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    十大項檢測任務所用的儀器設備和可用國產儀器設備的典型生產

    點擊次數:  信息來源:  發布時間:2021-05-16 09:28:41  【打印此頁】  【關閉

    食品安全是前題,質量(品質)即營養價值是基本要求,確保健康是終極目的,而儀器和檢測技術是檢測、監管、保障食品質量安全的技術支撐。過去我說過半句對、半句錯的話,即:食品質量安全檢測中,是在樣品復雜、多樣的條件下,在極為復雜的基質中檢測微量、痕量甚至超痕量的有毒有害污染物或復雜多變的生物性污染。這就極易產生誤導,被認為不論檢測何種目標物和那一級別檢測單位,都必需用高檔儀器,其實只省、部級檢測監管部門、科研單位和第三方檢測機構,為了確證農獸藥等化學污染殘留物、代謝物和進行多殘留分析及檢定復雜的微生物和毒素污染時,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將逐步推出的高檔新產品共享吧!而對于大量食品質量安全檢測項目而言,大多涉及常量和微量檢測分析,且據報道,新修訂的《食品安全法》即將頒布執行,其中有諸多新亮點,明確“預防為主、風險管理、全程控制、社會共治的原則”,“食品生產經營者是食品安全第一責任人”,增加了大力加強嚴厲的法治條款,并將食品安全監管工作覆蓋到縣級和鄉鎮,這就為構建從源頭抓起的食品質量安全檢測、監管、保障體系奠定了法律基礎。對于縣(巿)級及其以下的檢測機構和生產經營企業的自律性檢測、監控,應根據其任務、應具有的能力以及與上級檢測檢驗機構的有機銜接,依據國家標準和行業標準,國產的科學儀器設備已能絕大部份勝任縣(市)級和基層的食品和農產品質量安全檢測要求,在此我呼吁有關部門的領導和科技界同仁們,要珍惜納稅人的錢,謹慎運用,達到既能完成所承擔的任務,又能拉動內需?,F讓我們逐項進行盤點。

      1 農藥殘留檢測

      1.1 所需的核心儀器:傳統、最主要使用的儀器是氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)、毛細管區帶電泳(CZE)、薄層色譜(TLC)等。我國多以GC和HPLC為基礎。部份財政狀況極好縣級檢測單位,為了確證(定性分析),應用國產的色-質聯用(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的開發較早,技術性能己不斷提升,當今如東西電子、福立、上海儀電、天瑞、天美、聚光、舜宇、上??苿?、川儀、北分瑞利等,近幾年推出的產品性能與國際幾個大品牌的中、高檔產品相近,包括所配置的檢測器(FPD、NPD、PFPD、ECD)。

      1.3 我國HPLC技術的引進也不晚,但產品的性能近幾年才得到大幅度提髙,如普源、伍豐、東西電子、天美、福立、依利特、聚光、舜宇、通微、精科、通恒等。

      1.4 離子色譜和薄層色譜,近年國產品水平提升很快,代表性的廠家廠有通微、盛瀚、普仁、皖儀、上??普艿?。

      1.5 色-質聯用儀,東西電子是國內最早推出GC-MS,并在農殘分析上做了不少推廣應用,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-質聯用儀正在著力進行農殘分析的應用開發和示范推廣。

      2 獸藥、漁藥殘留檢測

      2.1 獸、漁藥殘留多達21類,且大多為大分子,結構和生化性質復雜?,F代除少量應用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-質聯用儀:GC-MS、LC-MS、GC-MS-MS和LC-MS-MS。

      2.2 國產高效/超高效LC和GC-MS,近幾年已有普源、伍豐、溫立、天美、東西電子、天瑞、聚光、舜宇、普析等推出相當國際名牌的中擋產品,已逐步得到應用單位認可。LC-MS、GC-MS-MS正在進一步提升技術性能,而LC-MS-MS尚缺成熟的國產品。

