食品安全快速检测技术
食品安全保障的技术
食品安全快速检测技术,是食品安全保障的重要支撑,指包括样品制备在内,能够在短时间内出具检测结果的行为。
相关定义
快速检测是指包括样品制备在内,能够在短时间内出具检测结果的行为。通常认为,理化检验方法一般在两个小时内能够出结果的即可视为快速方法;微生物检验方法与常规方法相比,能够缩短1/2或1/3时间出具具有判断性意义结果的方法即可视为快速方法;现场快速检测方法一般在30min内能够出结果,如果能够在十几分钟内甚至几分钟内出具结果的即是较好的方法。
分类标准
检测场所
食品安全快速检测分为现场快速检测和实验室快速检测。实验室快速检测着重于利用一切可以利用的仪器设备对检测样品进行快速定性与定量;现场快速检测着重于利用一切可以利用的手段对检测样品快速定性与半定量。现场的食品快速检测方法要求:①实验准备简化,使用的试剂较少,配制好的试剂保存期长;②样品前处理简单,对操作人员要求低;③分析方法简单、准确和快速。
技术手段
国内外食品安全中常用的快速检测技术有化学比色分析检测技术、分子生物学分析检测技术、免疫学分析检测技术以及生物传感器、纳米技术等。
(l)化学比色分析检测技术食品安全快速检测中常用的如纸片法、试剂盒(卡)等方法,与一般的仪器分析方法相比,具有价格低、操作相对简便、结果显示直观、一次性使用、不需检修维护、专一性等优点,但方法灵敏度较低。
(2)酶抑制技术测定样品和农药的种类有限,主要针对有机磷和氨基甲酸酯,欧美将酶法作为普查农残和田间实地检测的基本手段,但酶法的假阳性、假阴性率也较高。
(3)免疫分析技术较好地测定有机磷类、氨基甲酸酯类等几十种农药,这也是国外发展的主流技术,特别是对于兽药残留的检测.所用仪器和试剂盒(卡)一半以上依赖进口,价格较高,而国产产品的质量与价格都不具备明显优势,推广受到限制;用于毒素的测定,包括侧流式免疫吸附法和ELISA,后者是国外的主流技术,毒素的快速检测技术在国内应用较少,非常有必要发展重要毒素的免疫分析技术。
(4)生物化学快速检测技术 主要用于大肠菌群的检测,应用领域涉及到鲜乳中菌落总数快速测定、畜禽产品大肠菌群快速测定技术规范等:致病微生物快速检测的主流技术大多为国外技术。
(5)纳米技术2003年以后才逐渐在食品安全快速检测中应用,但其发展迅速。纳米技术与生物学、免疫学等技术结合应用于食品快速检测是研究趋势。
检测项目
分为农药残留、兽药残留、微生物、重金属、毒素、添加剂及化学品、包装材料等的检测。
(l)农药检测 农药是在农业生产中,为保障、促进植物和农作物的成长,所施用的杀虫、杀菌、杀灭有害动物(或杂草)的一类药物的统称。特指在农业上用于防治病虫以及调节植物生长、除草等药剂。根据原料来源可分为有机农药、无机农药、植物性农药、微生物农药。此外,还有昆虫激素。根据加工剂型可分为粉剂、可湿性粉剂、可溶性粉剂、乳剂、乳油、浓乳剂、乳膏、糊剂、胶体剂、熏烟剂、熏蒸剂、烟雾剂、油剂、颗粒剂、微粒剂等。大多数是液体或固体,少数是气体。
因为农药的大量使用,已经使得害虫的抗药性大大增强。研究表明,至少有500多种昆虫对一些农药具有抗药性。近几年的检测结果显示,蔬菜农药残留量的抽查结果最为引人关注,有资料显示,全国23个大中城市的大型蔬菜批发市场,有47. 5%的蔬菜农药残留量超过国家标准,其中包括非法使用国家禁用和限用的农药,如鲜活水产品中的有机氯残留、茶叶中的有机磷残留等。
(2)兽药检测 习惯上将用于预防和治疗畜禽疾病的药物称为兽药。兽药残留是指给动物使用药物后积蓄或储存在动物细胞、组织或器官内的药物原形、代谢产物和药物杂质。世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会(JECFA) 1987年第32次会议将兽药残留分为七类:抗生素类、驱肠虫药类、生长促进剂类、抗原虫药类、灭锥虫药类、镇静剂类和l3一肾上腺素类,如土霉素、四环素、氯霉素等。
(3)重金属检测 重金属指相对原子量较大的金属元素,比如汞、铅、镉等,砷也可算重金属,但不是我们传统意义上的金属。通常来讲,重金属对人都有毒害作用。由于水域污染、土壤污染、大气污染等环境污染造成种植、养殖业的农副产品的污染。
