國產(chǎn)科學(xué)儀器設(shè)備在食品質(zhì)量安全檢測中大有可為
[2014/5/14]
食品安全是前題,質(zhì)量(品質(zhì))即營養(yǎng)價(jià)值是基本要求,確保健康是終極目的,而儀器和檢測技術(shù)是檢測、監(jiān)管、保障食品質(zhì)量安全的技術(shù)支撐。過去我說過半句對、半句錯的話,即:食品質(zhì)量安全檢測中,是在樣品復(fù)雜、多樣的條件下,在極為復(fù)雜的基質(zhì)中檢測微量、痕量甚至超痕量的有毒有害污染物或復(fù)雜多變的生物性污染。這就極易產(chǎn)生誤導(dǎo),被認(rèn)為不論檢測何種目標(biāo)物和那一級別檢測單位,都必需用高檔儀器,其實(shí)只省、部級檢測監(jiān)管部門、科研單位和第三方檢測機(jī)構(gòu),為了確證農(nóng)獸藥等化學(xué)污染殘留物、代謝物和進(jìn)行多殘留分析及檢定復(fù)雜的微生物和毒素污染時(shí),才需裝備高檔儀器。大蛋糕的這部份,由國際上的大品牌與國內(nèi)將逐步推出的高檔新產(chǎn)品共享吧!而對于大量食品質(zhì)量安全檢測項(xiàng)目而言,大多涉及常量和微量檢測分析,且據(jù)報(bào)道,新修訂的《食品安全法》即將頒布執(zhí)行,其中有諸多新亮點(diǎn),明確“預(yù)防為主、風(fēng)險(xiǎn)管理、全程控制、社會共治的原則”,“食品生產(chǎn)經(jīng)營者是食品安全第一責(zé)任人”,增加了大力加強(qiáng)嚴(yán)厲的法治條款,并將食品安全監(jiān)管工作覆蓋到縣級和鄉(xiāng)鎮(zhèn),這就為構(gòu)建從源頭抓起的食品質(zhì)量安全檢測、監(jiān)管、保障體系奠定了法律基礎(chǔ)。對于縣(巿)級及其以下的檢測機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)的自律性檢測、監(jiān)控,應(yīng)根據(jù)其任務(wù)、應(yīng)具有的能力以及與上級檢測檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的有機(jī)銜接,依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),國產(chǎn)的科學(xué)儀器設(shè)備已能絕大部份勝任縣 (市)級和基層的食品和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測要求,在此我呼吁有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)和科技界同仁們,要珍惜納稅人的錢,謹(jǐn)慎運(yùn)用,達(dá)到既能完成所承擔(dān)的任務(wù),又能拉動內(nèi)需,F(xiàn)讓我們逐項(xiàng)進(jìn)行盤點(diǎn)。
十大項(xiàng)檢測任務(wù)所用的儀器設(shè)備和可用國產(chǎn)儀器設(shè)備的典型生產(chǎn)廠家
1 農(nóng)藥殘留檢測
1.1 所需的核心儀器:傳統(tǒng)、最主要使用的儀器是氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)、毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)、薄層色譜(TLC)等。我國多以GC 和HPLC為基礎(chǔ)。部份財(cái)政狀況極好縣級檢測單位,為了確證(定性分析),應(yīng)用國產(chǎn)的色-質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)也已足夠了,地(市)級以上檢測單位,才需 LC-MS甚至GC-MS-MS。
1.2 我國GC的開發(fā)較早,技術(shù)性能己不斷提升,近幾年推出的產(chǎn)品性能與國際幾個(gè)大品牌的中、高檔產(chǎn)品相近,包括所配置的檢測器(FPD、NPD、PFPD、ECD)。
1.3 我國HPLC技術(shù)的引進(jìn)也不晚,但產(chǎn)品的性能近幾年才得到大幅度提髙。
1.4 離子色譜和薄層色譜,近年國產(chǎn)品水平提升很快。
1.5 色-質(zhì)聯(lián)用儀,東西電子是國內(nèi)最早推出GC-MS,并在農(nóng)殘分析上做了不少推廣應(yīng)用,接著普析、天瑞、聚光、舜宇等也推出GC-MS和LC-MS,聚光還推出GC-MS-MS。我國色-質(zhì)聯(lián)用儀正在著力進(jìn)行農(nóng)殘分析的應(yīng)用開發(fā)和示范推廣。
2 獸藥、漁藥殘留檢測
2.1 獸、漁藥殘留多達(dá)21類,且大多為大分子,結(jié)構(gòu)和生化性質(zhì)復(fù)雜,F(xiàn)代除少量應(yīng)用GC、TLC和各種免疫分析法,作快速篩之外,已廣泛使用高效、高分辨率的 LC和能可靠確證和多殘分析的各種色-質(zhì)聯(lián)用儀:GC-MS、LC-MS、GC-MS-MS和LC-MS-MS。
2.2 國產(chǎn)高效/超高效LC和GC-MS,已逐步得到應(yīng)用單位認(rèn)可。LC-MS、GC-MS-MS正在進(jìn)一步提升技術(shù)性能,而LC-MS-MS尚缺成熟的國產(chǎn)品。
3 添加劑、非法添加物檢測
3.1 原衛(wèi)生部負(fù)責(zé),有關(guān)部門配合,至2010年清理、整合并公布了165項(xiàng)食品添加劑的國家標(biāo)準(zhǔn),其中有95項(xiàng)添加劑不僅有安全標(biāo)準(zhǔn),還含鑒別、檢測和仲裁法。