      3 添加劑、非法添加物檢測

      3.1 原衛生部負責,有關部門配合,至2010年清理、整合并公布了165項食品添加劑的國家標準,其中有95項添加劑不僅有安全標準,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、重量法(烘箱與天平)、酸度計、熔點儀、比色計、分光儀、UV、紅外、旋光儀、紙層析、薄層色譜、離子選擇電極等,即使成分較復雜時,用一般的LC和GC即可。涉及元素分析時,用原子吸收和原子熒光。上述儀器我國生產企很多很多,不少產品的性能與國外產品極相近,在此不詳列了。

      3.3 原衛生部公布了《食品中可能違法添加的非食用物質名單》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在于非法添加物品種多,且未知,所以總是在發生食品安全事件后,需要應用快速、高通量、高分辨率、多目標物的篩查技術與儀器才能勝任,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。這方面我國產儀器尚不成熟,但近年有多種儀器列入國家重大開發專項。需特別指出的是:對于國家食品安全監管部門已發現,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,國產儀器設備能勝任。

      4 有毒有害元素及其價態檢測

      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、并可多元素同時檢測,且價廉。電感耦合等離子發射光譜—質譜聯用儀(ICP-MS),檢出限可達ng/L級水平。我認為基層檢測機構,應用國產的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,因同一種元素的價態(形態)不同,毒性差異很大,如甲基汞的毒性是無機汞的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。所以進一步檢測價態(形態)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,但價格很貴。近幾年我國成功開發并批量生產的LC-AFS聯用儀,其靈敏度、檢出限等均能滿足農產品、食品安全檢測的國家和行業標準要求,且價廉,很適合我國情。

      4.3 我國生產AAS的基礎較好,如瑞利、東西、普析、上光、上海儀電、天美、聚光、天瑞、高密等廠家,均能生產中、高檔AAS。AFS是我國具有自主知識產權的產品,且能生產AFS與LC聯用的價態分析儀,典型的廠家如吉天、海光、東西電子、銳光、天津港東等。近年來天瑞、東西電子等廠家推出ICP和ICP-Ms,正著力于應用開發和示范推廣。

      5 致病菌檢驗和細菌鑒定的方法與儀器

      5.1 食源性食品安全事件中,有40%以上是致病菌引發的 ,有十大類致病菌,每一類又分許多種,毒性和發病率差別很大,如大腸埃希菌中0157等致病率很高。

      5.2 傳統的細菌污染指標是:菌落總數和大腸菌群,在安全衛生學上的意義是反應細菌污染程度、潛在的危險性,許多國家采用此指標。我國2010年公布有關微生物檢驗的10個國家標準,也沿用上述指標。釆用傳統的檢驗方法,用的儀器是:培養器皿和培養箱、菌落計數器,有的外加染色、顯微鏡檢、自動計數功能以及檢測試劑盒。我國產品很多,也很成熟,自動化水平不斷提高,有的還附加鏡檢時的菌落形態判讀等,代表性企業有先驅威鋒、天邁生物、杭州萬深、杭州迅數、杭州泰林、琛圳郎石等。

      5.3 上述檢驗方法和儀器適應于我國縣級和基層檢測。鑒于自2014年7月1日正式實施《食品中致病菌限量》標準。故對于進出口檢驗、部(省)級質檢中心、第三方檢測機構和大型食品生產企業等,宜采用發達國家已廣泛運用的傳統法基礎上的數值化、酶聯熒光免疫、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,中科院電子所研發出SPR儀,毅新興業與英國Sal公司和北京蛋白質組研究中心合作推出Clin-TOF微生物、致病菌檢定、檢測系統。

      6 生物毒素(真菌與真菌毒素)的檢測

      6.1 自然界生物毒素數百種,如毒磨菇中的毒素,水產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、奶及制品因儲運不當、發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等的確證檢測技術與儀器,國外是用LC-MS-MS,國產品尚不成熟。但中國農科院油料所開發的真菌毒素HPLC激光誘導熒光確證技術,可運用國產的HPLC配上激光誘導熒光檢測器,可勝任以上檢測任務,以此為基礎,華夏科創批量生產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這類儀器。

