’PCR原理PCR技术在食品安全中的应用食品中有害微生物的检测（沙门菌、大肠杆菌O157、金黄色葡萄球菌等）转基因食品RiboPrinter®全自动微生物鉴定系统BAX系统目前可检测：•沙门氏菌，•大肠杆菌O157:H7,•单增李斯特菌，•李斯特菌，•板歧肠杆菌•可鉴定到菌株。开放式的数据库（菌库）内有5700多种基因指纹模式，归属180余属，1200余种。包括腐败菌、病原菌、有益菌及环境微生物。另外，用户可自建菌库。3.2ELISA原理它采用抗原与抗体的特异反应将待测物与酶连接，然后通过酶与底物产生颜色反应，用于定量测定。测定的对象可以是抗体也可以是抗原。测量时，抗原（抗体）先结合在固相载体上，但仍保留其免疫活性，然后加一种抗体（抗原）与酶结合成的偶联物（标记物），此偶联物仍保留其原免疫活性与酶活性，当偶联物与固相载体上的抗原（抗体）反应结合后，再加上酶的相应底物，即起催化水解或氧化还原反应而呈颜色。ELISA的种类和变化（一）双抗体夹心法（二）间接法（三）竞争法（四）双位点一步法（五）捕获法测IgM抗体（六）应用亲和素和生物素的ELISA双抗体夹心法间接法是检测抗体最常用的方法，其原理为利用酶标记的抗抗体以检测已与固相结合的受检抗体，故称为间接法。此法可用于抗原和半抗原的定量测定，也可用于测定抗体。ELISA在食品安全中的应用食品中农药、兽药的测定食品中毒素的测定（主要包括黄曲霉毒素，简曲霉毒素）食品中有害微生物的快速筛检（如沙门氏菌）3.3基因芯片技术DifferentDNAprobes(各种DNA探针)ClinicalDNASamples(临床样本)Microarray(微阵列过程)Hybridization(杂交过程)Scanning(扫描过程)Glassslide(玻片)Imageanalysis(芯片图象分析)基因芯片的制造与检测技术LuminescenceorelectrochemicaldetectionGeneExpression(1)Identificationofallcommonvariants(2)Simultaneousmonitoringoftheexpressionofallgenes(3)Generictoolsformanipulatingcellcircuitry(4)Re-sequencingofmegabaseregions(5)Monitoringthelevelsandmodificationstateofallproteins(6)Systematiccataloguesofproteininteractions(7)IdentificationofallbasicproteinshapesSYT13MutationdetectionSNP:SingleNucleotidePolymorphysm--gtacatcaggatcgatacgtagctagctagctaaaatcgatcatccacatccgtac-------------------cgtagctaactagctaaaatcgatcatccaca--------------------------cgtagctagctagctagaatcgatcatccaca--------------------------cgtagctagctagctaaaatcgattatccaca-------cgtagctagctagctaalabelinghybridizationcgtagctaactagctaaWild:Mutant1:Mutant2:Mutant3:aatcgatcatccacaaatcgattatccacatagctaaaatcgatagctagaatcgaFabricationofDNAMicroarray(DNA芯片制作技术类型)InsituDNAprobesynthesisonchipsurface---Photolithography(光刻技术)DirectdepositionofDNAprobesonchipsurface---Microspotting/ink-jetprinting(打印技术)高密度点样机DesignedDensity:20,000-100,000probesinoneglassslide(每玻片最多可排列100000个探针)Printheadcanholdupto32printpinstocarry32samples生物芯片在食品安全中的应用农药、兽药检测毒素检测微生物检测3.4生物传感器技术生物传感器定义生物传感器(biosensor)是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与物理换能器有机结合的器械或装置，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。生物传感器的原理待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。图示生物传感器原理：电信号待检测物生物敏感膜物理变化此界面发生生物学反应(分子识别过程)此界面发生能量转换(转换成电信号)此处发生信号转换(模拟信号转换成数字信号)换能器计算机Ultrasensitiveelectrochemicaldetectionofnucleicacidbasedontheisothermalstrand-displacementpolymerasereactionandenzymedualamplification生物传感器在食品分析中的应用食品成分分析食品添加剂的检测农药残留分析微生物和毒素的检验食品检测未来发展趋势1.检测与控制一体化（在线检测、传感器与农业/食品生产）2.无损检测电子鼻3.形态分析4.多技术融合（色谱质谱串联质谱）5.速测化6.便携化