食品安全与食品安全检测技术进展09-12-18

食品安全及食品安全检测技术进展,杨 元 2004.5.,主要内容,一.食品安全二.食品安全检测技术进展,一. 食品安全,（一） 食品安全概念：,什么是食品：食品是指供人类食用或饮用的成品和原料。是人类生存繁衍的物质基础。食品的属性：食品卫生法规定：“食品应当无毒、无害，因此，食品至少具有两重属性：1.食品是营养的，具有色香味固有的特性，能促进人类健康；2.食品是安全的，要求食品无毒无害，不具有急性的、潜在的毒性，不会对人体致病，产生危害。,食品安全定义,根据世界卫生组织的定义，食品安全（food safety）是“食物中有毒、有害物质对人体健康影响的公共卫生问题”。 食品安全危害：“食品中所含有的生物、化学或物理的因素或食品存在状况对健康所产生的不良影响”,（二）食品安全的重要性：,1. 食品安全是人类健康的基本保障： 食源性疾患是影响人类健康的主要因素。2002年1月28日，世界卫生组织总干事布伦特兰女士在世界食品卫生安全论坛开幕式上致辞说，食品卫生安全与人类健康密切相关，而现在世界上平均每年就有210万人死于与食品卫生有关的疾病。,食品卫生安全不仅关系人类健康，也直接影响着国家和地区发展。布伦特兰呼吁各国不断完善食品卫生安全机制，从而达到控制和减少因食品不卫生引起的疾病的目的。2001年3月美国疾病控制中心报道，每年因食物中毒导致7600万人次生病，32.5万人住院，5000人死亡。,我国食品安全形势也十分严峻。在2002年9月20日 “食品安全高层研讨会”上，中国轻工业联合会副会长潘蓓蕾在会上透露，从目前的统计数字来看，我国每年食物中毒报告例数约为24万人，但专家估计这个数字尚不到实际发生数的110，也就是说我国每年食物中毒例数至少在2040万人。,2.食品安全是食品贸易全球化的重要保证,目前全球性食品安全形势不容乐观，食源性疾病持续上升、食品污染事件接二连三，新技术、新工艺带来新的危害致使世界范围内食品贸易纠纷不断，成为影响食品国际贸易的重要因素。,3.食品安全是社会稳定发展和国家安全的基本保证,从国际上看，食品安全问题不仅使国家、企业、个人蒙受严重经济危害。还会影响社会公众对政府的信任，威胁社会稳定和安全。比如比利时的二恶英事件不仅使卫生部长、农业部长下台，还使执政40余年的社会党政府垮台。德国出现疯牛病，也使卫生部长、农业部长下台。,（三）现代食品的安全问题,1、食品的污染 按食品污染的性质来分，有微生物性污染、化学性污染、放射性污染、寄生虫污染；按食品污染的来源划分有原料污染、加工过程污染、包装污染、运输和贮存污染、销售污染；,2、食源性疾患,食源性疾患是指通过摄食而进入人体的有毒有害物质(包括生物性病原体)所造成的疾病。一般指感染性和中毒性，包括常见的食物中毒、肠道传染病、人畜共患传染病、寄生虫病及化 学性有毒有害物质所引起的疾病。,世界上重大的食源性疾患,水俣病1956年，日本水俣湾附近发现了一种奇怪的病，患者脑中枢神经和末梢神经被侵害 痛痛病痛痛病是40年代发生在日本富山县神通川流域的一种奇病，因为病人患病后全身非常疼痛，终日喊痛不止，因而取名“痛痛病”（亦称骨痛病）。 疯牛病（20世纪80年代初英国用动物尸体制作饲料喂牛，导致80年代中后期英国疯牛病大爆发，已有104人死于新型克雅氏病，13.4万疯牛病患者受害）二恶英（是一类氯代含氧三环芳烃类化合物，约有75个异构体，最毒的是2，3，7，8-四氯代二苯并-二恶英，人类接触二恶英90%通过膳食。