食品安全检测技术

食品安全检测技术教育部食品营养与安全重点实验室天津科技大学食品工程与生物技术学院张燕[e-mail]:022-60601430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）定性、定量、在线监测仪器方法的检测流程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10-1lg的物质，适于微量和痕量分析。色谱法的特点气相色谱分析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多种成分的同时分析--残留分析的趋势之一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。气相色谱与质谱的联用分析增塑剂邻苯二甲酸酯类气相色谱与质谱的联用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1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1加速溶剂萃取-气相色谱质谱联用法测定食品中指示性多氯联苯样品前处理加速溶剂萃取-固相萃取联用：加速溶剂萃取条件压力:10Mpa(1500psi);温度:125℃;加热时间:6min;稳定时间:5min;清洗体积:占萃取池体积的60%;吹扫时间:120s;静态循环次数:2次。固相萃取柱：酸性硅胶柱和碱性硅胶柱联用气相色谱与质谱的联用-分析实例2色谱条件HP-5MS毛细管色谱柱(30m×0.125mm×0.125μm);进样口温度:300℃;升温程序:初始温度100℃保持2min,以15℃/min升温至180℃,以3℃/min升温至240℃,再以10℃/min升温至285℃,保持10min;载气:氦气,流速1ml/min;进样:不分流进样,1μL质谱条件电子轰击(EI)离子源:70eV;接口温度:280℃;离子源温度:250℃;四级杆温度:100℃;定量方式:选择离子监测(SIM)气相色谱与质谱的联用-分析实例2分析特征量最低检测限：水产品0.1051～0.1286，肉松0.1003～0.1146μg/kg添加回收率：86.4%～125.1%,RSD在1.1%～19.6%之间检测的目标有害物质20种多氯联苯检测的样品种类水产品，肉松气相色谱与质谱的联用-分析实例2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AGB/T5009.99-2003食品容器及包装材料用聚碳酸酯树脂卫生标准的分析方法我国的卫生标准规定碳酸酯树脂和成型品中酚（蒸馏水，回流6h）的溶出量不大于0.05mg/kg，是采用滴定的方法对溶液中游离的酚进行定量计算。欧盟欧盟2002/72/EC法则规定双酚A在塑料食品接触材料中的迁移限量为3mg/kg。欧盟采用液相色谱对双酚A的迁移量进行检测（检出限为0.2～0.7mg/kg）。美国美国食品与药品管理局（FDA）规定双酚A可作为食品接触材料的原料使用。EPA(1993)规定最大可接受剂量或者参考剂量是0.05mg/kg.bw。日本《食品卫生法》规定聚碳酸酯食品容器中的双酚A溶出限量为2.5mg/kg。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。高效液相色谱与质谱联用分析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高效液相色谱与质谱联用-分析实例1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1多环芳烃FDA提出有威胁的多环芳烃主要有16种。欧盟指令2005/69/EC对轮胎橡胶中的8种PAHs的含量提出了法规上的要求；8种物质之和不超过10mg/kg，其中，BaP(苯并芘)不得超过1mg/kg。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高效毛细管电色谱-分析实例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、糖精的含量样品前处理C18固相萃柱富集净化色谱方法毛细管柱：熔融石英毛细管有效长度75cm，内径75um缓冲液：50mMNaAc/HAc+10%ACN，pH5.0分离电压：20KV检测波长：254nm高效毛细管电色谱-分析实例2固相萃取和毛细管区带电泳法测定磺酰脲除草剂分析特征量线性范围：0.2-50mgL-1，最低检测限：0.05-0.10mgL-1样品添加回收率：65-103％，RSD5%检测的目标物醚磺隆、醚苯磺隆、苯磺隆、噻磺隆、甲磺隆和绿磺隆检测的样品饮用水高效毛细管电色谱-分析实例2CE与MS相结合可为复杂的生化、环境等样品的定性、定量分析提供强有力的工具M.Hugener等采用CEC-ESI-MS对食品中的色素和芳香葡萄糖苷酸进行分析Gucek等采用毛细管电色谱-电喷雾质谱(CEC-ESI-MS)对肽的混合物进行分析,检测灵敏度可达到阿摩尔(attomole)级。毛细管电色谱质谱联用技术电感耦合等离子体质谱上世纪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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主要特点应用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。其他类串联质谱检测新技术全二维气相色谱/飞行时间质谱全二维气相色谱飞行时间质谱仪把分离机理不同而又互相独立的两根色谱柱通过一个调制器,以串联方式结合成二维气相色谱。优点•提供更高的峰容量•组分的分离和检测灵敏度提高。•采用适当的色谱操作条件，可以得到包含结构信息的二维结构谱图，辅助定性全二维气相色谱/飞行时间质谱的应用•精油组成成分的分析Adahchour等采用顶空固相微萃取和GC×GC对大蒜挥发性香味成分进行了分析，发现了大蒜中更为详尽的具有芳香活性的组分。•环境、生物和食品样品中的应用Liu等用GC×GC方法在4min内完成了15种农药的分离，并将GC×GC用于人血清中农残的研究。季克良等采用GC×GC方法，酱香型白酒分出963个峰,浓香型白酒分出6