第10章食品安全检测技术课件.ppt
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1、第十章,食品安全检测技术,第一节 食品安全检测技术概论,食品安全检测技术主要包括如下几个方面的内容:光谱分析技术;电子传感器技术;生物传感技术;生物芯片检测技术;免疫学检测技术;聚合酶链检测技术(PCR技术)。,一、色谱分析技术,色谱技术是几十年来分析化学中最富活力的领域之一。作为一种物理化学分离、分析方法,色谱技术最初仅仅是作为一种分离手段。到20世纪50年代,随着生物技术的迅猛发展,人们才开始把这种分离手段与检测系统连接起来,成为在环境、生化、药物、精细化工产品及食品污染物分析等领域中广泛应用的物质分离和分析的一种重要手段。,色谱法有多种类型,可分为以下几种:,(1)按流动相的物态可分为气
2、相色谱法(流动相为气体)和液相色谱法(流动相为液体)。(2)按固定相的物态可分为气固色谱法(固定相为固体吸附剂)、气液色谱法(固定相为涂在固相载体上或毛细管壁上的液体)、液固色谱法和液液色谱法。(3)按固定相的使用形式可分为柱色谱法(固定相装在色谱柱中)、纸色谱(固定相为滤纸和薄层色谱法(固定相为吸附粉末制成的薄层)。(4)按分离过程的机制可分为吸附色谱法(利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差异进行分离)、分配色谱法(利用不同组分在两相中有不同的分配系数来进行分离)、离子交换色谱法(利用离子交换原理)和排阻色谱法(利用多孔性物质对不同大小的排阻作用)等。,二、气相色谱法(GC),气相色谱(
3、gas chromatography 简称GC)是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。气相色谱是采用气体作为流动相的一种色谱法。在此方法中,载气(不与被测物作用,用来载送试样的惰性气体,如氢气、氮气等)承载着待分离或检测的试样通过色谱柱中的固定相,使试样中各组分分离,然后分别检测。具有分离效能高、灵敏度高、分析速度快、应用范围广等重要特点。,安捷伦气相色谱仪6890N,气相色谱的组成和工作流程,气相色谱法用于食品添加剂的检测 气相色谱用于食品中致病菌的检测,三、高效液相色谱法,高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)是指流
4、动相为液体的色谱技术,也叫高压液相色谱。它是在经典液相色谱法的基础上,于20世纪60年代后期引入了气相色谱理论而迅速发展起来的一项高效、快速的分离分析技术,具有高压、高速、高效和高灵敏度的特点。可用于高沸点、热稳定性好、相对分子量较大(大于400以上)的有机物的分离和检测。,高效液相色谱的组成和工作流程,氨基甲酸脂类农药是一类应用范围广、药效高、对哺乳 动物毒性较有机磷低的农药,由于这类农药多数为热不稳定,因此不适合采用气相色谱测定。有机磷农药中大多数化合物的吸收都在远紫外,故用气相色谱分析比较方便。但该类农药中有些农药性质不很稳定,故可使用高效液相色谱技术进行分析。高效液相色谱可用于食品中兽
5、药残留检测。,计算机技术对食品安全检测技术产生的影响体现,1.计算机技术提高了食品安全检测系统的数据处理能力2.计算机促进食品安全检测技术自动化程度的提高 3.计算机使食品安全检测更趋智能化,第二节 气相色谱-质谱联用检测技术,一、GC-MS系统的组成,计算机系统交互式地控制气相色谱、接口和质谱仪,进行数据采集和处理,是GC-MS的中央控制单元。,二、GC-MS联用中主要的技术问题,1.仪器接口 气相色谱仪的入口端压力高于大气压,在高于大气压力的状态下,样品混合物的气态分子在载气的带动下,因在流动相和固定相上的分配系数不同而产生的各组分在色谱柱内的流速不同,使各组分分离,最后和载气一起流出色谱
6、柱。,质谱仪中的样品气态分子在具有一定真空度的离子源中转化为样品气态离子。这些离子在高真空的条件下进入质量分析器运动。在质量扫描部件的作用下,检测器记录这些离子流强度及其随时间的变化。,仪器接口,接口技术中要解决的问题是气相色谱仪的大气压的工作条件和质谱仪的真空工作条件的连接和匹配。接口要把气相色谱柱流出物中的载气尽可能多地除去,保留或浓缩待测物,协调色谱仪和质谱仪的工作流量。,2.扫描速度 没有与色谱仪连接的质谱仪一般对扫描速度要求不高。和气相色谱仪连接的质谱仪,由于气相色谱峰很窄,有的仅几秒时间。一个完整的色谱峰通常需要至少6个以上数据点。这样就要求质谱仪有较高的扫描速度,才能在很短的时间
