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第10章食品化学成分的现场检测生科学院第10章食品化学成分的现场检测1、食品化学性污染的快速检测方法1.1农药残留物、兽药残留物和添加剂的快速检测方法1.1.1化学快速检测法化学快速检测技术原理是有机磷农药（磷酸酯、二硫代酸酯、磷酰胺）在金属催化剂作用下水解为磷酸与醇，水解产物与检测液反应可使检测液的紫红色褪去，根据检测溶液色阶的变化可以检测出蔬菜中农药残留量。此技术研制出的农药残留速测灵，其检测灵敏度为0.18～10mg/kg,检测时间为5～10min,检测成本为0.2～0.3元人民币。1、食品化学性污染的快速检测方法1.1农药残留物、兽药残留物和添加剂的快速检测方法1.1.2酶活性抑制—分光光度法酶抑制技术是研究比较成熟、应用最广泛快速的农药残留的微量和痕量快速检测技术。其原理是有机磷和氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶（AChE）的特异性生化反应。乙酰胆碱酯酶水解后，水解产物可与显色剂反应产生颜色，有机磷和氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶的特异性抑制作用，使它不能水解，从而无显色反应。1、食品化学性污染的快速检测方法1.1农药残留物、兽药残留物和添加剂的快速检测方法1.1.2酶活性抑制—分光光度法依据此原理，国内外己研制出多种方法，如速测卡法、速测片法、农药残留分光光度法、电化学生物传感器法。目前市场上应用最多的是农药速测卡法，此方法操作简便、不需要配制试剂、不需要仪器、产品携带方便，特别适合用于对农贸市场上的蔬菜进行初筛，该方法的检出限大多在mg/kg水平，有的可达μg/kg水平。应用酶活性抑制—分光光度法对蔬菜中有机磷及氨基甲酸酯类农药残留进行了快速测定，并与气相色谱法进行了对比，发现在检出的32份抑制率大于50%的阳性结果中，与气相色谱法的符合率为81.2%，符合国家标准。1、食品化学性污染的快速检测方法1.1农药残留物、兽药残留物和添加剂的快速检测方法1.1.3酶联免疫吸附测定法（Enzyme-linkedimmunosobrentassay，ELISA）ELISA测定法是利用标记物的酶催化底物的显色反应来反映抗原抗体的结合过程，将酶催化底物的灵敏性与抗原抗体的特异性相结合。其基本原理是:抗原或抗体结合到某种固相载体表面，并保持其免疫活性；抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体，这种酶抗原或抗体既保留其免疫活性，又保留酶的催化活性；引入了固相载体，使游离的酶标抗原或酶标抗体与酶标抗原抗体复合物分离。该法的优点是：可以通过颜色来快速做定性结果分析，特异性强、灵敏度高，酶标板上一次可做多份样品检测。1、食品化学性污染的快速检测方法1.1农药残留物、兽药残留物和添加剂的快速检测方法1.1.3酶联免疫吸附测定法（ELISA）两种用于测定农产品中硫丹含量的ELSIA方法，检出限分别为0.8士0.1μg/kg和1.6士0.2μg/kg，检测结果与GC法符合得很好，结论是ELISA法适用于快速定性定量检测农产品中硫丹含量。应用ELISA法测定了12份水样品中的11种杀虫剂残留，并与GC-MS法进行了对比，结果发现ELISA法的检出限比GC/MS法大约高一个数量级。应用ELISA和免疫色谱测定牛奶和动物血液中庆大霉素含量，检出限为牛奶中0.5ng/mL，血液中1.0ng/moL，含量在25～100ng/mL的范围内回收率为85～112%。应用ELISA法检测冻禽产品中的盐酸克伦特罗（瘦肉精），取得了比较好的结果。1、食品化学性污染的快速检测方法1.2食品中金属污染物的快速检测方法1.2.1光谱法测定食品中重金属和有害元素含量的常用方法有原子吸收光谱法、原子发射光谱法和原子荧光光谱法。但是，传统的样品前处理方法不能满足快速检测的要求，而微波消解技术的出现和快速发展，才有了一种很好的快速的样品预处理技术，成就了食品安全快速检验技术的新天地。