在日本发生的米糠油事件和台湾发生的食用油病事件都是采用多氯联苯PCBs作为无火焰介质，管道渗漏污染食用油造成大规模食物中毒）,世界上重大的食源性疾患,大肠杆菌O157美国于1982年发现O157H7引起出血性肠炎暴发,我国于1986年从病人标本中检出O157H7 氯丙醇（酱油水解毛发，肾毒性和潜在致癌作用）黄曲霉素（十万火鸡中毒1960年英国约10万火鸡短期内死亡, 是由于饲喂霉变花生饼粉所致,并从霉变花生饼粉中检出黄曲霉菌）上海食用毛蚶引起甲肝流行、果子狸与SARS、禽类与禽流感（生物安全性问题）,我国近年发生的食品安全问题,1988年1-3月在上海因食用毛蚶引起食源性甲肝的大暴发，涉及30万人，被称为人类史上罕见的甲肝爆发流行；2001年在江苏、安徽等地暴发的肠出血性大肠杆菌O157食物中毒，造成177人死亡，中毒人数超过2万人。三聚氰胺事件，2008年3月-9月各地出现婴幼儿因食用三鹿奶粉而出现肾结石的事件，,造成食源性疾病的主要隐患：,滥用食品添加剂（矿物油、着色剂、甜味剂、防腐剂）滥用化学药品（甲醛、吊白块、烧碱、漂白剂）滥用农药（有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯）滥用兽药（瘦肉精、加蜜红、激素、四环素、金霉素、氯霉素、大环内酯,造成食源性疾病的主要隐患：,掺杂施假（粉条中加入编织带粉、植物油中加入矿物油、桐油、大麻油、火锅汤料加罂粟壳） 食用野生动物的安全性讨论：毛蚶引起甲肝流行、果子狸与SARS、禽类与禽流感（生物安全性问题）,3、食品工程新技术所带来的问题,食品工程新技术多数引用化工、生物以及其他的生产技术领域。对食品卫生有一个认识过程 。比如转基因食品安全问题；食品工程新技术所使用的配剂、介质、添加剂是否对食品卫生质量产生影响等问题。食品工程新技术可能带来很多的食品卫生问题新课题。,什么是转基因食品,从狭义上说，通过基因工程手段将一种或几种外源性基因转移至某种特定生物体（动、植物和微生物等）中，并使其有效地表达出相应的产物（多肽或蛋白质），这样的生物体直接作为食品或以其为原料加工生产的食品就叫作转基因食品。,广义上的转基因食品,采用对生物体本身基因修饰的办法。一个基因经修饰后会改变“模样”，其表达产物与不修饰时不同，在效果上等同于转基因，这是广义上的转基因食品。,卫生部对转基因食品的定义：,按卫生部转基因食品卫生管理办法定义：转基因食品是指利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物、和微生物生产的食品和食品添加剂,转基因作物的食品安全性：,一、转基因食品中的新成分是否有毒。 二、转基因食品中新成分是否会引起过敏反应。 三、转基因技术是否破坏了原来食物的有益成分。 四、转基因食品可能降低牲畜及人类的免疫能力的风险。 五、转基因食品是否会促使细菌产生抗药性。,4、食品标识滥用的问题,食品标识是现代食品不可分割的重要组成部分。各种不同食品的特征及功能主要是通过标识来展示的。因此，食品标识对消费者选择食品的心理影响很大。一些不法的食品生产经营者时常利用食品标识的这一特性，欺骗消费者，使消费者受骗，甚至身心受到伤害。,现代食品 标识的滥用比较严重，主要有以下问题：(1)伪造食品标识。伪造食品，实际上是伪造食品标识，没有伪造的食品标识，也就无法认定伪造食品；(2)夸大食品标识展示的信息，用虚夸的方法展示该食品本不具有的功能或成分；(3)食品标识的内容不符食品卫生法的规定；(4)外文食品标识。进口食品，甚至有些国产食品，利用外文标识，让国人无法辩认。 随着社会的进步，消费者会越来越重视食品标识。,二.食品安全分析技术进展,内容,一.食品安全检测存在的主要问题二.样品前处理技术进展三.分析测试技术进展,一.食品安全检测存在的主要问题,（一） 样品前处理问题；（二）分析方法的高速、高通量问题；（三）方法的高灵敏度、高选择性问题（四）研制更多的多组分多残留同时分析方法（五）待测组分的确认问题（六）建立食品安全检测标准样品体系,（一） 样品前处理问题,1.