【教学课件】第十四章食品中有害物质的检测.ppt

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1、第十四章 食品中有害物质的检测,一、有害物质与有毒物质的概念在自然界所有的物质中,当某物质或含有该物质的物质被按其原来的用途正常使用时,若因该物质而导致人体生理机能、自然环境或生态平衡遭受破坏时,则称该物质为有害物质。有毒物质:一般的定义为凡是以小剂量进入机体,通过化学或物理化学作用能够导致健康受损的物质。,什么是WTO/TBT,WTO/TBT的全称为“世界贸易组织贸易技术壁垒协议”：它是世界贸易组织（WTO）达成的一系列协议之一，世贸组织签署的各项协议均构成各成员必须遵守的法定合同。所谓贸易技术壁垒是指由于各国或地区对技术法规、标准、合格评定程序以及标签标志制度等技术要求的制订或实施不当，而

2、可能给国际贸易造成不必要的障碍。WTO/TBT的宗旨 为使国际贸易自由化和便利化，在技术法规、标准、合格评定程序以及标签标志制度等技术要求方面开展国际协调，遏制以带有歧视性的技术要求为主要表现形式的贸易保护主义，最大限度地减少和消除国际贸易中的技术壁垒，为世界经济全球化服务。,食品中有害物质的种类与来源,食品中有害物质可分为三大类：一)是生物性有害物质,如黄曲霉、李斯特菌、口蹄疫致病菌等；二)是化学性有害物质,如DDT、氯丙醇、河豚毒素、重金属、放射性元素等；三)是物理性有害物质,如金属屑、石子、动物排泄物等。这些有害物质的主要来源有：1,种养殖时,不当地使用农药、兽药,环境污染物；2,加工、

3、贮藏或运输中的污染,如操作不卫生、杀菌不合要求或贮藏方法不当等；3,特定食品加工工艺,如肉类薰烤、蔬菜腌制等；4,包装材料中的有害物质，某些有害物质可能移溶到被包装的食品中；5,以及来自食品原料中固有的天然有毒物质。,SPS协议,SPS协议：“实施卫生与动植物检疫措施协议”，是关贸总协定原则渗透到动植物检疫的工作的产物。SPS协议虽然表明为了动植物的健康和安全，实施动植物检疫制度是必需的，但是更强调动植物检疫对贸易的不利影响要降到最低程度，不应构成对国际贸易的变相限制，并把关贸总协定中的等同原则、透明度等引伸到SPS协议中，成为动植物检疫应遵循的规则。为了便于协商解决国际检疫纠纷，SPS协议还

4、提出了国际标准化、科学管理的要求。,TLC-比移值(Rf),薄层色谱的原理：是将吸附剂涂布于诸如玻璃板、铝薄板等固相支持物,经干燥后形成薄层板,当点有样品的薄层板被放入盛有流动相的层析缸中时,在流动相沿固定相（即吸附剂）移动的过程中,样品中不同的组分受到来自固定相和流动相的作用力不同,致使各组分的在固定相上迁移的速率不同,从而使得各组分被分开。被分离的各组分在薄层板上形成不同的斑点,斑点的位置常用比移值(Rf)来表示：Rf 斑点中心到原点中心距离展开剂前沿到原点中心距离 在一定的色谱条件下,物质的Rf值是一定的,因此可以用Rf值进行定性分析。,改性硅胶,薄层分析中常用的固定相有硅胶、氧化铝、纤

5、维素、硅藻土、氢氧化钙、硫酸钙等,其中最常用的是硅胶,包括普通硅胶和改性硅胶。普通硅胶的表面是极性硅醇基（SiOH）,能与极性化合物和可极化的化合物形成氢键而表现出吸附性能。改性硅胶是采用化学方法,将有机分子以共价键连接到硅胶表面的硅醇基上,键合的有机分子带有CN、NH3或(OH)2 等极性基团的称为正相键合,一般用于分离非极性或极性较小物质；键合的有机分子带有十八烷基、辛烷基或乙基等非极性基团的称为反相键合,一般用于分离极性较大的物质。,吸附剂的活度级别与吸附力、含水量及Rf值,物质之所以能在吸附剂（以硅胶、氧化铝或正相键合硅胶为例）的薄层上分离，是因为吸附剂的表面及其孔隙的表面存在许多活性

6、点，被吸附物质（极性或可极化的物质）的量及被吸附的牢固程度在其它条件一定的条件下取决于活性点的强度（单位面积的表面能量）及数目（单位质量的表面积），单位质量吸附剂所含活性点的数目越多、活性点的强度越大，则吸附剂的活度越高，即，对物质（极性或可极化的物质）的吸附能力越强，被吸附物质的Rf值就越小。当此类吸附剂的含水量增加时，吸附剂的活性点被水中羟基占据的数目增多，因此，自由活性点减少，吸附剂的活度变小，吸附力也变小，于是被吸附物质的Rf就变大。因此,为了使薄层板的水分含量相对一致,使用对薄板进行活化可以使Rf值具有较好的重现性。,吸附剂活度级别,Brockmamnn和Schodder根据氧化铝及