1、食品化学性污染的快速检测方法1.2食品中金属污染物的快速检测方法1.2.1光谱法应用CIP-MS法快速测定食品中多种微量元素的过程中采用了开放式微波消化法消解样品，加入硝酸和双氧水混合液以使消解完全。开放式微波消化法无高压危险，可处理的样品量大、安全性高，同时硝酸和双氧水体系不会给CIP-MS带来额外的多原子干扰。实验证明，该方法在30min内最多可以消化5g奶粉样品，消化效率令人满意。对12种元素（Al、Cr、Ni、Ge、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、pb、Hg）的测定结果表明，大多数元素的回收率在85～110%之间，线性相关系数均大于0.999，精密度值小于10%。1、食品化学性污染的快速检测方法1.2食品中金属污染物的快速检测方法1.2.2紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法具有操作简单、灵敏度高、价格低等优点，是食品行业中对食品添加剂和一些重金属检测的常用方法。双硫腙比色法是食品中铅含量测定的国标方法，该方法原理是铅与双硫腙能够生成最大吸收波长为510nm的红色络合物,并且吸光度与铅含量成正比。1、食品化学性污染的快速检测方法1.2食品中金属污染物的快速检测方法1.2.2紫外可见分光光度法应用双硫腙比色法测定了食品级石蜡中的痕量铅，结果令人满意，线性范围为0~10.0mg/kg，检出限为0.1mg/kg。改进上法，增加取样量并改进所用仪器和试剂，测量效率和准确度都得到了提高，在低浓度时的测量精密度也优于原法。研究了Meso-四(4-三甲铵苯基）卟啉（TAPP）与铅和镉显色反应的最佳条件，提出了CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件）阵列检测分光光度法同时测定铅、镉含量的方法。该方法比常规分光光度法更为灵敏、准确、快速，并具有多组份同时测定的优点，可用于食品中铅、镉含量的检测。1、食品化学性污染的快速检测方法1.2食品中金属污染物的快速检测方法1.2.3电化学方法电化学方法被应用在食品中重金属和有害元素的检测。用微电位溶出分析法可测定食品及水样中镉、铅、锌、铜含量，并与国标法（双硫腙法）进行对比，结果无显著差异。该法的原理是:样品中各种金属离子溶出电位不同，溶出次序也不同，通过记录溶出峰高，以标准曲线法或标准加入法可定量测定样品中金属离子的种类和含量。研究了砷的催化示波极谱测定，结果证明该法灵敏度较好，检出限达0.001μg/mL,，抗干扰能力比银盐法强，可以用于食品、水质、土壤、空气中砷总量的测定。2、食品生物性污染的快速检测方法2.1纸片法纸片荧光法是利用细菌产生某些代谢酶或产物的特点而建立的一种酶-底物反应法。其优点是测试纸片生产工艺简单，准确度也较高。商品化的测试纸，是通过检测有关酶的活性来检测食品中大肠菌群和大肠杆菌，检测时将荧光产物在365nm紫外光下观察即可。2、食品生物性污染的快速检测方法2.2电阻抗法电阻抗法原理是细菌在培养基内生长繁殖的过程中，会使培养基中的大分子电惰性物质如碳水化合物等代谢为具有电活性的小分子物质，如乳酸盐，这样使培养基的阻抗发生变化，通过检测培养基的阻抗变化情况即可检测出相应的细菌数量和种类。应用电阻抗法对食品中细菌总数进行了检测并与国家标准检验方法进行了对比，结果无显著性差异。3、介电特性测定食品的介电特性是食品电物性之一。它在食品的加工、贮藏、保鲜、无损检测等诸多领域都有应用。研究发现农产品的生理变化伴随着电介质特征参数变化，而这一变化可通过宏观介电特性参数的检测感知，而介电特性参数的检测结果基本可以正确反映农产品的品质情况，可迅速简便地确定农产品的含水率和吸湿性，检测其品质，确定其成熟度等。3.1介电特性介电特性是指生物分子中的束缚电荷对外加电场的响应特性。大多数食品物料为电介质，当具有电介质特性的食品物料处于电场中时，将发生极化现象，极化可分为以下几种（1）永久极化:在具有离子结合的物质内，当没有外加电场时，分子就已经发生了极化，叫做永久性极化；（2）定向极化:未加外界电场时，双极子杂乱无章的排列在物体中，在外加电场后，永久性双极子的方向将偏转于电场的方向。