3.2 合法使用的添加劑的含量多為常量級,少部份微量級,所以檢測、仲裁方法和儀器,即用常量和部份微量級的的檢測儀器就夠了,以其采用率排序,大致如下:滴定儀、水分計(jì)、重量法(烘箱與天平)、酸度計(jì)、熔點(diǎn)儀、比色計(jì)、分光儀、UV、紅外、旋光儀、紙層析、薄層色譜、離子選擇電極等,即使成分較復(fù)雜時(shí),用一般的LC和GC即可。涉及元素分析時(shí),用原子吸收和原子熒光。上述儀器我國生產(chǎn)企很多很多,不少產(chǎn)品的性能與國外產(chǎn)品極相近,在此不詳列了。
3.3 原衛(wèi)生部公布了《食品中可能違法添加的非食用物質(zhì)名單》47種和《食品中可能濫用的食品添加劑品種名單》22種。檢測非法添加物的難點(diǎn)在于非法添加物品種多,且未知,所以總是在發(fā)生食品安全事件后,需要應(yīng)用快速、高通量、高分辨率、多目標(biāo)物的篩查技術(shù)與儀器才能勝任,如超高效,高分辨率的GC、LC、 GC-MS-MS、LC-MS-MS,其中MS是采用雜交、重組、磁高分辨率等新技術(shù)。這方面我國產(chǎn)儀器尚不成熟,但近年有多種儀器列入國家重大開發(fā)專項(xiàng)。需特別指出的是:對于國家食品安全監(jiān)管部門已發(fā)現(xiàn),并布署全面篩查的非法添加物,如三聚氰胺等,國家頒布的檢測方法和所用的儀器,國產(chǎn)儀器設(shè)備能勝任。
4 有毒有害元素及其價(jià)態(tài)檢測
4.1 有毒有害元素檢測方法與儀器:早先有用溶出伏安法和分光光度儀,如今絕大多用原子吸收光譜儀(AAS)和原子熒光光譜儀(AFS)。AFS可用于檢測砷、鉛、汞、錫、硒、鍺、銻等元素,靈敏度高、檢出限低、并可多元素同時(shí)檢測,且價(jià)廉。電感耦合等離子發(fā)射光譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀(ICP-MS),檢出限可達(dá) ng/L級水平。我認(rèn)為基層檢測機(jī)構(gòu),應(yīng)用國產(chǎn)的AAS和AFS已足夠了。
4.2 從食品安全角度看,僅檢測有害元素含量是不夠的,因同一種元素的價(jià)態(tài)(形態(tài))不同,毒性差異很大,如甲基汞的毒性是無機(jī)汞的100倍, Cr(Ⅵ)的毒性比Cr(Ⅲ) 要高100倍,亞砷酸鹽As(Ⅲ)的毒性比砷酸鹽As (Ⅵ )高60倍。所以進(jìn)一步檢測價(jià)態(tài)(形態(tài))是必要的。國外多采用HPLC-AAS、GC-AAS、HPLC-ICP-MS以及CE-ICP-MS儀,后兩種儀器雖較完美,但價(jià)格很貴。近幾年我國成功開發(fā)并批量生產(chǎn)的LC-AFS聯(lián)用儀,其靈敏度、檢出限等均能滿足農(nóng)產(chǎn)品、食品安全檢測的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,且價(jià)廉,很適合我國情。
4.3 我國生產(chǎn)AAS的基礎(chǔ)較好。AFS是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,且能生產(chǎn)AFS與LC聯(lián)用的價(jià)態(tài)分析儀,近年來天瑞、東西電子等廠家推出ICP和ICP- Ms,正著力于應(yīng)用開發(fā)和示范推廣。
5 致病菌檢驗(yàn)和細(xì)菌鑒定的方法與儀器
5.1 食源性食品安全事件中,有40%以上是致病菌引發(fā)的 ,有十大類致病菌,每一類又分許多種,毒性和發(fā)病率差別很大,如大腸埃希菌中0157等致病率很高。
5.2 傳統(tǒng)的細(xì)菌污染指標(biāo)是:菌落總數(shù)和大腸菌群,在安全衛(wèi)生學(xué)上的意義是反應(yīng)細(xì)菌污染程度、潛在的危險(xiǎn)性,許多國家采用此指標(biāo)。我國2010年公布有關(guān)微生物檢驗(yàn)的10個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn),也沿用上述指標(biāo)。釆用傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法,用的儀器是:培養(yǎng)器皿和培養(yǎng)箱、菌落計(jì)數(shù)器,有的外加染色、顯微鏡檢、自動計(jì)數(shù)功能以及檢測試劑盒。我國產(chǎn)品很多,也很成熟,自動化水平不斷提高,有的還附加鏡檢時(shí)的菌落形態(tài)判讀等。
5.3 上述檢驗(yàn)方法和儀器適應(yīng)于我國縣級和基層檢測。鑒于自2014年7月1日正式實(shí)施《食品中致病菌限量》標(biāo)準(zhǔn)。故對于進(jìn)出口檢驗(yàn)、部(省)級質(zhì)檢中心、第三方檢測機(jī)構(gòu)和大型食品生產(chǎn)企業(yè)等,宜采用發(fā)達(dá)國家已廣泛運(yùn)用的傳統(tǒng)法基礎(chǔ)上的數(shù)值化、酶聯(lián)熒光免疫、PCR與基因檢測、SPR、生物芯片、MALDl- T0F-MS等致病菌檢測方法和儀器。近幾年我國博奧生物公司已推出了生物芯片微生物、致病菌檢測系統(tǒng),中科院電子所研發(fā)出SPR儀,毅新興業(yè)與英國 Sal公司和北京蛋白質(zhì)組研究中心合作推出Clin-TOF微生物、致病菌檢定、檢測系統(tǒng)。
6 生物毒素(真菌與真菌毒素)的檢測
6.1 自然界生物毒素?cái)?shù)百種,如毒磨菇中的毒素,水產(chǎn)品中以貝類毒素為代表的毒素等,人們很熟悉鑒別和處理。食品安全中危害性很大的是糧油及其制品、飼料、奶及制品因儲運(yùn)不當(dāng)、發(fā)霉等因素造成一些真菌的代謝物-黃曲霉毒素、伏馬霉素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮等,毒性很大。以黃曲霉毒素為例,其毒性是氰化鉀的10 倍,是砒霜的68倍,且有極強(qiáng)的致癌作用,比六六六高10000倍。