7、内完成多次全质量范围的质量扫描。另一方面,要求质谱仪能很快地在不同的质量数之间来回切换,以满足选择离子检测的需要。,三、GC-MS联用仪和气相色谱仪的主要区别,GC-MS联用后,气相色谱仪部分的气路系统和质谱仪的真空系统几乎不变,仅增加了接口的气路和接口真空系统。气质联用法和气相色谱法一些性能和操作上的区别:GC-MS方法定性参数增加,定性远比GC方法可靠。GC-MS方法灵敏度却远高于GC方法。采用气质联用中的提取离子色谱、选择离子检测等技术可降低化学噪声的影响气质联用仪的定量精度优于气相色谱仪。气质联用中检测器不需要经常清洗,最常需要清洗的是离子源或离子盒。,四、GC-MS联用仪器的分类,G
8、C-MS仪器的分类:按照质谱技术:GC-MS通常是指四极杆质谱或磁质谱,GC-ITMS通常是指气相色谱-离子阱质谱,GC-TOFMS是指气相色谱-飞行时间质谱等。按照质谱仪的分辨率:可以分为高分辨(通常分辨率高于5000)、中分辨(通常分辨率在1000-5000之间)、低分辨(通常分辨率低于1000)气质联用仪。,GC-MS在食品污染物检测中的应用,1.GC-MS用于食品中农药残留的检测2.GC-MS用于食品中兽药残留的检测 3.GC-MS在食品添加剂检测 4.GC-MS在食品中环境污染物检测,第三节 液相色谱-质谱联用(LC-MS)及接口,色谱与质谱(MS)的联用集高效分离、多组分同时定性和
9、定量为一体,是分析混合物最为有效的工具。但由于许多有机化合物的高极性、热不稳定性、高分子量和低挥发度等原因,它们其中的90%以上需要用液相色谱(LC)分离,因此,LC和MS的联用在有机混合物分析中具有明显的优越性。,液相色谱-质谱(LC-MS)联用接口,自开始研究LC-MS以来,前后至少提出过27种以上的接口技术,但能够商品化并被广泛或在一定程度上使用的只有如下几种。,1.移动带技术 2.直接液体导人接口 3.热喷雾接口 4.粒子束接口 5.快原子轰击 因此,对于一个现代化并从事多方面分析的实验室,需要具备几种LC-MS接口技术,以适应LC分离化合物的多样性。,LC-MS在食品污染物检测中的应
10、用,LC-MS在食品中农药残留检测 LC-MS在食品中兽药残留检测 LC-MS在食品添加剂检测,第三节 生物芯片检测技术,生物芯片(biochip)是指采用光导原位合成或微量点样等方法,将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等生物样品有序地固化于支持物(如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体)的表面,组成密集二维分子排列。然后与己标记的待测生物样品中靶分子杂交,通过特定的仪器,比如激光共聚焦扫描或电荷耦联摄影机(CCD)对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析,从而判断样品中靶分子的数量。由于常用玻片/硅片作为固相支持物,且在制备过程模拟计算机芯片的制备技术,所以称
11、之为生物芯片技术。,一、生物芯片分析步骤,二、生物芯片在微生物检测中的应用,采用基因芯片技术建立的水中常见致病菌的检测与鉴定方法:致病菌污染饮用水可导致多种疾病的暴发与流行,严重威胁着人类的健康。传统的细菌培养方法及生化鉴定,操作繁琐,且需要数天才能得到结果。常规PCR一次只能检出一种致病菌,对水中分离的未知菌,或有多种细菌污染的样品则显得无从下手。利用在细菌学分类上具有重要意义的16SrRNA基因作为检测的靶分子,并在其间设计检测探针,建立一套水中致病菌的基因芯片快速检测技术(4h)。(可以定性和半定量地检出致病菌。用这种芯片可以特异地检出水中副溶血弧菌、李斯特菌、耶尔森菌、变形杆菌及铜绿假
12、单胞菌等)。,基因芯片与传统方法相比其先进性,基因芯片可以对水中致病菌实现高通量、并行检测,一次实验即可得出全部结果;操作简便、快速,整个检测4h基本可以得到结果,而传统的方法(包括仪器分析)一般需要4-7天;特异性强、敏感性高,可以检测水中常见的致病菌。,三、基因芯片检测致病菌的特点,基因芯片可以实现对样品的高通量检测:(可以同时对成千上万个样品进行检测与分析)芯片技术可以对大量样品进行“并行”检测。在基因芯片分析中可以采用荧光对样品进行标记。反应体积小,降低了试剂的消耗。反应物在单位体积内浓度高,反应快,缩短检测时间。特异性较强基因芯片检测的特异性与传统的PCR结合探针杂交检测的特异性一致
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