有害残留物的快速检测技术研究蒲万福_

1、本 科 生 毕 业 设 计 (论 文)题目：有害残留物快速检测技术研究教学单位_化学与环境保护工程学院 姓 名 _ _ 一样_学 号 _ 一样 年 级 _专 业 _ _ 有意义_指导教师 _ 职 称 _ 副教授 2011年5月6日有害残留物快速检测技术研究哈哈哈（西南民族大学 四川成都 610041）摘要：在农场品生产与加工中，由于人们的不正确使用化学药剂等导致农场品和食品受到污染，农场品和食品中的残留物严重威胁着人身健康。综述有害微生物、化学污染物的快速检测方法及仪器的研究进展，展望了现场快速分析方法，仪器发展和市场需求。关键词：农产品；有毒有害残留物；快速检测Noxious residue

2、 fast detection techniques researchPuWanFuChengdu sichuan province southwest national university (610041)Abstract: in farm goods production and processing, because peoples incorrect use chemicals as contributing to the farm product and food contaminated, farm product and food in a serious threat to

3、human health residues. Review harmful organisms, chemical contaminants fast detection methods and research progress of instrument, and prospects the scene fast analysis method, instrument development and market demand.Keywords: agricultural products; Toxic or harmful residue; Fast detection.目 录引言41农

4、药残留快速检测样本预处理现状及进展41.1 样本预处理技术现状（简介补写）41.2仪器分析技术在农药残留快速检测样本预处理方面的进展4121 固相萃取(SPE)技术和微固项萃取(SPME)技术4122 超临界流体萃取5123 基质固相分散技术52.有害微生物快速检测52.1免疫亲和技术62.2酶联免疫法62.3ATP生物发光法【6】62.4 LAMP方法【7】73化学污染物残留快速检测7（应简介化学污染物残留分类，对人体健康影响，检测的重要性）错误！未定义书签。31 有毒有害元素的快速检测832 农药残留快速检测833 兽药残留快速检测934 添加剂和有害化学品残留物的快速检测95结论与展望1

5、05.1结论105.2展望10参考文献11致谢1313- -西南民族大学本科毕业论文引言农产品和食品是否安全是一个全球性的问题，由于农业中不适当使用化肥、农药使得人类赖以生存的土壤、水体等环境遭受到了严重的污染，并呈加剧趋势。环境污染造成生态环境恶化和农产品品质下降，会严重影响人体健康 。随着农产品和食品生产中新技术、新原料和新产品的采用，造成了农产品和食品污染的问题日趋复杂化，而且我国经常发生农产品和食品生产流通环节中的诸多污染事件。农产品和食品安全检测监督是解决问题方法的重要措施之一。开展有害残留物快速检测技术研究对于保障农产品质量、污染环境修复基准研究具有重要的理论和现实意义通常农产品和

6、食品中有毒有害污染物的检测速度慢，不但需要贵重仪器和专业实验人员，而且大都在实验室中进行，难以实现现场快速检测。所以准确、快速、便携和简便的现场检测仪器和设备是目前市场迫切需要的。随着经济的发展和人民生活水平的不断改善，人们对环境质量的要求不断提高，待测环境样品量迅速增加，传统的检测技术已无法满足这种需求，因此，环境有害残留物的快速检测技术应运而生快速检测技术与传统检测技术相比，虽然对环境有害残留物的检测只能定性(或半定量)，灵敏度和准确性也低于传统检测技术，然而，快速检测技术所具有的方便、快速、经济的优点，非常适合现场检测。本文综述了国内外用于现场快速检测的方法、技术及仪器。1农药残留快速检

7、测样本预处理现状及进展1.1 样本预处理技术现状仪器分析技术中的色谱技术被认为是经典、最常用的农药残留检测技术，多用气相色谱仪、液相色谱仪、气质联用、液质联用等色谱技术。传统的色谱技术检测时间长、成本高，近几年，在预处理技术和检测技术的研究，使色谱技术在快速检测方面获得巨大的突破1.2仪器分析技术在农药残留快速检测样本预处理方面的进展121 固相萃取(SPE)技术和微固项萃取(SPME)技术 【1】固相萃取技术，是根据吸附剂对流经的物质吸附能力不同进行净化、浓缩。通常使用固相结合相(S0lid bond phase)，即在硅胶的未反应硅醇基上接上各种官能团，通常有非极性(C6-C18)(反相色

