食品安全检测技术讲义.pptx
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1、第八章 食品安全检测技术第一节第一节 概述概述第二节第二节 实验室仪器检测技术实验室仪器检测技术第三节第三节 快速检测技术快速检测技术n食品安全的检测对象:食品安全的检测对象:农药、兽药、生物毒素、食品添加剂、非食农药、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、加工用添加剂、违禁成分、持久性有机污染物、加工产物、致病菌产物、致病菌.n食品安全检测技术分类: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、生仪器分析,化学分析,生化分析(免疫分析、生物芯片、物芯片、PCR)定性、定量、在线监测定性、定量、在线监测 第一节 概述第二节 实验室仪器检测技术样品
2、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仪器检测技术痕量无机物定量痕量无机物定量无机元素形态分析无机元素形态分析气相色谱或液相色谱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联用电感耦合等离子体质谱电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)原子发射光谱(原子发射光谱(AES)原子吸收光谱(原子吸收光谱(AAS)毛细管电泳毛细管电泳质谱(质谱(CE-MS)气相色谱气相色谱串联质谱串联质谱(GC-MS/MS)色谱色谱质谱联用质谱联用高效液相色谱高效液相色谱串联质谱(串联质谱(LC-MS/MS)高效液相色谱高
3、效液相色谱质谱(质谱(LC-MS)气相色谱气相色谱质谱质谱(GC-MS)色谱色谱液相色谱液相色谱气相色谱气相色谱色谱分析法的历史n俄国植物学家俄国植物学家Tswett于于1901年发现:利用年发现:利用吸附原理分离植物色素。吸附原理分离植物色素。n1906年年Tswett 创立创立chromatography”“色谱法色谱法”新名词;新名词;n1907年在德国生物会议上第一次向世界公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;开展示显现彩色环带的柱管;n1930年年R.Kuhn用色谱柱分离出胡萝卜素。用色谱柱分离出胡萝卜素。1935年年Adams and Holmes 发明了苯酚
4、发明了苯酚-甲醛型离子交换树脂,甲醛型离子交换树脂,进进一步发明了离子色谱一步发明了离子色谱1938年年Izmailov 发明薄层色谱发明薄层色谱1941年年Martin&Synge 发明了液发明了液-液分配色谱液分配色谱1944年年Consden,Gordon&Martin 发明纸色谱发明纸色谱1952年年Martin&Synge 发明气发明气-液色谱液色谱1953年年Janak发明气发明气-固色谱固色谱1954年年Ray发明热导检测器发明热导检测器1955年世界第一台商品化气相色谱仪年世界第一台商品化气相色谱仪1957年年Martin&Golay 发明毛细管色谱发明毛细管色谱1959年年P
5、orath&Flodin 发明凝胶色谱发明凝胶色谱1960年液相色谱技术完善年液相色谱技术完善色谱分析法的历史色谱法的特点n高选择性高选择性n分离单组份定性定量分离单组份定性定量 n高效能高效能n高灵敏度高灵敏度n 检出限量低至检出限量低至10-11 g.kg-1的物质,适于微的物质,适于微量和痕量分析。量和痕量分析。一、气相色谱分析系统构成:气路系统,进样系统,分离系统,系统构成:气路系统,进样系统,分离系统,检测系统检测系统工作原理:样品高温瞬间汽化工作原理:样品高温瞬间汽化-色谱柱分离色谱柱分离-检检测测适用:易挥发的小分子有机物适用:易挥发的小分子有机物 难挥发性成分经衍生化检测难挥发
6、性成分经衍生化检测气相色谱-分离系统n色谱柱:填充柱,毛细管柱色谱柱:填充柱,毛细管柱n色谱柱选择:色谱柱选择:按样品极性按样品极性 弱极性样品,可选弱极性样品,可选OV-1,SE-30,OV-101,SE-52,SE-54 中极性样品,可选中极性样品,可选OV-17,OV-1701,XE-60,OV-225,OV-210 极性样品,可选极性样品,可选PEG-20M,FFAP,OV-275,DEGS 气相色谱-检测系统n氢火焰离子化检测器(氢火焰离子化检测器(FID):破坏型,含碳的):破坏型,含碳的有机物有机物n电子捕获检测器(电子捕获检测器(ECD):非破坏型,选择性):非破坏型,选择性