7、硅胶对偶氮苯、苏丹红等染料的Rf值（分以CCl4及CHCl3作展开剂）按活度由大到小的顺序将氧化铝及硅胶的活度分为I-V级。参考：表14-3：薄层吸附剂的活度级别与含水量、吸附力及Rf值的关系。（p261）注意：活度级别为I级时表示活度最大，活度级别为V级时活度最小。,GC/HPLC/MS,GC/HPLC的检测器的种类及其原理GC/HPLC的主要注意事项质谱峰的种类及质谱的表示方法（参考教材262-267页）,农药的范围,农药是指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草及其它有害生物,以及有目的地调节植物、昆虫生长的药物的通称。目前,全世界实际生产和使用的农药品种有上千种,其中绝大部分

8、为化学合成农药。按用途可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂、植物生长调节剂和杀鼠药等；按化学成分可分为有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、苯氧乙酸类、有机锡类等；按药剂的作用方式,可分为触杀剂、胃毒剂、熏蒸剂、内吸剂、引诱剂、驱避剂、拒食剂、不育剂等。按其毒性可分为高毒、中毒、低毒三类；按杀虫效率可分为高效、中效、低效三类；按农药在植物体内残留时间的长短可分为高残留、中残留和低残留三类。,农药最大残留限量（MRL）,农药残留是指由于存留在农产品、或食品、饲料、药材等产品中的农药及其降解代谢产物,还包括环境背景中存有的农药污染物或持久性农药的残留物再次在产品中形成的残留。一般来说,农

9、药残留量是指农药本体及其代谢物的残留量的总和,表示单位为mgkg。当农药过量或长期施用,导致农产品或食物中农药残存数量超过最大残留限量（MRL）时,将对人和动物产生不良影响,或通过食物链对生态系统中其他生物造成毒害。,1.有机氯农药的性质及常见品种,有机氯农药（Organochlorine pesticides,OCPs）是具有杀虫活性的氯代烃的总称。通常,有机氯农药分为三种主要的类型,即DDT及其类似物、六六六和环戊二烯衍生物。这三类不同的氯代烃均为神经毒性物质,脂溶性很强,不溶或微溶于水,在生物体内的蓄积具有高度选择性,多贮存于机体脂肪组织或脂肪多的部位,在碱性环境中易分解失效。特点：由于

10、这类农药具有较高的杀虫活性,杀虫谱广,对温血动物的毒性较低,持续性较长,加之生产方法简单,价格低廉,因此,这类杀虫剂在世界上相继投入大规模的生产和使用,其中,“六六六”、DDT等曾经成为红极一时的杀虫剂品种。但,从20世纪70年代开始,许多工业化国家相继限用或禁用某些OCPs,其中主要是DDT、“六六六”及狄氏剂。我国早已停止生产和使用有机氯农药。但由于其性质稳定,在自然界不易分解,属高残留品种,因此在世界许多地方的空气、水域和土壤中仍能够检测出微量OCPs的存在,并会在相当长时间内继续影响食品的安全性,危害人类健康。,1.有机磷农药的特性及种类,有机磷农药（OPPs）是含有CP键或COP、C

11、SP、CNP键的有机化合物。在农药方面,它不但可以作为杀虫剂、杀菌剂,而且也可以作为除草剂和植物生长调节剂。大部分有机磷农药不溶于水,而溶于有机溶剂,在中性和酸性条件下稳定,不易水解,在碱性条件下易水解而失效。特点：有机磷杀虫剂由于药效高,易于被水、酶及微生物所降解,很少残留毒性等,因而从20世纪40年代到70年代得到飞速发展,在世界各地被广泛应用,有140多种化合物正在或曾被用作农药。但是,有机磷杀虫剂存在抗性问题,某些品种存在急性毒性过高和迟发性神经毒性问题。从70年代以后,有机磷杀虫剂的研究和开发速度大大放慢了,但在杀虫剂领域,目前它仍被广泛使用。,氨基甲酸酯类农药,1.氨基甲酸酯类农药

12、的性质氨基甲酸酯类农药,可视为氨基甲酸的衍生物,氨基甲酸是极不稳定的,会自动分解为CO2和H2O,但氨基甲酸的盐和酯均相当稳定,该类农药通常具有以下通式：CH3NR1-COOR2 其中,R1几乎都是苯环、稠环、杂环等基团,其羟基化合物 R1OH往往呈弱酸性；R2是氢或者是一个易于被化学或生物方法断裂的基团。大多数氨基甲酸酯类的纯品为无色和白色晶状固体,易溶于多种有机溶剂中,但在水中溶解度较小,只有少数如涕灭威、灭多虫等例外。氨基甲酸酯一般没有腐蚀性,其储存稳定性很好,只是在水中能缓慢分解,提高温度和碱性时分解加快。这些氨基甲酸酯农药在农业生产与日常生活中,主要用作杀虫剂、杀螨剂、除草剂、杀软体