      7 食品品質與營養成分檢測

      人們對食品關心的是:外觀、口感、安全、營養,后二者是核心,而品質好壞,實際上是指對人體發育、生長和生存必需的八大營養素:蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物質、維生素、生物活性成分、水和纖維素(后二項有的不稱營養素而視為參與物)。這些營養素中除礦物質外都是常量級,所以用常規、經典的化學分析方法和儀器就能勝任,如玻璃器皿、滴定儀、比色計、酸度計、天平……國產品很多,也已很成熟。

      隨著儀器分析技術的發展,近幾十年催生出一系列與食品的品質和營養成分對應的專用檢測儀器,國產品也很多,已具相當水平,不僅適合縣級和基層、甚至地(市)及省(部)級檢測機構也適用,例如:

      7.1 蛋白質測定儀 :凱氏定氮/蛋白質測定儀、燃燒法氮/蛋白質測定儀、光度法等,凱氏定氮儀的國產廠家很多,如盛晟、海能、濟南精密等。燃燒法的儀器,尚缺成熟國產品。

      7.2 氨基酸分析儀 :蛋白質攝入后,分解和合成人體所需的各種氨基酸,其含量及配比,是判別營養價值的重要指標。經典的是基于離子交換技術和柱后茚三酮衍生光度法和儀器(lEC),我國尚缺成熟產品。但基于反相色譜分離、柱前衍生的液相色譜法(HPLC)和基于陰離子交換色譜-積分脈沖安培檢測的方法與儀器(lC),在國內外均已列入認可的標準,因屬常量分析,國產儀器應能勝任,前已述HPLC有多家企業生產中、高檔產品,IC儀器的國產廠家很多,如微通、盛瀚、普仁、天美、皖儀、東西電子等,只是需重視應用開發和推廣。

      7.3 脂肪和脂肪酸測定儀: 脂肪測定儀我國已有多家企業生產,如海能、濟南精密、杭州托普等,只是自動化程度尚不及國際名牌。近年紐邁公司推出核磁共振油份和水份測定儀。另外鑒于不同脂類因其所含脂肪酸鏈的長短和飽和程度不同,而有不同功能和營養價值,而且人體不宜攝入過多脂肪,但又不能缺乏幾種必須脂肪酸,所以脂肪酸分析儀有著新意義,其實它就是分辨率較高的常量分析的氣相色譜儀,國內多家GC生產企業應能擔當,只需進行應用開發和推廣。

      7.4 維生素測定儀:實際上是熒光光度計, 帶有熒光檢測器的HPLC則更適用,屬于常量分析,國產熒光光度計和HPLC是能勝任,廠家很多,如梭光、興和、溫立、伍豐、天美、儀電、東西電子、普源、天瑞、聚光、依利特等。

      7.5 微量元素(人體需要的礦物質)測定儀: 我國眾多企業生產的原子吸收光譜儀均適用。

      7.6 糖份(糖度)檢測儀:即旋光儀,上海儀電、儀邁、海能等企業產品完全能滿足要求。

      7.7 牛奶、果汁檢測儀:實際上是牛奶或果汁主成份檢測儀的整合和衍生,國內生產企業有吉天、先驅威鋒、斯擔道等。

      7.8 近紅外農產品品質分析儀:聚光英賢、北分瑞利、華廈科創等廠家。

      7.9 農產品和食品快速檢測儀: 主要用于測定硝酸鹽、甲醛、吊白塊、二氧化硫、過氧化值等;生產企業以吉大小天鵝為代表,還有華廈科創、斯坦道、廈門綠安、廈門海葒興等。

      7.10 稻米品質分析儀:杭州托普、杭州麥哲等。

      7.11 面粉品質分析系統:杭州托普、杭州麥哲等。

      7.12 纖維素測定儀:海能、杭州托普、纖維儀器廠、杭州麥哲等。

      8 轉基因農產品檢測

      8.1 雖然轉基因農產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《農業轉基因生物安全管理條例》,農業部發布了《農業轉基因生物標簽的標識》標準,制定了轉基因生物及其產品食用安全檢測試驗方法和40個轉基因植物及其產品成分(或環境安全)檢測方法,其中大部份是用聚合酶聯反應(PCR)檢驗技術。