7、电负性强的化合物电负性强的化合物n火焰光度检测器(火焰光度检测器(FPD):破坏型,选择性):破坏型,选择性 含硫磷的化合物含硫磷的化合物n热导池检测器(热导池检测器(TCD):非破坏型,选择性):非破坏型,选择性 永久性气体永久性气体n反式脂肪酸的检测(衍生,反式脂肪酸的检测(衍生,FID)n苯,氯苯,氯酚类(直接进样,苯,氯苯,氯酚类(直接进样,FID)n有机氯农药(有机氯农药(ECD)n有机磷农药(有机磷农药(FPD)气相色谱在食品安全检测中的应用n气相色谱分离与质谱定性定量结合,质谱相气相色谱分离与质谱定性定量结合,质谱相当于气相色谱的检测器。当于气相色谱的检测器。1.对食品中残留物进
8、行分析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。量。适合大批量农残检测。2.对未知物分析对未知物分析 准确测定未知组分的相对分子质量。准确测定未知组分的相对分子质量。二、气相色谱与质谱的联用分析n食品中食品中42种农药的气相色谱种农药的气相色谱-质谱选择离子测定质谱选择离子测定n样品处理方法样品处理方法 液液萃取液液萃取-固相萃取联用:固相萃取联用:样品中农药经二氯甲烷提取后,样品中农药经二氯甲烷提取后,Envi-Carb柱和柱和Sep-
9、Pak-NH2柱双柱净化,净化后直接进样分析柱双柱净化,净化后直接进样分析n色谱条件色谱条件 色谱柱色谱柱:HP-5MS(30 m 0.125 mm 0.125m);载气载气:高纯氦气高纯氦气,流量流量1 ml/min;柱温柱温:70,保持保持2 min,以以25/min升至升至150,再以再以3/min升至升至200,再以再以8/min升至升至260,保持保持10 min;进样口温度进样口温度:250;进样方式进样方式:不不分流进样分流进样,1.15 min后打开分流阀和隔垫吹扫。后打开分流阀和隔垫吹扫。n 质谱条件质谱条件 离子源离子源(EI)温度温度:230,电子轰击能量电子轰击能量70
10、 ev,GC-MS接接口温度口温度:280。气相色谱与质谱的联用-分析实例n分析特征量分析特征量 42种农药的线性范围种农药的线性范围:0.0011.0g/mL 样品的加标回收率:样品的加标回收率:89%-94%,RSD 10%方法的最低检出限:方法的最低检出限:0.0010.005 mg/kg(S/N=3)n 检测农药种类检测农药种类 有机磷、拟除虫菊酯、有机氯、氨基甲酸酯和除草剂有机磷、拟除虫菊酯、有机氯、氨基甲酸酯和除草剂n 检测的样品种类检测的样品种类 肉类,蛋类,乳品,蔬菜和水果肉类,蛋类,乳品,蔬菜和水果气相色谱与质谱的联用-分析实例三、高效液相色谱法高效液相色谱仪的应用 分离热不
11、稳定和非挥发性的、离解的和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。非离解的以及各种分子量范围的物质。n苏丹红苏丹红n三聚氰胺三聚氰胺n合成色素合成色素n生物毒素生物毒素n敌敌畏敌敌畏n双酚双酚A 四、液质联用HLPC-MSn以液相色谱作为分离系统,质谱为检测系统。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,经检测器量分析器将离子碎片按质量数分开,经检测器得到质谱图。得到质谱图。n色谱和质谱优势结合,应用广泛。色谱和质谱优势结合,应用广泛。适用于高沸点、大分子、
12、适用于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差强极性和热稳定性差的化合物的分析。的化合物的分析。适于复杂基质样品适于复杂基质样品,特别是食品、生物样品中的特别是食品、生物样品中的农兽药残留的定性定量分析。农兽药残留的定性定量分析。利于多组分分析。利于多组分分析。HLPC-MS应用n样品前处理样品前处理 液液萃取液液萃取-固相萃取:固相萃取:样品经过乙腈和二氯甲烷提取后,过样品经过乙腈和二氯甲烷提取后,过C18固相萃取柱净化固相萃取柱净化n色谱条件色谱条件 色谱柱色谱柱:Agilent SB-C18,211 mm 10 mm,1.18m;柱温柱温:50;进样量进样量:20L;流动相流动相A:0.1%甲