6.2 黃曲霉菌毒素B1、B2、G1、G2等的確證檢測技術(shù)與儀器,國外是用LC-MS-MS,國產(chǎn)品尚不成熟。但中國農(nóng)科院油料所開發(fā)的真菌毒素HPLC激光誘導(dǎo)熒光確證技術(shù),可運(yùn)用國產(chǎn)的HPLC配上激光誘導(dǎo)熒光檢測器,可勝任以上檢測任務(wù),以此為基礎(chǔ),華夏科創(chuàng)批量生產(chǎn)真菌毒素免疫親和定量速測儀,此外還有深圳非特立等廠家也生產(chǎn)這類儀器。
7 食品品質(zhì)與營養(yǎng)成分檢測
人們對食品關(guān)心的是:外觀、口感、安全、營養(yǎng),后二者是核心,而品質(zhì)好壞,實(shí)際上是指對人體發(fā)育、生長和生存必需的八大營養(yǎng)素:蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素、生物活性成分、水和纖維素(后二項(xiàng)有的不稱營養(yǎng)素而視為參與物)。這些營養(yǎng)素中除礦物質(zhì)外都是常量級,所以用常規(guī)、經(jīng)典的化學(xué)分析方法和儀器就能勝任,如玻璃器皿、滴定儀、比色計(jì)、酸度計(jì)、天平……國產(chǎn)品很多,也已很成熟。
隨著儀器分析技術(shù)的發(fā)展,近幾十年催生出一系列與食品的品質(zhì)和營養(yǎng)成分對應(yīng)的專用檢測儀器,國產(chǎn)品也很多,已具相當(dāng)水平,不僅適合縣級和基層、甚至地(市)及省(部)級檢測機(jī)構(gòu)也適用。
8 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品檢測
8.1 雖然轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品危害性至今爭論不休,尚難確切定論,為防患于未然,我國制定了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》,農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)簽的標(biāo)識》標(biāo)準(zhǔn),制定了轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品食用安全檢測試驗(yàn)方法和40個(gè)轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品成分(或環(huán)境安全)檢測方法,其中大部份是用聚合酶聯(lián)反應(yīng)(PCR) 檢驗(yàn)技術(shù)。
8.2 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的檢測,即檢測農(nóng)產(chǎn)品中是否有外源基因,即從檢測啟動子、終止子、標(biāo)記基因片斷、目的基因片斷、外源基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的豐度等入手。就方法而言,分為基因水平的檢測(各種PCR定性、定量方法和基因芯片技術(shù))和基因轉(zhuǎn)錄水平檢測(酶聯(lián)免疫吸附反應(yīng)技術(shù)、蛋白芯片技術(shù)以及Southen雜交 Westen印跡法等)。
8.3 主要使用儀器按檢測程序分3部份:
(1)用于DNA樣品制備的儀器設(shè)備: 試劑盒、離心機(jī)、振蕩器等;
(2)基因擴(kuò)增的儀器設(shè)備: PCR儀、混合液、保真DNA聚合酶等;
(3)分離、分析、檢定的儀器設(shè)備: 電泳系統(tǒng)、成像分析系統(tǒng)、核酸(蛋白)測定儀、酶標(biāo)儀、洗板機(jī)、定量PCR儀等。
9 食品安全快速篩查技術(shù)與儀器
為實(shí)現(xiàn)我國食品安全監(jiān)管、檢測從源頭抓起,全面、及時(shí)地監(jiān)控全國的食品安全,快速篩查技術(shù)與儀器在我國現(xiàn)階段具有特殊意義,如今有一定的市場規(guī)模和正在不斷深入,有市場前景的現(xiàn)場速測、篩查技術(shù)與儀器主要有:分子光譜法及紙層析法、免疫分析方法、ATP熒光法、酶的抑制法.生物傳感器、微縮芯片實(shí)驗(yàn)室和便攜式微流控芯片系統(tǒng)、納米材料修飾的微型化和智能化電化學(xué)傳感器、.激光拉曼光譜法、深紫外光譜及近紅外光譜法、離子遷移質(zhì)譜儀(lMS)和小型化飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(TOF-MS) 、飛秒激光太赫茲時(shí)域光譜儀、實(shí)時(shí)直接分析質(zhì)譜儀(DART-MS)和便攜式質(zhì)譜儀等。為應(yīng)急,當(dāng)今在國內(nèi)已較廣泛使用的快速篩查技術(shù)與儀器有5大類 :
9.1 基于經(jīng)典的分子光譜法及紙層析法的速測技術(shù)與儀器
分子光譜法雖難于承擔(dān)微量和痕量的檢測任務(wù),但基于經(jīng)典的分析化學(xué),可開發(fā)出各種目標(biāo)物的化學(xué)分析方法。吉大小天鵝,華廈科創(chuàng)、博奧成功、總后研究所等,有針對性地整合和優(yōu)化不同檢測目標(biāo),開發(fā)出多種試劑盒,推出高精度、高穩(wěn)定性、模塊化的便攜式儀器和配套的樣品快速提取和富集設(shè)備,構(gòu)成可以快速檢測與食品安全密切相關(guān)的40多種參數(shù)(如硝酸鹽、亞硝酸鹽、甲醛、吊白塊、味素、人造色素、無機(jī)砷、金屬鉛、劣質(zhì)奶、“地溝油”、“泔水油”及菊脂類農(nóng)藥殘留及部分獸藥殘留等)的多參數(shù)食品安全速測儀。