      8.2 轉基因農產品的檢測,即檢測農產品中是否有外源基因,即從檢測啟動子、終止子、標記基因片斷、目的基因片斷、外源基因轉錄產物的豐度等入手。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)和基因轉錄水平檢測(酶聯免疫吸附反應技術、蛋白芯片技術以及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樣品制備的儀器設備: 試劑盒、離心機、振蕩器等;

      (2)基因擴增的儀器設備: PCR儀、混合液、保真DNA聚合酶等;

      (3)分離、分析、檢定的儀器設備: 電泳系統、成像分析系統、核酸(蛋白)測定儀、酶標儀、洗板機、定量PCR儀等。

      上述儀器以前主要依靠進口,如今國內許多企業能分別生產和提供,如:天美、天能、萊伯泰科、新芝、郎基、博日、六一、昊諾斯 、君意、雷勃、湘儀、東勝創新、智城等。

      9 食品安全快速篩查技術與儀器

      為實現我國食品安全監管、檢測從源頭抓起,全面、及時地監控全國的食品安全,快速篩查技術與儀器在我國現階段具有特殊意義,如今有一定的市場規模和正在不斷深入,有市場前景的現場速測、篩查技術與儀器主要有: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、微縮芯片實驗室和便攜式微流控芯片系統、納米材料修飾的微型化和智能化電化學傳感器、.激光拉曼光譜法、深紫外光譜及近紅外光譜法、離子遷移質譜儀(lMS)和小型化飛行時間質譜儀(TOF-MS) 、飛秒激光太赫茲時域光譜儀、實時直接分析質譜儀(DART-MS)和便攜式質譜儀等。為應急,當今在國內已較廣泛使用的快速篩查技術與儀器有5大類 :

      9.1 基于經典的分子光譜法及紙層析法的速測技術與儀器

      分子光譜法雖難于承擔微量和痕量的檢測任務,但基于經典的分析化學,可開發出各種目標物的化學分析方法。吉大小天鵝,華廈科創、博奧成功、總后研究所等,有針對性地整合和優化不同檢測目標,開發出多種試劑盒,推出高精度、高穩定性、模塊化的便攜式儀器和配套的樣品快速提取和富集設備,構成可以快速檢測與食品安全密切相關的40多種參數(如硝酸鹽、亞硝酸鹽、甲醛、吊白塊、味素、人造色素、無機砷、金屬鉛、劣質奶、“地溝油”、“泔水油”及菊脂類農藥殘留及部分獸藥殘留等)的多參數食品安全速測儀。

      9.2 免疫分析方法

      包括放射免疫、酶免疫、熒光免疫、化學發光免疫和膠體金標免疫等。具有高特異性、準確性、簡便、快速等特點,可以檢測獸藥殘留、致病菌、病毒、毒素以及轉基因產品。我國這幾年發展很快,如勤邦、陸橋、天邁等廠家,已能生產出性能與進口試劑盒相近且價格為進口試劑盒的2/3-1/2,已得到食品企業,特別是出口食品企業歡迎,如在“瘦肉精”全面檢驗中發揮了巨大作用。最近勤邦又推出化學發光免疫分析技術和較簡易的儀器及相關試劑盒,靈敏度比傳統的酶聯免疫技術提高1-2個級次。

      9.3 生物污染檢測技術與儀器

      傳統的微生物檢測方法很復雜、費工時,而現代微生物自動鑒定系統又非常昂貴,當今快速、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光反應,檢測微生物和有機物污染程度。目前ATP儀已應用于乳制品、飲料、肉類食品等行業中快速檢測微生物、霉菌、細菌等污染。