如何在高基体状况下将微量、痕量待测组分分离出来，既要保证待测组分回收率，又要尽可能分离去除基体杂质，降低分析压力；2.如何将痕量待测组分浓缩、净化；3.研究高速、高效、广谱的样品前处理方法；,（二）分析方法的高速、高通量问题,研制高速、高通量分析方法以满足食品监管大量食品样品需要。美国FDA的多残留检测方法一次制样可同时检测食品中360多种农药残留物，德国可检测325种，日本可以测试260种，加拿大可检测251种。2006年前，我国多残留检测技术国家标准测试的种类不足50种，现在可达300多种。,（三）方法的高灵敏度、高选择性问题,随着日趋严厉的国际卫生标准和国内卫生标准，研制高灵敏度、高选择性的分析方法非常必要。GCMS、LCMS、ICPMS方法的,（四）研制更多的多组分多残留同时分析方法,美国涉及农兽药残留限量标准1万多项，欧盟2万多项，日本5万多项。日本实施的“肯定列表制度”，对农产品中800多种农兽药规定了限量指标，是世界上农兽药残留限量最严格的管理法规。而我国相关的国家标准、行业标准不足500项。需研制更多的多组分多残留同时分析方法。,（六）建立食品安全检测标准样品体系,目前，我国食品安全检测标准样品非常稀少。提高预测紧急突发食品安全质量事件的能力，建立针对新领域、新产品或突发食品安全事件等的应急标准样品研发基地 是迫在眉睫的任务,（二）样品前处理技术进展,1.最常用的提取方法2.现代样品前处理方法,1.最常用的提取方法,索氏提取法 - 最常用的方法，提取效率高，操作简单，但提取时间太长。捣碎法 - 提取效率高，AOAC农残分析方法中，大部分采用捣碎提取法。振荡法 - 样品+提取溶剂放在一带塞容器，置于振荡器上振荡。广泛用于提取食品中的农残成分。浸渍、漂洗法 - 将样品浸渍在提取溶剂中或用提取剂漂洗样品。,常用提取剂,依极性由强到弱顺序排列的常用溶剂 水、乙晴、甲醇、乙酸、乙醇、异丙醇、丙酮、二氧六环、正丁醇、正戊醇、乙酸乙脂、乙醚、硝基甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、正己烷（石油醚）、正庚烷。,先进的样品前处理方法,固相萃取固相微萃取超临界萃取法微波萃取基质固相分散(MSPD)溶剂快速萃取系统,MSPD基质固相分散（Matrix Solid Phase Dispersion）,简介： 基质固相分散（MSPD）与SPE类似，但处理方式有较大差异。它是将样品与适量的填料研磨，混匀成半固态装柱淋洗，淋洗液再经florisil小柱净化，去除极性有机物，净化液上机测定。MSPD集样品均化、组织细胞裂解、提取、净化为一体。避免前处理中样品反复转移造成污染和损失。,基质固相分散技术的适用性,适用于多种食品之检验：如肉类（牛肉，猪肉，鱼肉，鸡肉等）、鱼类、蔬菜、水果（香蕉，苹果，橘子等）及许多种加工食品（包括婴儿食品等）。此方法是液态/液态萃取的改良替代技术，特别是如肉、鱼等 传统上回收率低，再现性差的样本。,MSPD技术所得到 待测杀虫剂回收率,凝胶色谱（GPC）,凝胶色谱法又叫凝胶色谱技术，是六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离分析技术，对高分子物质有很高的分离效果，一个含有各种分子的样品溶液缓慢地流经凝胶色谱柱时，大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布颗粒之间，所以在洗脱时向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等分子的后流出，分子最小的最后流出，这种现象叫分子筛效应。,凝胶色谱法应用,用于净化分离含痕量、超痕量农药残留样品或含油、脂肪等复杂基质样品中的大分子保留目标小分子或收集目标大分子去除小分子杂质，满足EPA3640要求，是适于农产品检测、食品检测、环境检测及生命科学领域，以提高分析的灵敏度与准确性，同时延长色谱柱使用寿命的。