有毒有害物质分析PPT课件

第五章食品中有害有毒物质的检验 Analysis of the harmful and noxious substances in food,1,食品安全已越来越引起人们的关注；食品安全已变得没有国界：世界上某一地区的食品安全问题很可能会波及全球，乃至引发双边或多边的国际食品贸易争端；我国食品安全状况也不容忽视：近年来，卫生部每年都接到食物中毒报告100200起，涉及数千人发病，百余人死亡；,2,目前食品安全的严重性：国家科技部已将食品安全列入“十五”重大科技专项，并“十一五”规划中予以足够的重视；福建省对食品质量安全也极为重视：福建省是全国最早开展“无公害食品行动计划”和“治理餐桌污染”的省份之一。,3,概述,有毒有害物质测定的主要内容：有害化学元素的测定（金属、非金属）药物残留的测定（有机氯、有机磷农药、兽药）黄曲霉毒素的测定其它有毒有害物质的检测（添加剂、动植物毒素等）,4,一、测定的意义必需元素：在一百多种元素中有些元素是人类所必需的，称作“必需元素”，即指对生命必需的元素。这是由于它们在生化过程中起作用，是不可缺少的。如铜是人体中氧化酶所必需的元素； Cr3+是葡萄糖耐量因子的一个有效成分，也是糖代谢所必需的营养元素；锌已知存在于至少25个食物消化和营养素代谢的酶中，这些元素均为营养上必需的微量元素。,5,重要营养元素(对哺乳动物)：Cr3+、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Mo、Se、Sr、V、Zn等。中等或严重毒性的元素：Sb、A s、Be、Cd、Cr 6+ 、Pb、Sn(有机化合物)、Hg、Ni、Pt、Se、Ag等。有毒元素：有些元素如铅，可由呼吸道或消化道进入人体并累积在人体内，当血液含铅量为0.60.8 g/g时，就会损害内脏；汞、砷的化合物引起中毒，更是人所熟知的。,6,第一节 食品中重金属的测定,7,8,第一节 食品中重金属的测定,9,GB5749-85生活饮用水卫生标准,10,分光光度法原子光谱法（原子吸收、原子发射、原子荧光）质谱法电化学法,第一节 食品中重金属的测定,11,二、测定的方法1、分光光度法双硫腙的性质： 双硫腙(Dithizone)，学名为二苯基硫卡巴腙(Diphenylthiocarbaone)。其结构为：,第一节 食品中重金属的测定,12,基本性质：系蓝黑色结晶，可溶于三氯甲烷及四氯化碳，溶液呈绿色，但当浓度大时为两色性(光通过时为红色，反射光显绿色)，不溶于水，但溶于碱性水溶液，微溶于乙醇。,第一节 食品中重金属的测定,13,与金属的反应：所有双硫腙的化合物都有酮式但不一定有烯醇式。酮式在酸性或中性溶液中生成，烯醇式在碱性溶液中或双硫腙的量不足时生成。一些金属只在一种氧化状态下有反应，如Fe2+、Sn2+，而Fe3+ 、 Sn4+无反应。,第一节 食品中重金属的测定,14,易氧化：双硫腙易被氧化而生成二苯硫卡巴二腙。,氧化产物不与金属作用,第一节 食品中重金属的测定,15,淡红色,红色,红色,16,双硫腙反应的特效性：双硫腙能与20种金属起反应，只有在适当条件时测定某种金属才是特效的： (1)调节溶液的pH值， (2)改变干扰金属的价态， (3)加入掩蔽剂，使干扰元素不与双硫腙发生反应。,第一节 食品中重金属的测定,17,双硫腙比色法测定食品中的铅步骤：（1）样品经消解：湿法消解或干法灰化（2）显色：在pH8-9时，铅与双硫腙生成红色的螯合物，用CHCl3、CCl4等有机溶剂萃取，萃取层颜色与铅浓度成正比（3）干扰：加入盐酸羟胺、氰化钾、柠檬酸铵等，防止Fe、Cu、Zn等离子的干扰。（4）定量：在其最大吸收波长处，制作标准曲线，进行定量分析。