13、酸甲酸-10 mmol/L乙酸铵乙酸铵;流动相流动相B:乙腈乙腈;流速流速:0.13 mL/min;梯度洗脱条件梯度洗脱条件:04 min,A由由99%变化至变化至50%,415 min,A 由由50%变化至变化至 40%,1520 min,A由由40%变化至变化至20%,2025min,A 由由20%变化至变化至1%,2530 min,A保持保持1%,3035 min,A 由由1%变化至变化至99%后运行后运行8 minl液相色谱液相色谱-质谱联用对复杂食品基质中质谱联用对复杂食品基质中407种多农药残种多农药残留量的测定留量的测定高效液相色谱与质谱联用-分析实例n质谱条件质谱条件 电离源模
14、式电离源模式:电喷雾离子化电喷雾离子化 电离源极性电离源极性:正模式正模式 雾化气雾化气:氮气氮气 雾化气压力雾化气压力:2.18 105 离子喷雾电压离子喷雾电压:4000 V 干燥气温度干燥气温度:350 n分析特征量分析特征量 407种农药的线性范围为种农药的线性范围为0.5500g/L,RSD 10%n检测目标有害物检测目标有害物 多效唑,乙草胺等多效唑,乙草胺等407种农药种农药n检测的样品检测的样品 苹果、蜂蜜、谷物和肉类苹果、蜂蜜、谷物和肉类高效液相色谱与质谱联用-分析实例n 电泳技术和现代微柱分离相结合的分析技术电泳技术和现代微柱分离相结合的分析技术n高分辨率,高速度,样品用量
15、少,成本低高分辨率,高速度,样品用量少,成本低n非常适合水溶性或醇溶性成分的多组分分离分析非常适合水溶性或醇溶性成分的多组分分离分析n 应用领域应用领域 化学,生命科学,临床医学和药学,特别是化学,生命科学,临床医学和药学,特别是 药物分析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的分析和添加剂的检测等方面 有广泛的应用。有广泛的应用。五、高效毛细管电泳色谱n色谱条件色谱条件 毛细管柱:有效长度为毛细管柱:有效长度为:45 cm 内径:内径:50 um 缓冲液:硼砂缓冲液:硼砂 20 mmol L-1,SDS
16、 5 mmol L-1 pH 7.8 检测波长:检测波长:214 nm 分离电压:分离电压:15 KVn分析特征量分析特征量 样品添加回收率:样品添加回收率:97-102%,RSD 5%线性范围:线性范围:0.125 mg mL-1至至 1 mg mL-1 最低检出限:最低检出限:0.05 mg mL-1高效毛细管电泳法短时内同时测定咖啡因、山梨酸、苯甲高效毛细管电泳法短时内同时测定咖啡因、山梨酸、苯甲酸、糖精的含量酸、糖精的含量高效毛细管电色谱-分析实例n上世纪上世纪80年代初建立的一种将等离子体与四级质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。谱仪相连接的分析仪器。n电感磁场
17、与氦气作用产生高达电感磁场与氦气作用产生高达7000K的高温等离的高温等离子体子体,基本上能使所有元素电离成单电荷的离子基本上能使所有元素电离成单电荷的离子,然后进入质谱仪然后进入质谱仪,定性和定量检测各种一定质荷定性和定量检测各种一定质荷比的离子。比的离子。六、电感耦合等离子体质谱 n灵敏度高,一般检出限可达灵敏度高,一般检出限可达ppb级级n线性范围宽线性范围宽,一般浓度范围跨越五个数量级一般浓度范围跨越五个数量级n选择性高选择性高,元素之间测定相互干扰少元素之间测定相互干扰少n操作快速操作快速,并能进行多元素分析并能进行多元素分析n有同位素信息有同位素信息n在一定质量数范围内在一定质量数
18、范围内,仪器能提供稳定均匀的仪器能提供稳定均匀的响应。响应。电感耦合等离子体质谱的特点nICP-MS 已广泛应用于生物样品、环境样品、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药物样品、食品样品和稀土元素等方面的分析研究析研究n利用利用ICP-MS 测定饲料中的铜、锌、铁、锰、测定饲料中的铜、锌、铁、锰、铬、镉、铅、砷和硒等微量元素,回收率在铬、镉、铅、砷和硒等微量元素,回收率在86%115%,检出限达到,检出限达到10-9 级。级。电感耦合等离子体质谱的应用第三节 快速检测技术n快速检测技术与仪器分析技术共同构成食品安快速检测技术与仪器分析技术共同构成食品安全检测
19、技术体系。全检测技术体系。n以免疫检测为主的快速检测技术成为食品安全以免疫检测为主的快速检测技术成为食品安全监管中的主要应用技术监管中的主要应用技术n便携式、高集成度的快速检测装备是食品安全便携式、高集成度的快速检测装备是食品安全快速检测技术研发重点快速检测技术研发重点n以芯片技术为代表的新型高通量快速检测技术以芯片技术为代表的新型高通量快速检测技术发展迅速,是食品安全快速检测技术发展的趋发展迅速,是食品安全快速检测技术发展的趋势。势。样品样品送检送检达标达标样品样品未达标未达标 样品样品实验室实验室检测检测允许上市允许上市禁止上市禁止上市采样采样达标达标样品样品未达标未达标 样品样品进一步进