,GPC-GCMSPrep-Q,岛津商品化的GPC-GCMS联机,浊点萃取法,浊点萃取法(cloud point extraction，CPE)是近年来出现的一种新兴的液液萃取技术，它不使用挥发性有机溶剂，不影响环境。它以中性表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础，改变实验参数引发相分离，将疏水性物质与亲水性物质分离。目前该法已成功地应用于金属螯合物、生物大分子、有机物的分离与纯化及环境样品的前处理中。,浊点萃取法的一般步骤,浊点萃取法应用实例,1.浊点萃取高效液相色谱法同时测定人尿中的4种抗凝血鼠药 华西黎源倩研究生孟庆玉2.浊点萃取石墨炉原子吸收法测定水中痕量金属 华西张克荣研究生肖宇3.浊点萃取-高效液相色谱法检测牛奶中的六种农药 南京农大王健-色谱2007-6期4.浊点萃取法在农药残留分析中的应用中国农大马立利-农药学学报 2009年2期,浊点萃取法优缺点,优点：操作简便，浓集倍数大，可大幅度提高灵敏度，可克服基体干扰缺点：1常用的表面活性剂在UV区域有很强的背景吸收。2.操作时间较长，从色谱柱上需用几个小时洗脱表面活性剂。表面活性剂的洗脱可能会干扰分析物的测定。,单滴微萃取(SDME),将一滴萃取溶剂悬于常规的GC微量注射器针头尖端，然后浸于样品溶液或者悬于样品顶部空间，使分析物从水相转移至有机相(萃取溶剂)，经一定时间将有机微滴抽回注射器并转移至GC系统进行分析,膜萃取技术,加速溶剂萃取法,1995年, Richter等提出了一种全新的萃取方法加速溶剂萃取法(Accelerated Solvent Extraction,ASE) 。该方法是通过提高温度和增加压力来进行有机溶剂的自动萃取,具有有机溶剂用量少、萃取快速、样品回收率高等突出优点,被美国环保局( EPA ) 推荐为标准方法,ASE是一种在较高温度( 50200 )和较大压力(10. 320. 6 MPa)条件下用溶剂萃取固体或半固体的新颖的样品前处理方法。提高温度能增加溶剂对溶质(被提取物)的溶解能力 液体对溶质的溶解能力远大于气体对溶质的溶解能力。增加压力能提高溶剂的沸点,使溶剂在萃取过程中始终保持液态。,ASE的特点,1.缩短萃取时间传统的索氏萃取需448 h,自动索氏萃取为14 h,超临界流体萃取、微波萃取也需0. 51 h。加速溶剂萃取仅需1220 min；2. 减少溶剂用量,传统的索氏萃取为200 500 mL,自动索氏萃取为50 100 mL,超临界流体萃取为150200 mL, 微波萃取也要消耗25 50 mL。ASE仅需15 mL；3提高萃取效率ASE通过提高温度和增加压力来进行萃取, 增加了溶剂对溶质的溶解能力, 提高了残留检测中的萃取效率和样品的回收率。,Fill with Time (min)solvent0.51,Load cell,Static Extraction5,Purge with12nitrogen,溶剂t,泵,吹扫阀,炉体,氮气瓶,静态阀,收集瓶,萃取池,cycle,Heat and5pressurize,Extract Total (min)ready1218,Flush with0.5fresh solvent,ASE工作流程,溶剂控制器可自动切换4种不同溶剂或混合溶剂进行萃取AutoASE软件可同时控制多台仪器,17401,带有溶剂控制器和计算机控制的ASE,（二）分析测试技术进展,1.分析测试技术进展趋势2.