9.2 免疫分析方法
包括放射免疫、酶免疫、熒光免疫、化學(xué)發(fā)光免疫和膠體金標(biāo)免疫等。具有高特異性、準(zhǔn)確性、簡便、快速等特點(diǎn),可以檢測獸藥殘留、致病菌、病毒、毒素以及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。我國這幾年發(fā)展很快,如勤邦、陸橋、天邁等廠家,已能生產(chǎn)出性能與進(jìn)口試劑盒相近且價(jià)格為進(jìn)口試劑盒的2/3-1/2,已得到食品企業(yè),特別是出口食品企業(yè)歡迎,如在“瘦肉精”全面檢驗(yàn)中發(fā)揮了巨大作用。最近勤邦又推出化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù)和較簡易的儀器及相關(guān)試劑盒,靈敏度比傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫技術(shù)提高1-2個(gè)級次。
9.3 生物污染檢測技術(shù)與儀器
傳統(tǒng)的微生物檢測方法很復(fù)雜、費(fèi)工時(shí),而現(xiàn)代微生物自動鑒定系統(tǒng)又非常昂貴,當(dāng)今快速、簡便檢測生物污染儀器是ATP熒光儀,即利用三磷酸腺苷與熒光素酶的發(fā)光反應(yīng),檢測微生物和有機(jī)物污染程度。目前ATP儀已應(yīng)用于乳制品、飲料、肉類食品等行業(yè)中快速檢測微生物、霉菌、細(xì)菌等污染。
9.4 酶的抑制法與儀器及其局限性
該方法于1951年由美國提出,1968年加拿大作了改進(jìn),我國上世紀(jì)80年代浙大等單位也著手研發(fā)過,因其局限性而未推廣。近十幾年因農(nóng)殘問題突出,出現(xiàn)十幾種這類商品化儀器。但應(yīng)提醒注意,該技術(shù)只能檢測有機(jī)磷和氨基甲酸酯兩類農(nóng)藥,且對同類而不同種農(nóng)藥的抑制率差別很大,所以用統(tǒng)一的抑制率判定農(nóng)藥殘留是否超標(biāo),必然會產(chǎn)生假陽性或假陰性的漏檢,是當(dāng)前“不得已而采用的速測法”。它僅適用于基層初檢,起著警示作用,發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象時(shí),必須用標(biāo)準(zhǔn)方法復(fù)測、確證,陰性反應(yīng)也應(yīng)按比例抽樣,用可靠的方法復(fù)測和確證!掇r(nóng)產(chǎn)量質(zhì)量安全法》第36條第二款對此有明確的界定。
最近有報(bào)導(dǎo),上海生科院構(gòu)建了乙酰膽堿酶的酵母表面展示系統(tǒng),重組的乙酰膽堿酶具有更高的活性和穩(wěn)定性,有利提升酶抑制法使用價(jià)值。
9.5 食品中有毒有害物質(zhì)智能化篩查系統(tǒng)
鑒于從源頭檢測和監(jiān)管食品安全的緊迫性,各地主要采用以上4種速測技術(shù),組裝“食品安全檢測車”,取得一定成效,但仍有諸多不足。北京食品安全監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)評估中心,聯(lián)合倍肯恒業(yè)和六角體科技,有機(jī)地整合光度比色、酶聯(lián)免疫、上轉(zhuǎn)發(fā)光免疫、滲濾化學(xué)顯色法和免疫膠體金法等技術(shù),智能歸集,并運(yùn)用3G通訊傳輸技術(shù),上傳檢測數(shù)據(jù),與監(jiān)管部門數(shù)據(jù)庫自動對接,構(gòu)成“食品中有毒有害物質(zhì)智能化篩查系統(tǒng)”,能快速篩查食品中農(nóng)獸藥殘、重金屬、非法添加物、致病菌、生物毒素等,已在北京市食品安全執(zhí)法監(jiān)管部門、河南、河北、山西等地和中直機(jī)關(guān)及150家高校食堂,共計(jì)500多套設(shè)備投入使用。這是一項(xiàng)可喜的嘗試。
10 樣品前處理及實(shí)驗(yàn)室必備的中小型儀器設(shè)備
10.1 樣品前處理的凈化與萃取的儀器設(shè)備
食品質(zhì)量安全檢測中,大多是在復(fù)雜的基質(zhì)中檢測殘留物和污染物,傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)已成為瓶頸,故一系列新技術(shù),將取而代之,這些新技術(shù)和儀器有:
(1) 固相萃取儀(SPE) ,采用各種吸附劑、進(jìn)行萃取、純化、富集;
(2)固相微萃取儀(SPME), 集萃取、純化、濃縮等功能為一體,小巧、簡便,且易與其他分析儀器直接聯(lián)用;
(3)基質(zhì)固相分散萃取(MSPDE), 不必進(jìn)行勻漿、沉淀、離心、pH值調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)移等傳統(tǒng)程序,將樣品與鍵合固體萃取體混合和研磨、裝柱,選擇不同溶劑淋洗柱子,即可逐一得到待測組分,完成萃取和純化的全過程;
(4)超臨界流體萃取儀(SFE), 不使用有機(jī)溶劑、簡便、高效、快速、選擇性強(qiáng),便于和GC、LC等聯(lián)機(jī),但對含有羥基和羧基的樣品萃取較困難;
(5)凝膠滲析萃取儀(GPC), 利用凝膠色譜分離技術(shù),純化容量大、回收率較高,易于和其他儀器聯(lián)機(jī)。該裝置有待更小型、簡便并減少溶劑用量;