8、谱)、极性(正相色谱)、离子交换三种。如C18小柱，可以吸附高分子量的非极性干扰物质，特别适用于低脂类果树蔬菜的净化。可进行：选择性淋洗，将农药先淋洗下来，强保留的杂质留下；选择性洗脱，溶剂强度可使弱保留杂质先洗脱，使农药保留。微固相萃取技术是在固相萃取技术上发展起来的，其原理与固相萃取基本相同，具有简单快速、污染少、处理后样品干扰少、安全等优点。122 超临界流体萃取 【2】超临界流体萃取是利用某些物质(或溶剂)在临界点以上所具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一种新的分离技术。所谓超临界流体是物质处在临界温度和临界压力之上的状态，介于气态和液态之间，兼有气体和液体的某些物理性状，如类似于液

9、体具有较大的密度和溶解度，类似于气体具有较强的穿透能力，称为超临界流体或高密度气体。超临界流体萃取就是通过温度和压力的调节来控制其溶解能力的。其优点是前处理时间短，节省费用，萃取彻底，可进行热敏感样本及痕量样本的萃取，基本解决了溶剂对环境的影响。这是目前发展最快的分析技术，应用前景非常光明。123 基质固相分散技术 【MSPD】【2】基质固相分散技术的原理就是将样品和基质直接混匀，研磨成半流体状，装柱，选择合适的溶液淋洗。MSPD对提取、净化等前处理步骤一步完成，可以有效地避免待测物的流失，提高检测速度。另外还有液液分配法(LLE)、分子印迹受体合成技术等。2.有害微生物快速检测农产品微生物污

10、染包括：病原菌毒素类、真菌毒素类、海藻毒素类。致病病原菌：包括真菌、细菌、病毒或其它低等生物，它们是一大类具有生命的物质，一旦环境条件合适，就会大量繁殖。其中对食物安全威胁最大的是沙门氏杆菌。现在发现有越来越多的病原菌可以污染食品。如甲肝病毒，0157出血性大肠埃氏茵，禽流感病毒，疯牛病病原物均引起过人类食物污染的重大事件。真菌毒素类：是一类天然污染物，主要由于农产品储存不当引起的。目前已知的主要有四类：黄曲霉毒素类，镰刀菌毒素类，青霉菌和曲霉菌毒素类。海藻毒素类：在水圈特别是海洋中生活近百种藻类，主要是双鞭毛藻、硅藻和蓝藻，能分泌一些毒素并对水产品或海产品造成污染，进而威胁食物安全。特别是这

11、些藻类大量繁殖形成“赤潮时能产生多种毒素(健忘毒素、腹泻毒素、神经毒素麻痹毒素)污染水生贝壳类动物。综上所述，开展环境中有害微生物的检测是十分重要的。【3-5】我国微生物快速检测技术主要有免疫亲和技术和酶联免疫法以及ATP生物发光法、LAMP方法。2.1免疫亲和技术乳胶凝集反应-乳胶凝集反应是利用抗原与抗体特异性结合的特性，加上人工大分子的乳胶颗粒而发生肉眼可见的凝集反应。Aureus Test用于食品样品中金黄色葡萄球菌的检测，该试剂盒中含有对免疫抗蛋白A Ig 和鞭毛蛋白敏感的聚苯乙烯乳胶粒子，因细菌蛋白A和Ig G结合，凝聚酶和鞭毛抗原结合，所以当含有金黄色葡萄球菌的样品悬浮液加入含乳胶

12、粒子的试剂盒中时1 min内将产生凝集反应。该法的灵敏度和特异性均较高。2.2酶联免疫法ELISA是把抗原抗体免疫反应的特异性和酶的高效催化作用有机地结合起来的一种检测技术，它既可测抗原，也可测抗体。ELISA用固相载体吸附抗体(抗原)，加待测抗原(抗体)，再与相应的酶标记抗体(抗原)进行抗原抗体的特异免疫反应，生成抗体（抗原)一待测抗原(抗体)酶标记抗体(抗原)的复合物，最后再与该酶的底物反应生成有色产物，通过定性或定量分析有色产物量即可确定样品中待测物质含量。2.3ATP生物发光法【6】ATP生物发光技术的原理是荧光素酶(Firefly Luciferase)以D荧光素(DLucifin)