,18,苯芴酮比色法测定锡,原理：样品经消化后，在弱酸介质中四价锡离子与苯芴酮生成微溶性橙红色络合物，在保护性胶体存在下，溶解的橙红色络合物的浓度与锡的含量成正比（即反应液颜色的深浅与锡的含量成正比），因而可用比色法测定。,19,苯芴酮比色法测定食品中的锡步骤：（1）样品经消解：湿法消解或干法灰化（2）显色：在pH8-9时，锡与苯芴酮生成橙色的螯合物，在动物胶中稳定存在，其颜色与锡浓度成正比（3）干扰：加入抗坏血酸、酒石酸可以掩蔽一些干扰的金属离子。（4）定量：在其最大吸收波长处，制作标准曲线，进行定量分析。,20,各种试剂作用：消化试剂浓HNO3+浓H2SO4pH指示剂酚酞指示剂保护试剂动物胶溶液，临用时配制。掩蔽剂抗坏血酸溶液 (临用时配制)+ 酒石酸溶液硫酸和氨水：调pH值显色剂苯芴酮溶液,21,2、原子吸收光谱法,第一节 食品中重金属的测定,22,原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由光源、原子化器、单色器和检测器等四部分组成。,23,A = lgI0 / I = K C 在实际分析过程中，当实验条件一定时，A正比于待测元素的浓度（C）。,实例：原子吸收光谱法测定食品中的微量重金属含量样品经消解后，在下列仪器条件下测量。,24,第一节 食品中重金属的测定,3、原子吸收光谱法,25,26,6.2 基本理论一、AAS的产生定义:基于原子(气态基态)由基态跃迁至激发态对共振线吸收为基础的定量分析方法。1气态基态原子：待测元素在试样中以化合物的形式存在，必须使化合物状态转变为气态的基态原子，即原子化。2共振线基态原子吸收光源共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。,27,6.3 AAS仪器及其组成由光源、原子化系统（类似样品容器）、分光系统及检测系统组成。采用锐线光源；单色器在火焰与检测器之间；原子化系统,28,一、光源及光源调制1.空心阴极灯,原理：惰性气体离子激发阴极材料上金属原子激发金属原子去激发发射特征谱线特点：发射光强度大、稳定、谱线窄、灯易更换，但每测一种金属要更换相应的灯。,构造：待测元素为阴极；钨棒作阳极；内充低压惰性气体,29,二、原子化器（Atomizer）作用：将样品待测组份转化为气态基态原子。原子化方法：（1）火焰法原子化法预混合型原子化器优点：简单，火焰稳定，重现性好，精密度 高，应用范围广。缺点：原子化效率低只能液体进样。（2）无（非）火焰法常用的是石墨炉原子化器 优点：绝对灵敏度高，检出可达10-12 - 10-14g 原子化效率高。缺点：基体效应，背景大，化学干扰多，重现 性比火焰差,30,三、测量方法1标准曲线法,2标准加入法：取若干份体积相同的试液（cx），依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液（co）定容后浓度依次为：cx，cx+co, cx+2co, cx+3co, cx+4co分别测得吸光度为：Ax，A1，A2，A3，A4。以A对浓度c做图得一直线，图中cx点即待测溶液浓度,Note:至少四个点（在线性范围内可用两点）；只消除基体效应，不消除分子和背景吸收；斜率小时误差大。,Ax = KCxAs = K (Cs + Cx)Cs = Ax * Cs/(As-Ax),原子吸收光谱测定重金属,原理：试样经灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度计石墨炉中，原子化后吸收其共振线，在一定浓度范围，其吸收值与铅含量成正比，与标准系列比较定量。,31,干法灰化：样品先绞碎，称取适量试样于瓷甘锅，先在300度左右炭化，后在550度进行灰化。灰化后用硝酸溶解。