20、一步检测检测快速快速检测检测允许上市允许上市禁止上市禁止上市召回处理召回处理达标达标样品样品未达标未达标 样品样品我国以往在食品入市方面的做法欧美等发达国家在食品入市方面的通常做法一、实验室检测的不足之处l检测周期长:检测周期长:不能满足鲜奶、蛋糕等保质期较不能满足鲜奶、蛋糕等保质期较短食品的检测要求。短食品的检测要求。l检测费用高:检测费用高:不适合对廉价蔬菜、水果等的检不适合对廉价蔬菜、水果等的检测。测。l检测技术复杂,操作过程繁琐:无法对常见污检测技术复杂,操作过程繁琐:无法对常见污染物进行快速的筛检等。染物进行快速的筛检等。二、快速检测的必要性n实验室设置数量有限实验室设置数量有限n实
21、验室的样品检测数量有限实验室的样品检测数量有限n实验室的样品检测周期较长实验室的样品检测周期较长n实验室的样品检测费用较高实验室的样品检测费用较高n实验室的工作量较大实验室的工作量较大n社会的发展需要快速检测社会的发展需要快速检测n监管需要快速检测监管需要快速检测n食物中毒发生时更加需要快速检测食物中毒发生时更加需要快速检测(一)实验室设置数量有限(一)实验室设置数量有限n食品在生产、储存、运输及销售等各个食品在生产、储存、运输及销售等各个环节,都有可能受到污染,需要多部门、环节,都有可能受到污染,需要多部门、多环节来加以监控。而实验室的建设成多环节来加以监控。而实验室的建设成本较大、设置数量
22、有限,满足不了实际本较大、设置数量有限,满足不了实际需求,因此需要便携式的快速检测设备、需求,因此需要便携式的快速检测设备、试材来实施快速检测行为。试材来实施快速检测行为。(二)实验室的样品检测数量有限(二)实验室的样品检测数量有限n由于实验室更加着重于终端产品的检测,由于实验室更加着重于终端产品的检测,难以满足对大量样品以及对食品原料、生难以满足对大量样品以及对食品原料、生产环节卫生状况等进行适时监测,由此需产环节卫生状况等进行适时监测,由此需要快速检测行为,将一旦超标需要复检的要快速检测行为,将一旦超标需要复检的样品送实验室做进一步检测。样品送实验室做进一步检测。(三)实验室的样品检测周期
23、较长(三)实验室的样品检测周期较长n对于许多食物如蔬菜、豆浆、快餐等等,如对于许多食物如蔬菜、豆浆、快餐等等,如果送实验室检测,在还没有得到检测报告之果送实验室检测,在还没有得到检测报告之前就已过食用期或已销售待尽了。前就已过食用期或已销售待尽了。(四)实验室的样品检测费用较高(四)实验室的样品检测费用较高n许多廉价、普遍食用而又容易出问题的食许多廉价、普遍食用而又容易出问题的食物如集贸市场出售的食物,需要成百上千物如集贸市场出售的食物,需要成百上千倍的检测费用,由实验室来全面保障食用倍的检测费用,由实验室来全面保障食用者的安全是不现实的,而快速检测则是一者的安全是不现实的,而快速检测则是一种
24、可行的补充行为。种可行的补充行为。(五)实验室的工作量较大(五)实验室的工作量较大n有些物质如色素,己知的就有三千多种,有些物质如色素,己知的就有三千多种,要想区分哪些是食用色素、哪些是非食用要想区分哪些是食用色素、哪些是非食用色素,要用常规的方法检测其工作量是相色素,要用常规的方法检测其工作量是相当大的,为了减轻工作强度,提高工作效当大的,为了减轻工作强度,提高工作效率,需要快速检测加以筛选定性,条件许率,需要快速检测加以筛选定性,条件许可时再加以定量。可时再加以定量。(六)社会的发展需要快速检测(六)社会的发展需要快速检测n随着生活水平的提高,人们的食品安全意识越来越随着生活水平的提高,人
25、们的食品安全意识越来越强。随着国家财力的增长,政府在保障百姓饮食安强。随着国家财力的增长,政府在保障百姓饮食安全上的投入越来越多。按说,社会进步了,食品应全上的投入越来越多。按说,社会进步了,食品应该越来越安全了,可我们看到和听到的却有许多不该越来越安全了,可我们看到和听到的却有许多不协调的现象与不和谐的音符,如二恶英、疯牛病、协调的现象与不和谐的音符,如二恶英、疯牛病、非典、苏丹红事件,农药中毒、鼠药中毒、甲醇中非典、苏丹红事件,农药中毒、鼠药中毒、甲醇中毒、亚硝酸盐中毒等等。也就是说,虽然社会进步毒、亚硝酸盐中毒等等。也就是说,虽然社会进步了,新的问题又出现了,或原有的问题还没有得到了,新
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