13、、三磷酸腺苷(ATP)和氧气为底物，在Mg2+存在时，将化学能转化为光能，发出光量子。ATP既是荧光素酶催化发光的必需底物，又是所有生物生命活动的能量来源。在荧光素酶催化的发光反应中，ATP在一定的浓度范围内，其浓度与发光强度呈线性关系。研究表明，各生长期的细菌均有较恒定水平的ATP含量，因此，提取细菌的ATP，利用生物发光法测出ATP含量后，即可推算出样品中的含菌量，整个过程仅为十几min。由于生物发光法无需培养过程，操作简便、灵敏度高，在短时间内即可得到检测结果，因此具有其它微生物检测方法无可比拟的优势。2.4 LAMP方法【7】LAMP方法的特点是针对靶基因的6个区域设计4种特异引物，利

14、用一种链置换DNA聚合酶(BstDNApolymerase)在恒温条件(6065o C)下保温几十分钟，即可完成核酸扩增，根据反应物磷酸镁沉淀的浊度进行判断是否发生反应。短时问扩增效率可达到106 l010 个拷贝。不需要模板的热变性、长时间温度循环、繁琐的电泳、紫外观察等过程。在食品微生物检测及其他领域的实际应用中表现出灵敏度高、速度快、特异性强、简便、高效等特点。为食品检测技术的发展提供了有力的技术支持。在食品卫生质量检验、临床疾病诊断及微阵列基因片的开发等领域具有广阔的应用前景 。开发相应的诊断试剂盒，LAMP方法将有望成为简易的常规检测手段。3化学污染物残留快速检测化学污染物的残留主要

15、是重金属、农药和兽药及亚硝酸盐。在过去20年来，我国农业生产普遍存在着以农产品增产、高产为目标，注重农业投入的产量效应，忽视环境效应的倾向。改革开放以来，随着农业集约化水平的提高，农业加大投入，农业生产取得了突破性进展，解决了温饱问题。但随着工业快速发展，农业集约化水平的提高，化肥、农药等农用化学品的大量投入，农业环境污染日趋严重，生态环境质量退化、农产品安全性的问题正日益严重地暴露出来了。在大田作物中，农产品的主要污染物为重金属类，其中以铅、镉、汞、铜最为突出。茶叶及粮食作物中有机氯、有机磷和菊酯类农药残留较普遍；人乳中六六六和DDT含量也有一定的检出率。在经济利益的驱使下，一些国家明令禁止

16、使用或规定了使用范围的药物被广泛使用于实际生产中，造成严重后果。近年来，疯牛病、口蹄疫、禽流感等重大食品安全事件的爆发和流行已经对世界各国经济和社会发展产生了不利的影响。现已发现许多药物具有致畸、致癌、致突变作用，如雌激素、硝基呋喃类和喹嗯啉类等已被证明具有致癌作用。蔬菜中硝酸盐及亚硝酸盐超标也十分严重。硝酸盐在农产品中污染成为潜在危险的“化学定时炸弹”，为保证消费者健康，我国在食品添加剂标准中规定了二氧化硫类物质在食品中的使用范围、使用量及允许最大残留量。如硫磺只限于熏蒸蜜饯、干果、干菜、粉丝和食糖；低亚硫酸钠可用于蜜饯、干果、干菜、粉丝、葡萄糖、食糖、冰糖、饴糖、果糖、液体葡萄糖、竹笋、蘑

17、菇及蘑菇罐头，最大使用量为0.409kg；二氧化硫可用于葡萄酒、果酒等，最大使用量不应超过0.259kg。竹笋、蜜饯、蘑菇及蘑菇罐头、葡萄、葡萄酒和果酒等二氧化硫残留量均不得超过0.059kg。饼干、食糖和粉丝残留量不得超过0.1kg。联合国粮农组织和世界卫生组织联合食品添加剂专家委员会对二氧化硫类物质作为食品添加剂的危险性评估为：二氧化硫的日容许摄入量为0.7mgkg体重，即一个60kg体重的成人，每天二氧化硫的摄入量不超过42mg。【8】由此可看出，对我国农场品中化学污染物残留的检测是十分的重要的。31 有毒有害元素的快速检测 食品中的有害元素砷、汞、铅、铬、镉快速检测技术不断地出现，其中