或湿法消化：样品绞碎，加入浓硝酸、浓硫酸等具有氧化性酸，加热后，颜色先变黑，有棕色浓烟，后续再加酸，并加热，直至溶液澄清或具有微黄色，备用。,原子吸收测定步骤：,1.样品前处理,32,2. 测定,原子吸收方法及定量方法：原子吸收是吸收其共振线，其吸收谱简单，且吸收值与铅含量成正比，通过标准曲线法进行定量分析。配置一系列浓度标准溶液，测定其吸收值，以浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，制作标准曲线，其图为一条直线。再测定样品的吸光度，通过标准曲线求出样品的浓度。,33,34,6.6 原子荧光光谱（与AAS仪器相近）（Atomic Fluorescence Spectrometry, AFS）一、定义通过测定原子在辐射能作用下发射的荧光强度进行定量分析的一种发射光谱分析方法。,35,二、特点1）灵敏度高，检出限较低。采用高强度光源可进一步降低检出限；2）谱线干扰少；可以做成非色散AFS；3）校正曲线范围宽（3-5个数量级）；4）易制成多道仪器多元素同时测定；5）荧光猝灭效应、复杂基体效应等可使测定灵敏度降低；6）散射光干扰；7）可测量的元素不多，应用不广泛（主要因为AES和AAS的广泛应用，与它们相比，AFS没有明显的优势）,36,三、基本原理1荧光的产生 气态原子吸收光源的特征辐射后，原子外层电子跃迁到激发态，然后返回到基态或较低能态，同时发射出与原激发波长相同或不同的辐射即为原子荧光，是光致二次发光。 本质仍是发射光谱。,37,2荧光类型i）共振荧光：发射的荧光波长等于激发光波长。若原子受激发处于亚稳态，再吸收辐射进一步激发，然后再发射相同波长的共振荧光，此种原子荧光称为热助共振荧光。,38,ii）非共振荧光直跃荧光：从激发态直接跃迁至高于基态的亚稳态所发射的荧光。,39,b）阶跃荧光：受激发的气态原子先以非辐射形式失去部分能量回到较低激发态或者受激原子获得非辐射能后再直接回到较低激发态所发射的荧光。,40,c）多光子荧光：两个或以上的光子共同使原子到达激发态，然后再返回到基态所发射的荧光。d）敏化荧光：给予体吸收辐射成为激发态，该激发态原子与受体碰撞，将能量传给受体，使之成为激发态并去激发，从而发射荧光。,原子荧光测定重金属,原理：试样经酸热消化后，在酸性介质中，试样中的金属与硼氢化钠或硼氢化钾反应生成挥发性的氢化物。以氩气为载气，将氢化物导入原子化器中原子化，在特制的金属空心阴极灯照射下，基态金属原子被激发至高能态；在去活化回到基态时，发射出特征波长的荧光，其荧光强度与其浓度成正比，根据标准系列进行定量。,41,干法灰化：样品先绞碎，称取适量试样于瓷甘锅，先在300度左右炭化，后在550度进行灰化。灰化后用硝酸溶解。或湿法消化：样品绞碎，加入浓硝酸、浓硫酸等具有氧化性酸，加热后，颜色先变黑，有棕色浓烟，后续再加酸，并加热，直至溶液澄清或具有微黄色，备用。,原子荧光测定步骤：,1.样品前处理,42,2. 测定,原子荧光定量方法：原子荧光值与金属含量成正比，通过标准曲线法进行定量分析。配置一系列浓度标准溶液，测定其荧光值，以浓度为横坐标，以荧光强度为纵坐标，制作标准曲线为一条直线。再测定样品的吸光度，通过代入标准曲线求出样品的浓度。,43,第一节 食品中重金属的测定,4、电感耦合等离子体质谱法,44,ICP-MS基本原理,45,ICP-MS 定性定量分析,46,3. As的测定,As为非金属元素，砷化物毒性很强，最常见的砷化合物有As2O3（俗称砒霜或白霜），其为白色且无味五嗅的粉末。若产品不纯，则为橘红色。砷的中毒性很强，服用0.0050.05克的砷即可引起急性中毒，服用0.10.2克可以致死。,47,第一节 食品中重金属的测定,古蔡氏法：样品中的As被还原成砷化氢，通过醋酸铅棉花除去硫化氢后，遇溴化汞滤纸使产生黄到黑色的斑点，色斑深度与砷浓度成正比。