(4)生物毒素检测 生物毒素是由各种生物(动物、植物、微生物)产生的有毒物质。 估计有毒的海洋生物大约在1000种以上,但充分阐明有毒成分的化学结构和毒理作用的仅几十种。毒素本身可能是生物体有意合成的生物合成产物,也可以是体内代谢过程的废弃物,还有是从其食物中吸收、蓄积或改造而成的。学术文献中所称的生物毒素主要是指各种霉菌产生的毒素如由镰刀菌、黄血霉菌、黑曲霉菌产生的毒素。这些毒素可以在植物上生长繁殖而且往往深入其内部,用浸泡、清洗、去皮等办法均难以彻底清除干净。
(5)添加剂检测 添加剂泛指为提高化工产品质量、性能和使用效果的配合料或辅助料,添加到产品主要原料当中,从而改善产品性能。主要用于印染、食品、饲料等行业。食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味以及为防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品的人工合成或者天然物质。化学合成的食品添加剂大都有一定的毒性,也就是说其对机体造成损害的能力,特别是非法使用国家禁用或限用的添加剂对人体有很大危害,所以使用时要严格控制使用量。饲料添加剂指为满足特殊需要而在饲料中加入的少量或微量营养性或非营养性物质。
(6)包装材料检测 包装材料指用于制造包装容器、包装装潢、包装印刷、包装运输等满足产品包装要求所使用的材料,它既包括金属、塑料、玻璃、陶瓷、纸、竹本、野生蘑类、天然纤维、化学纤维、复合材料等主要包装材料,又包括涂料、黏合剂、捆扎带、装潢材料、印刷材料等辅助材料。当前国际上把添加剂分为两大体系,一是允许使用的助剂的“许可名单”,二是禁用助剂的“禁用名单”。经过多年实践之后,发现“禁用名单”存在着一个很大的缺陷,缺少对新物质的约束力。当一种新物质出现时,因为它不在现有的“禁用名单”之列,因此可以随便应用于食品包装材料当中,法规无法管理,因此原来制定“禁用名单”的日本和韩国纷纷转向“许可名单”制度,欧美和中国都采用“许可名单”制度。
测定原理
化学比色
主要分为:试纸色谱比色测定、试纸比色测定、试管比色测定、滴定比色测定四种方法。
(1)试纸色谱比色测定 根据固定相基质的形式可以分为纸色谱、薄层色谱和柱色谱。色谱是指以滤纸作为固定相的色谱,其原理是利用被分离物质的物理、化学及生物学特性不同,使它们在某种固定相中移动速度不同而进行分离和分析的方法。例如,试纸色谱比色测定用于快速测定苏丹红、瘦肉精等有害物。
(2)试纸比色测定 根据待测成分与经过特殊制备的试纸作用所显的颜色与标准比色卡对照,对待测成分定性或半定量。例如,用试纸显色定性作为限量指示测定农药等;用试纸显色的深浅来半定量测定食用油的酸价、过氧化值等。
(3)试管比色测定 根据待测成分与标准试管所显的颜色比较,对待测成分定性或半定量.例如,用试管显色作为限量指示测定鼠药、未熟豆浆等;用试管显色的深浅半定量测定亚硝酸盐、甲醇、二氧化硫等。试管比色测定可以是目视,也可以用便携式光度计。
便携式仪器对某些成分进行定性或定量研究比较多,而且市场应用也比较广泛,如便携式甲醇速测仪、农药残留速测仪、食品添加剂速测仪、酸度计、电导仪等。
(4)滴定比色测定 用刻度或小口滴瓶分别滴定标准溶渡和待测溶液,通过计算对待测成分进行定量。例如,酸碱、络合、氧化还原性物质等。
分子生物
聚合酶链式反应(PCR)是分子生物学领域中迅速发展和广泛应用的一种技术。PCR技术主要用于检测细菌,其基本原理是应用细菌遗传物质中各菌属菌种高度保守的核酸序列,设计出相关引物,对提取到的细菌核酸片段进行扩增,用凝胶电泳和紫外核酸检测仪观察扩增结果。从样品前处理到PCR扩增及得出实验结果24h内完成。免疫捕获PCR法、荧光定量PCR法、细菌直接计数法、ATP生物发光法、微型自动荧光酶标法以及基因芯片技术等分子生物学分析检测技术应用到食品安全快速检测中。
免疫技术
免疫学分析检测技术通过抗原和抗体的特异性结合反应,再配合免疫放大技术来鉴别细菌。免疫学分析检测技术的优点是样品在进行选择性增菌后,不需分离,即可采用免疫技术进行筛选。由于抗原抗体反应的特异性,所以该方法的种类特别多,用于食品安全检测的技术主要有免疫磁珠分离法、免疫力检测试剂条、免疫乳胶试剂、免疫酶技术、免疫深沉法或免疫色谱法等。由于免疫法有较高灵敏度,增菌后,在较短的时间内达到检出度,抗原和抗体的结合厦应可在很短的时间内完成。
纳米技术
普通的ELISA技术采用的酶标板是一个固相载体,具有固/液相反应接触面积小、联接的抗体易脱落、反应速度慢且不彻底等缺点。研究成功的磁分离-ELISA技术(MS-ELISA)是一种以磁性纳米材料代替传统ELISA中的酶标板,将ELISA的显色系统与磁分离技术相结合而形成的一种新型检测方法。这门技术主要利用纳米材料的高比表面积、易于形成胶体溶液等特性,使抗原一抗体分子接触面积变大,反应较为彻底,此外磁分离使缓冲液的交换操作更为简便快速,灵敏度也得到了提高。该技术已广泛应用于食品的快速检测中。