18、原子荧光光谱仪是我国的标准检测方法，是我国科技工作者研发的一种高效、灵敏快速的有害元素污染物分析仪器。酶抑制法测定重金属的基本原理就是重金属离子与形成酶活性中心的巯基或甲巯基结合后，改变了酶活性中心的结构与性质，引起酶活力下降，从而使底物一酶系统中的显色剂颜色、pH、电导率和吸光度等发生变化，这些变化可以直接通过肉眼或借助于电信号、光信号等加以区别。与传统的重金属分析方法相比，酶抑制法具有快速、简便、对所分析的样品需要量少等优点；使用传感器件还能放大重金属离子对酶的抑制效应，从而大幅度提高检测灵敏度；此外，重金属对酶的抑制效应往往与它们的生物毒性相关因此酶抑制法还可用于对污染环境重金属的风险评

19、价。【9-10】Pirutoiu等成功地检测了污染环境中痕量Hg 浓度，他们将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶联合固定在可控微孔玻璃珠(CPG)上，耦联了带有连续流测温传感器的FIA系统来跟踪酶的活性变化。Hg 抑制酶的活性，使葡萄糖氧化酶-过氧化氢酶的反应减弱，对应于100 的酶活性给出一个温度变化，用热敏传感器进行测定，这可在58O tagL的浓度范围内检测Hg ，并且测定一个样品只需26 min【11】32 农药残留快速检测我国常用的方法：活体检测法、化学检测法、酶抑制法、免疫分析法、仪器分析法等法。酶抑制法测定有机磷农药残留是根据有机磷农药的毒性对酶分解底物的抑制作用进行的。我国常采用胆碱酯酶

20、抑制的生物化学技术用于检测有机磷和氨基甲酸酯类农药。目前国内市场上应用较多的是农药速测卡和农药速测光度计。国内外已研究出多种方法，如速测卡法、速测片法和农药残毒光度计法。农药残留快速检测方法中主要采用的技术是免疫分析技术、生物化学技术和生物传感器技术。目前对于免疫分析技术在农药快速检测的应用研究十分活跃，国外已研制出有机磷类、氨基甲酸酯类、硫代氨基甲酸酯类、有机氯类、三嗪类、拟除虫菊酯类和酰胺类等几十种农药的酶免疫检测试剂盒【12】 。这些试剂盒检测灵敏度高，检测快速(一次测样只需10分钟)，成本低，使用简便，安全可靠，操作人员不需特殊培训，样品不需净化，若配备小型光度计，在一小时内即可同时完

21、成20多个样品的检测，其可信度可达95以上。美国环保总署和农业部食品检验司已制定了农药残留免疫学检验商品试剂盒评定和认可标准。由于上述试剂盒价格较高，目前在国内尚不能普及应用。国内对该试剂盒研制起步较晚，商品化产品较少。33 兽药残留快速检测兽药残留包括抗生素和盐酸克伦特罗(瘦肉精)等。其中抗生素包括D-内酰胺类、磺氨类、四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类和氯霉素类共六大类50余种。用于抗生素残留的快速检测方法主要有酶联免疫吸附检测法(ELISA)、放射免疫检测法、免疫传感器和生物芯片等方法。“瘦肉精”又称盐酸克伦特罗，属于D一兴奋剂类药物是一种白色或类白色的结晶粉末，猪食用后在代谢过程中能够促

22、进蛋白质合成，加速脂肪的转化和分解，提高猪肉的瘦肉率。含有“瘦肉精”的猪肉如果被人食用后，发生急性中毒会表现出心悸，面颈、四肢肌肉颤动，手抖甚至不能站立，头晕、乏力等症状【13-17】。ELISA检测试剂盒可以用于特异性检出(氨基二甲基嘧啶基苯磺酰胺)或者一群相关的复合物(磺胺类药物)。一个检测试剂盒可以用来检测很多样品，而且不需要精密的仪器，在很短的时间内得到精确的检测结果。E L I S A检测试剂盒对肉品中的泰乐菌素和四环素类、氯霉素类、硝基咪唑、磺胺类药物，镇定药物的检测起到了很好的效果。34 添加剂和有害化学品残留物的快速检测虽然国外某些发达国家对食品添加剂和有害化学品的管理比我国先