,48,砷、锑、磷均能与溴化汞试纸呈色，可用浓氨蒸气熏所生成的砷斑。熏后褪色的为As，熏后不变的为P，变黑的为Sb。经氧化破坏有机质，磷化物氧化成磷酸盐不干扰测定。,49,第一节 食品中重金属的测定,银盐法：砷化氢与二乙基二硫氨基甲酸银 DDC-Ag作用，游离出Ag，此胶状的银呈红色，可作比色测定。,50,51,第二节 食品中农药残留量的测定,农药：按用途可分为杀虫剂，除草剂，杀螨剂，杀鼠剂和植物生长调节剂等。现状：农药使用量大，且品种结构不合理，杀虫剂占农药总产量的70%。农药残留超标导致的食品中毒事件时有发生。,52,常用的农药主要是有机氯，有机磷和氨基甲酸酯三大类。有机氯农药：1983年开始，我国禁止生产和使用BHC，DDT等有机氯农药。目前农残安全：主要是有机磷和氨基甲酸酯类农药。易降解，残留期短，但其毒性比有机氯农药大得多。因此，有机磷农药残留分析是农残分析的重点。,53,一、有机氯农药 1. 常见的有机氯农药 (Organochlorine Pesticides)：（1）DDT类：称作氯化苯及其衍生物，包括DDT和六六六等；（2）氯化甲撑萘类：如七氯、氯丹、艾氏剂、狄氏剂与异狄氏剂、毒杀酚等。 以六六六与DDT使用最广泛，具有杀虫范围广、高效、急性毒性小、易于大量生产及价廉等待点。但是这类农药性质比较稳定、残留时间长、累积浓度大，属高残毒农药。,第二节 食品中农药残留量的测定,54,55,2. 有机氯农药的结构及理化性质六六六: 六六六分子式为C6H6C16，化学名为六氯环己烷、六氯化苯，英文名为Benzene hexachl oride (BHC)， BHC有多种异构体:,56,由于空间排布不同，还有其它BHC异构体，如-BHC，-BHC， -BHC， -BHC等。 其中仅以-BHC有较强杀虫作用，其它异构体无杀虫力或极微。一般市售六六六粉中含-BHC 为1214，最高可达2530，如含-BHC达80一90，则称高体六六六，若含-BHC达99以上，则称林丹(Lindane)。,57,BHC为白色或淡黄色固体，纯品为无色无臭晶体，工业品有霉臭气味，在土壤中半衰期为2年，不溶于水，易溶于脂肪及丙酮、乙醚、石油醚及环己烷等有机溶剂。BHC对光、热、空气、强酸均很稳定，但对碱不稳定，遇碱能分解(脱去HCl)。,第二节 食品中农药残留量的测定,58,滴滴涕: 滴滴涕分子式为C14H9Cl15，化学名为2，2-双(对氯苯基)-1，1，1一三氯乙烷、二氯二苯三氯乙烷，简称二二三，英文名为Dichlorodiphenyl trichloroethane，简称DDT。根据苯环上Cl的取代位置不同，形成如下几种异构体：,第二节 食品中农药残留量的测定,59,60,与DDT相关的化合物有二氯二苯二氯乙烷(DDD)、二氮二苯二氯乙烯(DDE)及它们的异构体：,第二节 食品中农药残留量的测定,61,在农药中起主要作用是P,PDDT; O,PDDT，工业品DDT中P,P DDT含量达70 80。 O,P DDT含量为7.9 20，另含有少量P,P DDD及O,P DDD。 DDT产品为白色或淡黄色固体，纯品DDT为白色结晶，熔点108.5 109，在土壤中半衰期为3 10年。不溶于水，易溶于脂肪及丙酮、CCl4、苯、氯苯、乙醚等有机溶剂。DDT对光、酸均很稳定，对热亦较稳定，但温度高于本身的熔点时，DDT会脱去HCl而生成毒性小的DDE，对碱不稳定(会脱去HCl )。,第二节 食品中农药残留量的测定,62,第二节 食品中农药残留量的测定,二、样品的预处理 1. 提取,63,2. 净化 由于提取液中常含有脂肪、蜡质及色素等干扰测定的杂质，如在TLC中，这些干扰杂质会引起斑点施尾、方法灵敏度下降等；在GC中，会引起峰拖尾、色谱柱分离效能下降等，故须对样品提取液进行净化。