13、动物剂和杀线虫剂等。20世纪70年代以来,由于有机氯农药受到禁用或限用,且抗有机磷农药的昆虫品种日益增多,因而氨基甲酸酯的用量逐年增加,这就使得氨基甲酸酯的残留情况倍受关注。,4.拟除虫菊酯的特性及常用品种,拟除虫菊酯（pyrethroids）是近年来发展较快的一类重要的合成杀虫剂。拟除虫菊酯分子较大,亲脂性强,可溶于多种有机溶剂,在水中的溶解度小,在酸性条件下稳定,在碱性条件下易分解。拟除虫菊酯具有高效、广谱、低毒和生物降解等特性,拟除虫菊酯和除虫菊酯杀虫剂在光和土壤微生物的作用下易转变成极性化合物,不易造成污染。1973年第一个对光稳定的拟除虫菊酯苯醚菊酯开发成功之后,溴氰菊酯、氯氰菊酯、

14、杀灭菊酯等优良品种相继问世。目前,已合成的菊酯数以万计,迄今已商品化的拟除虫菊酯有近40个品种,在全世界的杀虫剂销售额中占20左右。拟除虫菊酯主要应用在农业上,如防治棉花、蔬菜和果树的食叶和食果害虫,特别是在有机磷、氨基甲酸酯出现抗药性的情况下,其优点更为明显。除此之外,拟除虫菊酯还作为家庭用杀虫剂被广泛应用,它可防治蚊蝇、蟑螂及牲畜寄生虫等。,兽药残留的种类与危害,典型的兽药是指用于预防和治疗畜禽疾病的药物。但是,随着集约化养殖生产的开展,一些化学的、生物的药用成分被开发成具有某些功效的动物保健品或饲料添加剂,也属于兽药的范畴。兽药的主要用途有防病治病、促进生长、提高生产性能、改善动物性食品

15、的品质等。兽药残留是指动物性产品的任何可食部分含有兽药母化合物或其代谢物。兽药最高残留限量（MRLVD）是指某种兽药而在食物中或食物表面产生的的最高允许兽药残留量（单位 g/kg,以鲜重计）。兽药残留主要是由于各种正常用药和药物滥用造成的,另外,休药期(是指自停止给药到动物获准屠宰或其动物性产品获准上市的间隔时间)过短,是造成动物性食品兽药残留过量的另一个重要原因。,霉菌毒素的种类,霉菌是一些丝状真菌的通称,在自然界分布很广,几乎无处不有,主要生长在不通风、阴暗、潮湿和温度较高的环境中。霉菌可非常容易地生长在各种食品上并产生危害性很强的霉菌毒素。目前已知的霉菌毒素约有200余种，已知有五种毒素

16、可引起动物致癌，它们是黄曲霉毒素(B1、G1、M1)、黄天精、环氯素、杂色曲霉素和展青霉素。据统计全世界每年平均有2%的谷物由于霉变不能食用。霉菌毒素引起的中毒大多通过被霉菌污染的粮食，油料作物以及发酵食品等引起。霉菌毒素多数有较强的耐热性,一般的烹调加热方法不能使其破坏。当人体摄入的霉菌毒素量达到一定程度后,可引起中毒。霉菌中毒往往表现为明显的地方性和季节性，临床表现较为复杂，有急性中毒、慢性中毒以及致癌、致畸和致突变等。,黄曲霉毒素,黄曲霉毒素(aflatoxin,简写为AFT)是黄曲霉菌和寄生曲霉菌的代谢产物。目前已发现的20多种AFT均为二呋喃香豆素的衍生物。根据其在波长365urn紫

17、外光下呈现不同颜色的荧光,可分成 B(蓝紫色荧光)和 G(黄绿色荧光)两大组；又根据其Rf值不同,分为 B1,B2,G1,G2,M1,M2等。人及动物摄入黄曲霉毒素B1和B2后,在乳汁和尿中可检出其代谢产物黄曲霉毒素M1和M2。,天然有害物质,常见的动物性天然有害物质 1.动物肝脏中的毒素 2.河豚毒素明有样品中有河豚毒素存在。3.岩蛤毒素 4.螺类毒素 5.组胺常见的植物性天然毒素 1，氰苷 2，红细胞凝集素，3，龙葵碱，4皂甙 5.秋水仙碱 6.棉酚 7.毒蘑菇,主要的食品包装材料及其有害物的种类,主要的食品包装材料及其有害物的种类,食品加工过程中形成的有害物质,烟熏、油炸、焙烤、腌制等加