(6)近幾年來還研發(fā)出一系列復(fù)雜基質(zhì)中萃取微量和痕量有機(jī)物殘留的儀器設(shè)備,如:固相萃取攪拌棒(SHSE)、固相微萃取纖維(SPME)、分子印跡 、免疫親和柱、集束毛細(xì)管萃取器(A1T-SPME)等等。
除上述外,其他如微波消解萃取儀、微孔液膜萃取、納米及磁珠富集萃取,以及頂空進(jìn)樣、吹掃捕集、全自動加溫加壓快速溶劑萃取等,已在食品安全檢測中發(fā)揮作用。以上眾多的様品前處理和萃取儀器設(shè)備,在我國大多經(jīng)歷了開發(fā)、試生產(chǎn)并產(chǎn)業(yè)化,性能已逐步接近國外產(chǎn)品。
10 .2 實(shí)驗(yàn)室必備的中小型儀器設(shè)備
以往我國僅注意大型儀器設(shè)備而忽視必備的中小型常用的配套儀器設(shè)備,造成只有一個(gè)發(fā)達(dá)的頭腦,而沒有靈巧的四肢,大型儀器難于充分發(fā)揮作用,應(yīng)充分予以關(guān)注。這些中小型儀器設(shè)備,應(yīng)依不同的檢測機(jī)構(gòu)所確定的任務(wù)和功能要求,有針對性地選配。大致有:可見光/紫外光譜儀、酸度計(jì)、樣品粉碎磨、電子天平、加液器、移液器、振蕩器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、恒溫水浴、生化培養(yǎng)箱、干燥箱、加熱板、離心機(jī)、攪拌器、消毒鍋、均質(zhì)器、超靜臺、純水器、冰箱、冰柜、樣品柜以及與任務(wù)適配的顯微鏡等。
十大項(xiàng)檢測任務(wù)所用的儀器設(shè)備和可用國產(chǎn)儀器設(shè)備的典型生產(chǎn)廠家
1 農(nóng)藥殘留檢測
1.1 所需的核心儀器:傳統(tǒng)、最主要使用的儀器是氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)、毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)、薄層色譜(TLC)等。我國多以GC 和HPLC為基礎(chǔ)。部份財(cái)政狀況極好縣級檢測單位,為了確證(定性分析),應(yīng)用國產(chǎn)的色-質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)也已足夠了,地(市)級以上檢測單位,才需 LC-MS甚至GC-MS-MS。
1.2 我國GC的開發(fā)較早,技術(shù)性能己不斷提升,近幾年推出的產(chǎn)品性能與國際幾個(gè)大品牌的中、高檔產(chǎn)品相近,包括所配置的檢測器(FPD、NPD、PFPD、ECD)。
1.3 我國HPLC技術(shù)的引進(jìn)也不晚,但產(chǎn)品的性能近幾年才得到大幅度提髙。
1.4 離子色譜和薄層色譜,近年國產(chǎn)品水平提升很快。
1.5 色-質(zhì)聯(lián)用儀,東西電子是國內(nèi)最早推出GC-MS,并在農(nóng)殘分析上做了不少推廣應(yīng)用,接著普析、天瑞、聚光、舜宇等也推出GC-MS和LC-MS,聚光還推出GC-MS-MS。我國色-質(zhì)聯(lián)用儀正在著力進(jìn)行農(nóng)殘分析的應(yīng)用開發(fā)和示范推廣。
2 獸藥、漁藥殘留檢測
2.1 獸、漁藥殘留多達(dá)21類,且大多為大分子,結(jié)構(gòu)和生化性質(zhì)復(fù)雜,F(xiàn)代除少量應(yīng)用GC、TLC和各種免疫分析法,作快速篩之外,已廣泛使用高效、高分辨率的 LC和能可靠確證和多殘分析的各種色-質(zhì)聯(lián)用儀:GC-MS、LC-MS、GC-MS-MS和LC-MS-MS。
2.2 國產(chǎn)高效/超高效LC和GC-MS,已逐步得到應(yīng)用單位認(rèn)可。LC-MS、GC-MS-MS正在進(jìn)一步提升技術(shù)性能,而LC-MS-MS尚缺成熟的國產(chǎn)品。
3 添加劑、非法添加物檢測
3.1 原衛(wèi)生部負(fù)責(zé),有關(guān)部門配合,至2010年清理、整合并公布了165項(xiàng)食品添加劑的國家標(biāo)準(zhǔn),其中有95項(xiàng)添加劑不僅有安全標(biāo)準(zhǔn),還含鑒別、檢測和仲裁法。
3.2 合法使用的添加劑的含量多為常量級,少部份微量級,所以檢測、仲裁方法和儀器,即用常量和部份微量級的的檢測儀器就夠了,以其采用率排序,大致如下:滴定儀、水分計(jì)、重量法(烘箱與天平)、酸度計(jì)、熔點(diǎn)儀、比色計(jì)、分光儀、UV、紅外、旋光儀、紙層析、薄層色譜、離子選擇電極等,即使成分較復(fù)雜時(shí),用一般的LC和GC即可。涉及元素分析時(shí),用原子吸收和原子熒光。上述儀器我國生產(chǎn)企很多很多,不少產(chǎn)品的性能與國外產(chǎn)品極相近,在此不詳列了。
3.3 原衛(wèi)生部公布了《食品中可能違法添加的非食用物質(zhì)名單》47種和《食品中可能濫用的食品添加劑品種名單》22種。檢測非法添加物的難點(diǎn)在于非法添加物品種多,且未知,所以總是在發(fā)生食品安全事件后,需要應(yīng)用快速、高通量、高分辨率、多目標(biāo)物的篩查技術(shù)與儀器才能勝任,如超高效,高分辨率的GC、LC、 GC-MS-MS、LC-MS-MS,其中MS是采用雜交、重組、磁高分辨率等新技術(shù)。這方面我國產(chǎn)儀器尚不成熟,但近年有多種儀器列入國家重大開發(fā)專項(xiàng)。需特別指出的是:對于國家食品安全監(jiān)管部門已發(fā)現(xiàn),并布署全面篩查的非法添加物,如三聚氰胺等,國家頒布的檢測方法和所用的儀器,國產(chǎn)儀器設(shè)備能勝任。
4 有毒有害元素及其價(jià)態(tài)檢測