卫生检验常用现代分析技术,Trends in analytical publications on pesticides GC analysis,Trends in analytical publications on pesticides LC analysis,Trends in Analysis of Metals in Waters,关于兽药残留量分析中的检测方法,美国对兽药残留量分析方法定为三级一级：必须采用经过确认的一种或多种分析方法，分析结果具有最高的确认性和可靠性；残留量的测定值必须是有效和肯定的。二级：可采用具有充分可靠性的分析方法，残留量的测定值不具有确证性，但具有相应的准确度和有效性。三级：采用快速并能大量检测样品的筛选分析方法，能鉴别出含有残留物的阳性样品，然后再有一级和二级分析方法进行确认检验。,卫生检验常用现代分析技术,1. 光谱分析技术2. 色谱分析技术3. 质谱分析技术,1.光谱分析技术,光谱分析主要包括分子光谱分析和原子光谱分析两个部分：1. 分子光谱： （1）可见分光光度法 （2）紫外分光光度法 （3）红外分光光度法 （4）荧光分光光度法,1.光谱分析技术,2. 原子光谱分析： （1）原子吸收光谱 （2）原子发射光谱 （3）原子荧光光谱,2. 色谱分析技术,1. 气相色谱分析技术2. 液相色谱分析技术3. 离子色谱分析技术,3. 质谱分析技术,1. 气相色谱-质谱分析技术（GC/MS）2. 液相色谱-质谱分析技术（LC/MS）3. 电感耦合等离子体-质谱分析技术（ICP/MS）,食品中的有机物分析总结,挥发性,极性,亲水性的,疏水性的,挥发的,非挥发性,液相,气相,液相,气相,挥发性有机酸,醛类/酮类,乙二醇,PG,OG,DG,酚类化合物,抗氧化剂,脂肪酸,脂溶性维生素,三甘油三酯,芳香酯,多氯联苯,多环芳烃,C2/C6 烃类化合物,糖类物质的三硅氧烷衍生物,脂肪酸甲酯,食用油,聚合物,单体,醇类化合物,芳香胺,有机农药,磺胺药物,亚硝胺,磷酯类化合物,天然食品色素,黄曲霉素,黄酮类化合物,氨基酸,无机离子,糖类化合物,草甘磷,抗生素,合成食品色素,酶,环氧化合物,表面活性剂,胶,淀粉,合成代谢物,糖醇化合物,卫生检验常用现代分析技术简介,1. GC-MS简介3.ICP-MS 简介4.LC-MS 简介,GC-MS简介,气相色谱-质谱联用技术卫生检验,前沿分析测试技术,是卫生研究的强有力的工具。众所周知，红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱分析技术统称定性分析四大谱。其中，质谱分析可以确定待测物的分子量、分子式。方法的灵敏度和准确度高，可以获得物质大量的内涵信息，因此受到广泛重视。,但是，质谱只能对纯物质定性，对混合组分定性无能为力。气相色谱具有很强的分离能力，在一定的色谱条件下，可以将混合物分离为纯物质。但是，气相色谱依靠保留值定性具有很大程度的不可靠性。基于上述原因，将气相色谱与质谱采用适宜的接口相联结，综合各自优点，诞生了气相色谱-质谱联用仪。,The GC/MS configuration,Inlet SystemGC,Ionsource,MassAnalyzer,Detector,VacuumGauges,Vacuum Manifold,High Vacuum Pump,Backing Pump,Data System,MSElectronics,Transferline,Sample Ionization,四极杆质谱示意图,GC/MS在卫生检验中的应用,1.在食品营养成分分析中的应用 :食品营养成分分析 , 不饱和脂肪酸 ,氨基酸 2.在食品农残及有毒有害物分析中的应用 ,多环芳烃和杂环芳胺 ,3.在食品风味成分分析中的应用 4.在食品掺伪分析中的应用 5.在中毒分析中的应用,6.在水污染方面的应用7.化妆品限用、禁用物质检测8.车间、居室环境、公共场所空气污染检测9.人体生物材料分析（甲醇中毒）10.