      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,我國上世紀80年代浙大等單位也著手研發過,因其局限性而未推廣。近十幾年因農殘問題突出,出現十幾種這類商品化儀器。但應提醒注意,該技術只能檢測有機磷和氨基甲酸酯兩類農藥,且對同類而不同種農藥的抑制率差別很大,所以用統一的抑制率判定農藥殘留是否超標,必然會產生假陽性或假陰性的漏檢,是當前“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,發現超標現象時,必須用標準方法復測、確證,陰性反應也應按比例抽樣,用可靠的方法復測和確證?!掇r產量質量安全法》第36條第二款對此有明確的界定。

      最近有報導,上海生科院構建了乙酰膽堿酶的酵母表面展示系統,重組的乙酰膽堿酶具有更高的活性和穩定性,有利提升酶抑制法使用價值。

      9.5 食品中有毒有害物質智能化篩查系統

      鑒于從源頭檢測和監管食品安全的緊迫性,各地主要采用以上4種速測技術,組裝“食品安全檢測車”,取得一定成效,但仍有諸多不足。北京食品安全監控和風險評估中心,聯合倍肯恒業和六角體科技,有機地整合光度比色、酶聯免疫、上轉發光免疫、滲濾化學顯色法和免疫膠體金法等技術,智能歸集,并運用3G通訊傳輸技術,上傳檢測數據,與監管部門數據庫自動對接,構成“食品中有毒有害物質智能化篩查系統”,能快速篩查食品中農獸藥殘、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法監管部門、河南、河北、山西等地和中直機關及150家高校食堂,共計500多套設備投入使用。這是一項可喜的嘗試。

      10 樣品前處理及實驗室必備的中小型儀器設備

      10.1 樣品前處理的凈化與萃取的儀器設備

      食品質量安全檢測中,大多是在復雜的基質中檢測殘留物和污染物,傳統的樣品前處理技術已成為瓶頸,故一系列新技術,將取而代之,這些新技術和儀器有:

      (1) 固相萃取儀(SPE) ,采用各種吸附劑、進行萃取、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用;

      (3)基質固相分散萃取(MSPDE), 不必進行勻漿、沉淀、離心、pH值調節、轉移等傳統程序,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), 不使用有機溶劑、簡便、高效、快速、選擇性強,便于和GC、LC等聯機,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,純化容量大、回收率較高,易于和其他儀器聯機。該裝置有待更小型、簡便并減少溶劑用量;

      (6)近幾年來還研發出一系列復雜基質中萃取微量和痕量有機物殘留的儀器設備,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揮作用。以上眾多的様品前處理和萃取儀器設備,在我國大多經歷了開發、試生產并產業化,性能已逐步接近國外產品,代表性的生產廠家有:博納艾杰爾、萊伯泰科、普立泰科、上海光譜、新儀、屹堯、新拓、吉天、瑞利、豐杰華,科林、中興匯利、海能、奧譜勒等。

      10 .2 實驗室必備的中小型儀器設備

      以往我國僅注意大型儀器設備而忽視必備的中小型常用的配套儀器設備,造成只有一個發達的頭腦,而沒有靈巧的四肢,大型儀器難于充分發揮作用,應充分予以關注。這些中小型儀器設備,應依不同的檢測機構所確定的任務和功能要求,有針對性地選配。大致有:可見光/紫外光譜儀、酸度計、樣品粉碎磨、電子天平、加液器、移液器、振蕩器、旋轉蒸發儀、恒溫水浴、生化培養箱、干燥箱、加熱板、離心機、攪拌器、消毒鍋、均質器、超靜臺、純水器、冰箱、冰柜、樣品柜以及與任務適配的顯微鏡等。我國有許多企業生產這些儀器,如天美、普析、梭光、新芝、萊伯泰科、儀電、舜宇、佑科、博訊、一恒、昊諾斯、瑞楓、精宏、蘇凈、新儀、屹堯、安亭、湘儀、大龍、上海光譜、吉天、四達、昆山超聲、田楓、海爾、???、安勝、華陽、鼎昊源等等。


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