23、进很多，但是也发生过疯牛病，二恶英，禽流感等恶性食品安全事故。目前国外农产品和食品安全基础管理设施和管理水平远远高于我国，有关食品安全的相关法律法规趋于完善，市场已经完全规范化运作。我国目前经常发生在生产流通等环节中的诸多食品安全问题，相关检测大都在实验室进行，所以我国应加强这个方面的研究力度，确保我国的食品安全。德国默克公司研制开发出用于现场质量控制检测的反射式食品测试仪，通过滤纸条显色后，在反射式光度计上可检测出50种参数。我国农产品中化学有害物质和食品中添加剂的快速检测大都采用比色法，通过试纸或试管中被检测样品的溶液颜色变化实现样品定性或定量检测，如食品中砷、汞、氰化物、氟化物、加碘盐中

24、碘、食用油中非食用油、酸价和过氧化值、食品中亚硝酸盐、双氧水、甲醛和吊白块等。这些方法虽然快速，操作简便，但由于未经过样品前处理，干扰大，难以定量测定，实现对大多数农产品和食品的初筛均较困难。我国以研发出能在30分钟内现场测定农产品和食品中亚硝酸盐、硝酸盐、二氧化硫、甲醛检测的仪器及其相关技术、检测结果与国标法符合率达95，已经投入使用。【18-21】5结论与展望5.1结论有害残留物快速检测技术都各自表现出很多优点，但也还存在着不足，需要国内外研究者不断地完善和改进现有的检测技术。同时，建立更灵敏、更有效、更可靠、更简便的有害残留物检测技术也是保证食品安全的迫切需求和食品快速检测技术的发展趋势

25、5.2展望现场快速检测方法与国家标准方法和仪器法相比具有操作简单、快速的优点，但由于大多数快速检测方法在食品样品前处理，操作规范性方面尚存在共性的不足，目前还只能作为快速筛选的手段而不能作为最终诊断的依据，兼具快速和准确两大优点是快速检测方法追求的目标。目前的食品现场快速检测主要呈现四大趋势：(1)由于高新技术的应用，检测能力不断提高，检测灵敏度越来越高 (2)检测速度不断加快，智能化芯片和高速电子器件与检测器的使用，使食品安全检测周期大大缩短；(3)选择性不断提高，高效分离分段、各种化学和生物选择性传感器的使用，使在复杂混合体中直接进行污染物选择性测定成为可能；(4)由于微电子技术、生物传感

26、器、智能制造技术的应用，检测仪器向小型化、便携化方向发展，使实时、现场、动态、快速检测正在成为现实。针对我国的特殊国情，目前我国基层单位很多速测技术的应用还只处于定性或半定量水平，易用型的小型化仪器的应用是目前和今后快速检测技术的发展趋势。另外食品样品复杂多样，前处理烦琐费时，建立快速检测方法同时进一步完善样品的前处理方法，研制适合的小型前处理装置，对于缩短现场快速测定时间及提高测定的准确性具有重要的意义。参考文献【1】 黎其万，等农药残留免疫分析方法及其在应用研究进展西南农业学报，2004，17(2)：248252【2】 吴俐勤，等固相萃取技术在农药残留测定中的应用农药科学与管理，1999增

27、刊：18250【3】 McLaughlm，MJ.，parker ,DRand Clarke，JM，Metal and micronutrientsfood safety issuesField Crop Research,1999，60：143-163【4】 Yang XE and Roemheld V physiological of agricultural development：a case study from the Green Revolution state of Havana ,India Agriculture，Ecosystems and Environment,2000

28、，82(1)：97-103【5】Singh RB Environmental consequences of agricultural development：a case study from the Green Revolution state of Haryana，India Agriculture，Ecosystems and Environment，2000，82(1)：97-103【6】 张菊梅，吴清平，李程思，等生物发光法微生物快速检测试剂的性质及其影响因素研究微生物学通报，2006，33(3)：3641【7】中国水产2010年第8期【8】 王丽丽,纪淑娟,李顺.食品中二氧化硫及亚硫酸盐的作用与检测方法J.食品与药品,2007,9(02A):64-66【9】 郭银燕，蒋树中，刘维华快速消解-原子荧光法测定食品中汞职业与健康，2001，1(17)：67-67【10】