,第二节 食品中农药残留量的测定,64,样品的净化方法：液-液分配法：如乙腈-己烷吸附柱层析法：如氧化铝、活性炭、弗罗里矽土其它方法：吹扫蒸馏法、薄层层析法、磺化法、凝胶渗透层析法、离子交换层析法、液相色谱柱净化法。,第二节 食品中农药残留量的测定,65,3. 浓缩K-D样品浓缩器氮气吹扫开口烧杯(水浴)真空旋转蒸发仪,第二节 食品中农药残留量的测定,66,Turbo Vap II样品快速浓缩,RE-52A旋转蒸发器,67,样品前处理新技术：省时省力，廉价，减少溶剂，减少对环境的污染，微型化和自动化固相萃取(Solid Phase Extraction， 简称SPE);固相微萃取(Solid Phase Micro-Extraction，简称SPME );微波辅助萃取(Microwave Assisted Extraction，简称MAE);样品固相分散萃取;自动索氏萃取;在线高效液相色谱(HPLC)萃取;超临界流体萃取(Supercritical Fulid Extraction，简称SFC),68,第二节 食品中农药残留量的测定,三、气相色谱法,69,具有填充柱和毛细管柱分流/不分流进样口，可配热导池（TCD）、氢火焰（FID）、电子捕获（ECD）、火焰光度（FPD）、氮磷（NPD）及光离子化（PID）等检测器,70,71,第二节 食品中农药残留量的测定,72,四、有机磷农残分析常见的有机磷农药及其结构 有机磷农药（Organophosphorus pesticides)是一类含磷的有机化合物，目前大量生产和使用的至少有60多种，按其毒性可分为高毒、中等毒及低毒三类；按其结构可划分为磷酸酯及硫化磷酸酯两大类，其结构通式为：,根据R、R1及X不同，可构成不同种类的有机磷农药。,73,内吸磷（Demeton）：又名1059，即：O,O-二乙基-0-2-（乙硫基）乙基硫遂磷酸酯。C8H19O3PS2。高毒，残留期90天。对硫磷（Parathion）：又名1605，即： O,O-二乙基-O-（对硝基苯基）硫遂磷酸酯。C10H14O5NPS。高毒，残留期7天。甲拌磷（Phorate）：又名3911，即：O,O-二乙基-S-（乙硫基）甲基二硫化磷酸酯。C7H17O2PS3。高毒，残留期35天。敌敌畏（Dichlorvos）：又明DDVP，即：O,O-二甲基-O-（2，2-二氯乙烯基）磷酸酯。C4H7O4Cl2P。高毒，残留期短。,74,敌百虫（Trichlorfon）：即：O,O-二甲基-2-2-2-三氯-1-羟基乙基磷酸酯。C4H8O4Cl3P。低毒，残留期短。乐果（Dimethoate）：即：O,O-二甲基-S-（N-甲基胺基甲酰甲基）二硫代磷酸酯。C5H12O3NPS2。低毒，残留期5天。2. 有机磷农药的理化性质 工业品有机磷农药均为棕色油状，有特殊的蒜臭味，挥发性大，对光、热不稳定。极性强弱依不同种类而不同，易水解，易被氧化成为毒性更大的化合物。,75,3. 有机磷农药的测定方法,色谱法是农残分析的常用方法，GC法是农残分析的经典技术。近年来，由于毛细管柱在分辨能力，灵敏度和分析速度等方面所具有的优势，毛细管柱气相色谱取代了填充柱气相色谱，成为多种类型或同一类型农药多残留分析最得力的工具。测定有机磷农药大多是火焰光度检测器和氮磷检测器。ECD检测器也可用于测定有机磷农药。,76,4. 有机磷农药的生物检测技术美国化学会将免疫分析与气相色谱、液相色谱共同列为农残分析的支柱技术。 近年来，免疫分析法尤其是酶免疫分析(EIA)的研究十分活跃。EIA的原理是基于有机磷、氨基甲酸酯杀虫剂能抑制酶(如胆碱酯酶,植物酶)的活性，具有灵敏度高、特异性强、方便快捷、成本低、安全可靠等优点。国