4.1 有毒有害元素檢測方法與儀器:早先有用溶出伏安法和分光光度儀,如今絕大多用原子吸收光譜儀(AAS)和原子熒光光譜儀(AFS)。AFS可用于檢測砷、鉛、汞、錫、硒、鍺、銻等元素,靈敏度高、檢出限低、并可多元素同時(shí)檢測,且價(jià)廉。電感耦合等離子發(fā)射光譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀(ICP-MS),檢出限可達(dá) ng/L級水平。我認(rèn)為基層檢測機(jī)構(gòu),應(yīng)用國產(chǎn)的AAS和AFS已足夠了。
4.2 從食品安全角度看,僅檢測有害元素含量是不夠的,因同一種元素的價(jià)態(tài)(形態(tài))不同,毒性差異很大,如甲基汞的毒性是無機(jī)汞的100倍, Cr(Ⅵ)的毒性比Cr(Ⅲ) 要高100倍,亞砷酸鹽As(Ⅲ)的毒性比砷酸鹽As (Ⅵ )高60倍。所以進(jìn)一步檢測價(jià)態(tài)(形態(tài))是必要的。國外多采用HPLC-AAS、GC-AAS、HPLC-ICP-MS以及CE-ICP-MS儀,后兩種儀器雖較完美,但價(jià)格很貴。近幾年我國成功開發(fā)并批量生產(chǎn)的LC-AFS聯(lián)用儀,其靈敏度、檢出限等均能滿足農(nóng)產(chǎn)品、食品安全檢測的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,且價(jià)廉,很適合我國情。
4.3 我國生產(chǎn)AAS的基礎(chǔ)較好。AFS是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,且能生產(chǎn)AFS與LC聯(lián)用的價(jià)態(tài)分析儀,近年來天瑞、東西電子等廠家推出ICP和ICP- Ms,正著力于應(yīng)用開發(fā)和示范推廣。
5 致病菌檢驗(yàn)和細(xì)菌鑒定的方法與儀器
5.1 食源性食品安全事件中,有40%以上是致病菌引發(fā)的 ,有十大類致病菌,每一類又分許多種,毒性和發(fā)病率差別很大,如大腸埃希菌中0157等致病率很高。
5.2 傳統(tǒng)的細(xì)菌污染指標(biāo)是:菌落總數(shù)和大腸菌群,在安全衛(wèi)生學(xué)上的意義是反應(yīng)細(xì)菌污染程度、潛在的危險(xiǎn)性,許多國家采用此指標(biāo)。我國2010年公布有關(guān)微生物檢驗(yàn)的10個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn),也沿用上述指標(biāo)。釆用傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法,用的儀器是:培養(yǎng)器皿和培養(yǎng)箱、菌落計(jì)數(shù)器,有的外加染色、顯微鏡檢、自動計(jì)數(shù)功能以及檢測試劑盒。我國產(chǎn)品很多,也很成熟,自動化水平不斷提高,有的還附加鏡檢時(shí)的菌落形態(tài)判讀等。
5.3 上述檢驗(yàn)方法和儀器適應(yīng)于我國縣級和基層檢測。鑒于自2014年7月1日正式實(shí)施《食品中致病菌限量》標(biāo)準(zhǔn)。故對于進(jìn)出口檢驗(yàn)、部(省)級質(zhì)檢中心、第三方檢測機(jī)構(gòu)和大型食品生產(chǎn)企業(yè)等,宜采用發(fā)達(dá)國家已廣泛運(yùn)用的傳統(tǒng)法基礎(chǔ)上的數(shù)值化、酶聯(lián)熒光免疫、PCR與基因檢測、SPR、生物芯片、MALDl- T0F-MS等致病菌檢測方法和儀器。近幾年我國博奧生物公司已推出了生物芯片微生物、致病菌檢測系統(tǒng),中科院電子所研發(fā)出SPR儀,毅新興業(yè)與英國 Sal公司和北京蛋白質(zhì)組研究中心合作推出Clin-TOF微生物、致病菌檢定、檢測系統(tǒng)。
6 生物毒素(真菌與真菌毒素)的檢測
6.1 自然界生物毒素?cái)?shù)百種,如毒磨菇中的毒素,水產(chǎn)品中以貝類毒素為代表的毒素等,人們很熟悉鑒別和處理。食品安全中危害性很大的是糧油及其制品、飼料、奶及制品因儲運(yùn)不當(dāng)、發(fā)霉等因素造成一些真菌的代謝物-黃曲霉毒素、伏馬霉素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮等,毒性很大。以黃曲霉毒素為例,其毒性是氰化鉀的10 倍,是砒霜的68倍,且有極強(qiáng)的致癌作用,比六六六高10000倍。
6.2 黃曲霉菌毒素B1、B2、G1、G2等的確證檢測技術(shù)與儀器,國外是用LC-MS-MS,國產(chǎn)品尚不成熟。但中國農(nóng)科院油料所開發(fā)的真菌毒素HPLC激光誘導(dǎo)熒光確證技術(shù),可運(yùn)用國產(chǎn)的HPLC配上激光誘導(dǎo)熒光檢測器,可勝任以上檢測任務(wù),以此為基礎(chǔ),華夏科創(chuàng)批量生產(chǎn)真菌毒素免疫親和定量速測儀,此外還有深圳非特立等廠家也生產(chǎn)這類儀器。
7 食品品質(zhì)與營養(yǎng)成分檢測
人們對食品關(guān)心的是:外觀、口感、安全、營養(yǎng),后二者是核心,而品質(zhì)好壞,實(shí)際上是指對人體發(fā)育、生長和生存必需的八大營養(yǎng)素:蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素、生物活性成分、水和纖維素(后二項(xiàng)有的不稱營養(yǎng)素而視為參與物)。這些營養(yǎng)素中除礦物質(zhì)外都是常量級,所以用常規(guī)、經(jīng)典的化學(xué)分析方法和儀器就能勝任,如玻璃器皿、滴定儀、比色計(jì)、酸度計(jì)、天平……國產(chǎn)品很多,也已很成熟。