技术进展
食品安全快速检测技术经历了从20世纪80年代最早的纸片发展到当今的便携式仪器,从简单的几个项目的检测发展到上百个项目的检测,从初期的食物中毒突发现场处理到今天的全民食品安全预防食品安全快速检测技术经历5个阶段的变革:快速检测试剂(包括试剂盒和试纸);快速检测箱(包括试剂盒、试纸及辅助工具);快速检测仪器(读数仪和辅助仪器);怏速检测箱(包括试剂盒、试纸、辅助工具、读数仪器及辅助仪器);快速检测车。
现场快速检测方法与国家标准方法和仪器法相比具有操作简单、快速的优点,但由于大多数快速检测方法在样品前处理、操作规范性方面还有许多待完善之处,还只能作为快速筛选的手段而不能作为最终诊断的依据,兼具快速和准确两大优点是快速检测方法追求的目标。随着高新技术的不断应用,食品安全现场快速检测主要呈现4大趋势:①检测灵敏度越来越高,残留物的分析水平已达到IV-g;②检测速度不断加快;③选择性不断提高;④检测仪器向小型化、便携化方向发展,使实时、现场、动态、快速检测正在成为现实。针对中国的特殊国情,中国基层单位很多速测技术的应用还只处于定性或半定量水平,易用型的小型化仪器的应用是快速检测技术的发展趋势。
免疫分析
农药残留快速检测方法中主要采用的技术是免疫分析技术、生物化学技术和生物传感器技术。在农药快速检测的应用研究中十分活跃,测定几十种农药的酶免疫检测试剂盒检测灵敏度高。检测快速(lOmin出结果),成本低,使用简便,安全可靠,操作人员不需特殊培训,样品不需净化,若配备小型光度计,在th内即可同时完成20多个样品的检测,其可信度可达95%以上。胆碱酯酶抑制的生物化学技术可以用于检测有机磷和氨基甲酸酯类农药。
如速测卡法、速测片法和农药残毒光度计法。国内应用较多的是农药速测卡法、速测片法和农药残毒光度计法,农药速测卡特别适用于对农贸市场上的蔬菜进行初筛。研制出的生物传感器在检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留时具有灵敏度高、选择性好和检出限低(×10-6数量级)等特点。这堂传感器检测速度快,几分钟内可同时检测8个样品,准确度高,经复活剂处理可反复使用。
酶联吸附
用于抗生素残留的快速检测方法主要有酶联免疫吸附检测法(ELISA)、放射免疫检测法、免疫传感器和生物芯片等方法。兽药残留将成为今后食品安全问题中最重要的问题之一。食用动物的饲养和疾病防治中大量使用抗生素和甾体激素等药物的现象十分普遍,兽药残留包括抗生素和盐酸克仑特罗(瘦肉精)等。其中抗生素包括六大类50余种。
ELISA试剂盒已得到广泛应用,国家质量监督检验检疫总局推荐ELISA试剂盒作为动物激素和抗生素残留的首选筛选试剂;ELISA试剂盒已用于盐酸克仑特罗(CLB)的检测,其优点是灵敏度高、操作简便、检测迅速且价格便宜,缺点是仍不能实现现场检测并且假阳性率较高。
荧光光谱
原子荧光光谱仪是中国科学工作者发明的一种高效、灵敏、快速的有害元素污染物分析仪器,已列入国家标准方法。已经用于食品中砷、铅、汞、铬、镉五大有害元素的检测。直接测汞仪可测定固体和液体中汞含量而不需要进行样品前处理,每一个样品可在5~6min内完成,检出限为0.05ng级。
比色测定
中国农产品中他学有害物质和食品中添加剂的快速检测大都采用比色法,通过试纸或试管中被检测样品的溶液颜色变化实现样品定性或定量检测。
对于食品安全快速检测技术而言,残留分析包括样品前处理和检测两大基本主题。传统样品前处理技术主要是索氏提取、液液分配、柱色谱等,现代技术涉及固相萃取技术 (SPE)、固相微萃取技术(SPME)、基体分散固相萃取(MSPD)、分子印迹技术(MIT)、免疫亲和色谱(IAC)、凝胶渗透色谱(GPC)、加速溶剂萃取(ASE)、超临界流体萃取技术(SFE)、微波辅助萃取(MAE)等,得到了广泛应用。快速检测技术通常采用化学和生物两方面分析技术。化学方面主要指化学检测试剂盒(试纸、卡)和电化学传感器等;生物方面包括免疫学方法、分子生物学技术、生物传感器技术和生物芯片等。
参考资料
最新修订时间:2023-05-13 13:41
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