其他：生命科学、医学、药学,LC-MS技术简介,液质(LC/MS)联用系统的示意图,离子源,离子束聚焦,M/Z分析器,检测器,数据处理,HPLC,LC 接口,质谱图,进样口示意图,四极杆质谱,+,+,+,+,+,+,Main RF,Low Amplitude Dipole Field (1/3 Frequency of the Main RF),Conversion Dynode,Electron Multiplier,Shutter,Optimized Asymptote Angle,Octapole,Ring,多极离子阱质谱,液-质系统(LC/MS)示意图,分析技术的相对适用范围,分子量,分析物的极性,电喷雾(ESI),GC/MS,大气压化学电离源(APCI),1000,100,000,10,000,非极性,极性,极性农药及兽残化和物,LC/MS存在的问题,1.谱库问题。目前还没有建立像GC/MS一样的标准谱库；2.接口技术需进一步发展；3.比GC/MS更高的基线噪声；4.更加依赖技术人员的知识和技术水平，需要高度专业化的技术人才；5.较高的维持费用,LC/MS的应用前景,1.农药残留检测、兽药残留检测；比如抗生素四环素、磺胺；2.毒物分析：鼠药溴敌隆、大隆、氨基甲酸酯类农药中毒、麻醉品分析，比如巴比妥类，安定等3. 滥用添加剂分析：比如瘦肉精、加密红、过氧化苯甲酰等4. 进口食品中的受控制化合物的检测；,5.水体有机物污染监测；比如南极水环境调查、太湖水质调查、环境激素检测等；6. 兴奋剂检测。比如性激素；7. 新产品开发。比如生物杀虫剂研发；8.毒品/滥用药物、毒物、毒素、爆炸物,9.生命科学：生物大分子鉴定：蛋白质/多肽/DNA分子量和纯度测定、蛋白质/多肽序列测定、蛋白质修饰/转译（磷酸化位点分析、糖基位点分析、双硫键，半胱氨酸数目及自由巯基数测定、甲基化位点、硫酸化位点、 乙酰化位点）、生物大分子间相互作用（蛋白质与蛋白质、蛋白质与其它生物大分子）、药物靶点等。,10.其他：药代动力学、中西药新药开发、药物机理、活性筛选、药剂学、中草药研究等；临床医学：新生儿遗传疾病筛选（PKU、MCAD等四十种左右）；新生儿性激素变异的检测、男女激素的监测、抗排异药物的检测、血红蛋白变异检测、药物剂量监测、药物相互作用监测、毒物学及法医学和环境样品测定：、商检及检疫：商品及；石化行业：化合物或产品配方的研究等；,ICP-MS 简介,ICP-MS（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）即电感耦合等离子体质谱。被称为当代分析技术最激动人心的发展。是当代元素分析的终极发展方向。,ICP-MS技术是80年代发展起来的新的分析测试技术。它以独特的接口技术将ICP的高温（7000K）电离特性与四极杆质谱计的灵敏快速扫描的优点相结合而形成一种新型的元素和同位素分析技术。,ICP-MS分析特性,可同时检测周期表上几乎所有元素最低的检出限 (低至ppq级)最宽的线性动态范围可直接检测从ppq到1000ppm谱线最简单，干扰最小需要样品量最低 (uL至mL), 分析速度最快(1-3分钟/样品),该技术提供了极低的检出限、极宽的动态线性范围、谱线简单、干扰少、分析精密度高、分析速度快以及可提供同位素信息等分析特性。,自1984年第一台商品仪器问世以来，这项技术已从最初在地质科学研究的应用迅速发展到广泛应用于环境、生物、医学、半导体、冶金、石油、核材料分析等领域。,A Brief Review of Units,VG PQ ExCell 仪器检出限,ICP-MS分析模式（5种模式）,检测模式最灵活多样1.定性：通过元素离子的荷质比进行指纹式定性分析2.半定量分析：1分钟内通过质谱全扫描测定所有元素的近似浓度， 不需要标准溶液，多数元素测定误差小于20%