18、工技术,在改善食品的外观和质地,增加风味,延长保存期,钝化有毒物质（如酶抑制剂、红细胞凝集素）以及提高食品的可利用度等方面发挥了很大作用,但随之还产生了一些有害物质,相应的食品存在着严重的安全性问题,对人体健康可产生很大的危害。在这几类食品加工过程中形成的有害物质主要可分为三类：N-亚硝基化合物、多环芳烃和杂环胺。在习惯吃熏鱼的冰岛、芬兰和挪威等国家,胃癌的发病率非常高。我国胃癌和食管癌高发区的居民也有喜食烟熏肉和腌制蔬菜的习惯。,N-亚硝基化合物,N-亚硝基化合物(NOC)是一大类有机化合物,根据其化学结构,可分为两类：一类为亚硝胺,另一类为N-亚硝酰胺。通过对300多种N-亚硝基化合物的研

19、究,已经证明约90具有强致癌性,其中N-亚硝酰胺是终末致癌物,亚硝胺需要在体内活化后才能成为致癌物。含有N-亚硝基化合物较多的食品有：干鱿鱼（300 g/kg）、熏肉（0.36.5 g/kg）、熏鱼（49 g/kg）、咸鱼（1224 g/kg）、咸肉（0.47.6 g/kg）、油煎火腿（1020 g/kg）、干香肠（19 g/kg）、腌制蔬菜（亚硝酸盐含量可达78 mg/kg,而鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量在1 mg/kg以下）等。另外,在啤酒及干奶酪、奶粉、奶酒等全乳制品中也含有微量的N-亚硝基化合物,一般在0.55.0 g/kg。,苯并芘,苯并芘,又称3,4-苯并芘,是一种由5个苯环构成的多环芳

20、烃。苯并芘在碱性条件下较稳定。在常温下，能与硝酸、过氯酸、氯磺酸起化学反应,人们可利用这一性质来消除苯并芘。加工过程中苯并芘对食品的污染主要是针对熏制、烘烤和煎炸等食品而言的,该类食品中的苯并芘：1，来源于煤、煤气等不完全燃烧,；2，来源于食品中的脂肪、胆固醇等成分的高温热解或热聚。,苯并芘,在此顺便指出,人们生活常用的煤、石油、天然气、木材等,当不完全燃烧时都会产生苯并芘；沥青中苯并芘含量为2.53.5,烧沥青和喷洒沥青时会有大量苯并芘散发在空气中,这些都可能对环境造成污染,进而污染原料食品。苯并芘是已发现的200多种多环芳烃中最主要的环境和食品污染物,是一种强烈的致癌物质,对机体各器官,如

21、对皮肤、肺、肝、食道、胃肠等均有致癌作用。,食品中Dioxins,二恶英的特性与种类 二恶英的全名为多氯代二恶英,英文名称为Dioxins简称 PCDDs,是一类三环芳香族化合物。按苯上氯原子的数目和位置不同,多氯代二恶英共有75种同系物和异构体。二恶英的主要来源1.含氯化合物的生产和使用。,2.垃圾的焚烧。3.煤、石油、汽油、沥青等的燃烧。4.含除草剂的枯草残叶的燃烧及森林大火也会产生二恶英。二恶英含量检测：高分辨率气相色谱-质谱法,对氯取代基小于 7个的 PCDDs和 PCDFs的测定,选用极性毛细管色谱柱；对氯取代基等于或大于7个的PCDDs和 PCDFs,应选用极性小或非极性的毛细管色

22、谱柱。,食品中氯丙醇及其检测,氯丙醇的种类及性质丙三醇和盐酸反应可产生四种氯丙醇产物,即,3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）、2-氯-1,3丙二醇（2-MCPD）、1,3-二氯-2-丙醇（1,3-DCP）和2,3-二氯-1-丙醇(2,3-DCP)。其中主要的产物是3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）。氯丙醇微溶于水,易溶于有机溶剂。不同的氯丙醇其毒性不一样,3-MCPD会影响肾脏及生育,还可引发癌症；1,3-DCP会引起肝、肾脏、甲状腺等的癌变；2,3-DCP对肾脏、肝脏和精子也有一定的毒性。氯丙醇的来源 食品中的氯丙醇主要来源于酸水解动植物蛋白,在酸水解蛋白的同时,原料的脂肪或油脂中存在的三酰甘油也被水解成丙三醇,并进一步与盐酸反应生成氯丙醇。检测：GC,食品中有害物质的检测的重点内容,有毒及有害物质的观点三大类有害物质，各类常见的危害物质的举例。有害物质的污染来源吸附剂及有机溶剂,吸附力与含水量的关系HPLC柱的保养与清洗和GC注意要点DIOXINS及氯丙醇的来源,