其结果作为总体平均而产生极化现象，称此为定向极化；（3）离子极化:在离子结合形成的物质中，由于外加电场的作用，正、负离子的相对位移发生变化，从而产生极化。也即正离子向局部电场方向偏移，负离子则向相反方向偏移，从而导致极化，称此种极化为离子极化；(4)电子极化:分子中的电子在外加电场作用下发生偏移而导致的极化称为电子极化。无论哪种极化方式，在电场中介质的变化都伴随着内部电子、原子或分子跟随电场方向的移动或转动，这些极化现象决定了不同食品物料具有不同的介电特性，可以用介电参数来衡量。3.2介电参数介电特性的主要参数有相对介电常数εr’、相对介质损耗因数εr”、介质损耗角tanδ和介质等效阻抗|Z|。介电常数是电介质固有的一种物理属性，可表示电介质存储电场能量的能力，反映该电介质提高电容器电容量的能力。损耗因数εr“反映电介质在交流电场中损耗的能量。介质损耗角正切tanδ也是反映能量的损耗。介质损耗角δ是交流电的总电流I（或总电压V）与电容电流Ic（或电容电压Vc）的夹角。3.2介电参数电介质分子中的电子受到很大的束缚力，致使电子不能自由移动，故电介质在一般情况下不导电。若将电介质置于外加电场中，电介质将被极化，产生相反电场，因而会减少电场中两电荷间的作用力，减小电容器带电极板间的电位差，使电容量增大。电介质一般具有固定的介电常数（电容率），表示该物质可能贮存的电场能量。它反映了该物质提高电容器电容量的能力。在电场的作用下，电介质分子间发生碰撞和摩擦，电介质将吸收一部分电能转变为热能，使其发热。介质在电场作用下发热而消耗能量，称为介质损耗。交变电场的频率越高，介质释放的热能越多。介电常数是表征电介质电性能的宏观参数，它是电介质足够大区域内的平均值，概括了物质的所有接点和光学特性。3.3基于介电特性的农产品品质检测技术3.3.1介电特性在油脂品质检测中的应用基于极化分子含量与油脂的介电特性有关，用油脂的介电特性来确定油脂品质的好坏在理论上是可行的。以食用植物油为试验对象，研究了流体类农产品介电特性测试方法，自制了平行平板三电极结构的谐振替代测试装置，并利用该装置在一定的频率和温度范围内，探讨了食用植物油介电特性与频率和温度的关系。结果表明，频率和温度与食用植物油介电特性参数有相关性。利用介电特性研究马铃薯的油炸过程，介电常数与食用油的三项品质指标之间都存在着一定的线性相关性，油炸过程中电容与水分蒸发率都呈下降趋势，两者之间呈直线相关关系，其回归方程的回归决定系数大于0.950，用LCR测定仪测定介电特性参数的方法来确定食用油的品质和油炸过程产品的水分含量是可行的。3.3基于介电特性的农产品品质检测技术3.3.1介电特性在油脂品质检测中的应用用植物氢化油、动植物油、大豆油对土豆油炸脆化加工过程中油的介电常数变化和油极性化合物总量、过氧化值、碘价等指标之间的关系，提出可以通过测量介电常数来实时在线检测油的劣化程度。用介电常数作为评价油脂等级的新指标，用化学感应法对油品质进行检测，用化学修饰电极法检测油脂品质。3.3基于介电特性的农产品品质检测技术3.3.2介电特性在部分农产品检测中的应用水果的细胞是由电阻比较大的薄细胞及具有离子导电性的小电阻的细胞液构成的。在正常情况下，新鲜水果的细胞膜为液晶相，流动性大。随着水果新鲜度的降低，正常膜的双层结构转向不稳定的双层或非双层结构，使膜变得刚硬，流动性降低，粘滞性增加，其通透能力下降，细胞功能受影响，因而细胞膜的电阻增大，电容减小。表现在切片组织的电特性上，使由细胞组成的果肉组织的等效阻抗增大，相对介电常数及损耗因数减小。同时，当水果果实从树上采摘下来后，光合作用减弱甚至停止，由呼吸作用生成的二氧化碳量增加。此时，果实组织细胞间的弱酸性环境使细胞膜的电阻增大。3.3基于介电特性的农产品品质检测技术3.3.2介电特性在部分农产品检测中的应用在10~13MHz的频率范围内，对损坏的水果和正常的水果的介电特性进行了对比测试，结果显示，损坏水果的串、并联电阻及阻抗低于正常水