隨著儀器分析技術(shù)的發(fā)展,近幾十年催生出一系列與食品的品質(zhì)和營養(yǎng)成分對應(yīng)的專用檢測儀器,國產(chǎn)品也很多,已具相當(dāng)水平,不僅適合縣級和基層、甚至地(市)及省(部)級檢測機(jī)構(gòu)也適用。
8 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品檢測
8.1 雖然轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品危害性至今爭論不休,尚難確切定論,為防患于未然,我國制定了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》,農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)簽的標(biāo)識》標(biāo)準(zhǔn),制定了轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品食用安全檢測試驗(yàn)方法和40個(gè)轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品成分(或環(huán)境安全)檢測方法,其中大部份是用聚合酶聯(lián)反應(yīng)(PCR) 檢驗(yàn)技術(shù)。
8.2 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的檢測,即檢測農(nóng)產(chǎn)品中是否有外源基因,即從檢測啟動子、終止子、標(biāo)記基因片斷、目的基因片斷、外源基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的豐度等入手。就方法而言,分為基因水平的檢測(各種PCR定性、定量方法和基因芯片技術(shù))和基因轉(zhuǎn)錄水平檢測(酶聯(lián)免疫吸附反應(yīng)技術(shù)、蛋白芯片技術(shù)以及Southen雜交 Westen印跡法等)。
8.3 主要使用儀器按檢測程序分3部份:
(1)用于DNA樣品制備的儀器設(shè)備: 試劑盒、離心機(jī)、振蕩器等;
(2)基因擴(kuò)增的儀器設(shè)備: PCR儀、混合液、保真DNA聚合酶等;
(3)分離、分析、檢定的儀器設(shè)備: 電泳系統(tǒng)、成像分析系統(tǒng)、核酸(蛋白)測定儀、酶標(biāo)儀、洗板機(jī)、定量PCR儀等。
9 食品安全快速篩查技術(shù)與儀器
為實(shí)現(xiàn)我國食品安全監(jiān)管、檢測從源頭抓起,全面、及時(shí)地監(jiān)控全國的食品安全,快速篩查技術(shù)與儀器在我國現(xiàn)階段具有特殊意義,如今有一定的市場規(guī)模和正在不斷深入,有市場前景的現(xiàn)場速測、篩查技術(shù)與儀器主要有:分子光譜法及紙層析法、免疫分析方法、ATP熒光法、酶的抑制法.生物傳感器、微縮芯片實(shí)驗(yàn)室和便攜式微流控芯片系統(tǒng)、納米材料修飾的微型化和智能化電化學(xué)傳感器、.激光拉曼光譜法、深紫外光譜及近紅外光譜法、離子遷移質(zhì)譜儀(lMS)和小型化飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(TOF-MS) 、飛秒激光太赫茲時(shí)域光譜儀、實(shí)時(shí)直接分析質(zhì)譜儀(DART-MS)和便攜式質(zhì)譜儀等。為應(yīng)急,當(dāng)今在國內(nèi)已較廣泛使用的快速篩查技術(shù)與儀器有5大類 :
9.1 基于經(jīng)典的分子光譜法及紙層析法的速測技術(shù)與儀器
分子光譜法雖難于承擔(dān)微量和痕量的檢測任務(wù),但基于經(jīng)典的分析化學(xué),可開發(fā)出各種目標(biāo)物的化學(xué)分析方法。吉大小天鵝,華廈科創(chuàng)、博奧成功、總后研究所等,有針對性地整合和優(yōu)化不同檢測目標(biāo),開發(fā)出多種試劑盒,推出高精度、高穩(wěn)定性、模塊化的便攜式儀器和配套的樣品快速提取和富集設(shè)備,構(gòu)成可以快速檢測與食品安全密切相關(guān)的40多種參數(shù)(如硝酸鹽、亞硝酸鹽、甲醛、吊白塊、味素、人造色素、無機(jī)砷、金屬鉛、劣質(zhì)奶、“地溝油”、“泔水油”及菊脂類農(nóng)藥殘留及部分獸藥殘留等)的多參數(shù)食品安全速測儀。
9.2 免疫分析方法
包括放射免疫、酶免疫、熒光免疫、化學(xué)發(fā)光免疫和膠體金標(biāo)免疫等。具有高特異性、準(zhǔn)確性、簡便、快速等特點(diǎn),可以檢測獸藥殘留、致病菌、病毒、毒素以及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。我國這幾年發(fā)展很快,如勤邦、陸橋、天邁等廠家,已能生產(chǎn)出性能與進(jìn)口試劑盒相近且價(jià)格為進(jìn)口試劑盒的2/3-1/2,已得到食品企業(yè),特別是出口食品企業(yè)歡迎,如在“瘦肉精”全面檢驗(yàn)中發(fā)揮了巨大作用。最近勤邦又推出化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù)和較簡易的儀器及相關(guān)試劑盒,靈敏度比傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫技術(shù)提高1-2個(gè)級次。
9.3 生物污染檢測技術(shù)與儀器
傳統(tǒng)的微生物檢測方法很復(fù)雜、費(fèi)工時(shí),而現(xiàn)代微生物自動鑒定系統(tǒng)又非常昂貴,當(dāng)今快速、簡便檢測生物污染儀器是ATP熒光儀,即利用三磷酸腺苷與熒光素酶的發(fā)光反應(yīng),檢測微生物和有機(jī)物污染程度。目前ATP儀已應(yīng)用于乳制品、飲料、肉類食品等行業(yè)中快速檢測微生物、霉菌、細(xì)菌等污染。
9.4 酶的抑制法與儀器及其局限性
該方法于1951年由美國提出,1968年加拿大作了改進(jìn),我國上世紀(jì)80年代浙大等單位也著手研發(fā)過,因其局限性而未推廣。近十幾年因農(nóng)殘問題突出,出現(xiàn)十幾種這類商品化儀器。但應(yīng)提醒注意,該技術(shù)只能檢測有機(jī)磷和氨基甲酸酯兩類農(nóng)藥,且對同類而不同種農(nóng)藥的抑制率差別很大,所以用統(tǒng)一的抑制率判定農(nóng)藥殘留是否超標(biāo),必然會產(chǎn)生假陽性或假陰性的漏檢,是當(dāng)前“不得已而采用的速測法”。它僅適用于基層初檢,起著警示作用,發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象時(shí),必須用標(biāo)準(zhǔn)方法復(fù)測、確證,陰性反應(yīng)也應(yīng)按比例抽樣,用可靠的方法復(fù)測和確證!掇r(nóng)產(chǎn)量質(zhì)量安全法》第36條第二款對此有明確的界定。
最近有報(bào)導(dǎo),上海生科院構(gòu)建了乙酰膽堿酶的酵母表面展示系統(tǒng),重組的乙酰膽堿酶具有更高的活性和穩(wěn)定性,有利提升酶抑制法使用價(jià)值。
9.5 食品中有毒有害物質(zhì)智能化篩查系統(tǒng)
鑒于從源頭檢測和監(jiān)管食品安全的緊迫性,各地主要采用以上4種速測技術(shù),組裝“食品安全檢測車”,取得一定成效,但仍有諸多不足。北京食品安全監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)評估中心,聯(lián)合倍肯恒業(yè)和六角體科技,有機(jī)地整合光度比色、酶聯(lián)免疫、上轉(zhuǎn)發(fā)光免疫、滲濾化學(xué)顯色法和免疫膠體金法等技術(shù),智能歸集,并運(yùn)用3G通訊傳輸技術(shù),上傳檢測數(shù)據(jù),與監(jiān)管部門數(shù)據(jù)庫自動對接,構(gòu)成“食品中有毒有害物質(zhì)智能化篩查系統(tǒng)”,能快速篩查食品中農(nóng)獸藥殘、重金屬、非法添加物、致病菌、生物毒素等,已在北京市食品安全執(zhí)法監(jiān)管部門、河南、河北、山西等地和中直機(jī)關(guān)及150家高校食堂,共計(jì)500多套設(shè)備投入使用。這是一項(xiàng)可喜的嘗試。
10 樣品前處理及實(shí)驗(yàn)室必備的中小型儀器設(shè)備
10.1 樣品前處理的凈化與萃取的儀器設(shè)備
食品質(zhì)量安全檢測中,大多是在復(fù)雜的基質(zhì)中檢測殘留物和污染物,傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)已成為瓶頸,故一系列新技術(shù),將取而代之,這些新技術(shù)和儀器有:
(1) 固相萃取儀(SPE) ,采用各種吸附劑、進(jìn)行萃取、純化、富集;
(2)固相微萃取儀(SPME), 集萃取、純化、濃縮等功能為一體,小巧、簡便,且易與其他分析儀器直接聯(lián)用;
(3)基質(zhì)固相分散萃取(MSPDE), 不必進(jìn)行勻漿、沉淀、離心、pH值調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)移等傳統(tǒng)程序,將樣品與鍵合固體萃取體混合和研磨、裝柱,選擇不同溶劑淋洗柱子,即可逐一得到待測組分,完成萃取和純化的全過程;
(4)超臨界流體萃取儀(SFE), 不使用有機(jī)溶劑、簡便、高效、快速、選擇性強(qiáng),便于和GC、LC等聯(lián)機(jī),但對含有羥基和羧基的樣品萃取較困難;
(5)凝膠滲析萃取儀(GPC), 利用凝膠色譜分離技術(shù),純化容量大、回收率較高,易于和其他儀器聯(lián)機(jī)。該裝置有待更小型、簡便并減少溶劑用量;
(6)近幾年來還研發(fā)出一系列復(fù)雜基質(zhì)中萃取微量和痕量有機(jī)物殘留的儀器設(shè)備,如:固相萃取攪拌棒(SHSE)、固相微萃取纖維(SPME)、分子印跡 、免疫親和柱、集束毛細(xì)管萃取器(A1T-SPME)等等。
除上述外,其他如微波消解萃取儀、微孔液膜萃取、納米及磁珠富集萃取,以及頂空進(jìn)樣、吹掃捕集、全自動加溫加壓快速溶劑萃取等,已在食品安全檢測中發(fā)揮作用。以上眾多的様品前處理和萃取儀器設(shè)備,在我國大多經(jīng)歷了開發(fā)、試生產(chǎn)并產(chǎn)業(yè)化,性能已逐步接近國外產(chǎn)品。
10 .2 實(shí)驗(yàn)室必備的中小型儀器設(shè)備
以往我國僅注意大型儀器設(shè)備而忽視必備的中小型常用的配套儀器設(shè)備,造成只有一個(gè)發(fā)達(dá)的頭腦,而沒有靈巧的四肢,大型儀器難于充分發(fā)揮作用,應(yīng)充分予以關(guān)注。這些中小型儀器設(shè)備,應(yīng)依不同的檢測機(jī)構(gòu)所確定的任務(wù)和功能要求,有針對性地選配。大致有:可見光/紫外光譜儀、酸度計(jì)、樣品粉碎磨、電子天平、加液器、移液器、振蕩器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、恒溫水浴、生化培養(yǎng)箱、干燥箱、加熱板、離心機(jī)、攪拌器、消毒鍋、均質(zhì)器、超靜臺、純水器、冰箱、冰柜、樣品柜以及與任務(wù)適配的顯微鏡等。