食品安全检测技术演示文稿

食品安全检测技术演示文稿第一页，共六十七页。优选食品安全检测技术第二页，共六十七页。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。第三页，共六十七页。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。第四页，共六十七页。第五页，共六十七页。二、气相色谱法（GC）

气相色谱（gaschromatography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。第六页，共六十七页。第七页，共六十七页。安捷伦气相色谱仪6890N第八页，共六十七页。气相色谱的组成和工作流程第九页，共六十七页。第十页，共六十七页。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第十一页，共六十七页。三、高效液相色谱法

高效液相色谱法(highperformanceliquidchromatography，

HPLC)是指流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。第十二页，共六十七页。高效液相色谱的组成和工作流程第十三页，共六十七页。第十四页，共六十七页。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药残留检测。第十五页，共六十七页。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十六页，共六十七页。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。第十七页，共六十七页。第十八页，共六十七页。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柱。第十九页，共六十七页。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。第二十页，共六十七页。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。第二十一页，共六十七页。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。第二十二页，共六十七页。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：

①GC-MS方法定性参数增加，定性远比GC方法可靠。②GC-MS方法灵敏度却远高于GC方法。③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④气质联用仪的定量精度优于气相色谱仪。⑤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。第二十三页，共六十七页。第二十四页，共六十七页。四、GC-MS联用仪器的分类GC-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。第二十五页，共六十七页。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二十六页，共六十七页。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。第二十七页，共六十七页。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。第二十八页，共六十七页。LC-MS在食品污染物检测中的应用

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二十九页，共六十七页。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，所以称之为生物芯片技术。第三十页，共六十七页。第三十一页，共六十七页。一、生物芯片分析步骤

第三十二页，共六十七页。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、变形杆菌及铜绿假单胞菌等）。第三十三页，共六十七页。基因芯片与传统方法相比其先进性①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;②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;③特异性强、敏感性高，可以检测水中常见的致病菌。第三十四页，共六十七页。三、基因芯片检测致病菌的特点①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）②芯片技术可以对大量样品进行“并行”检测。③在基因芯片分析中可以采用荧光对样品进行标记。④反应体积小，降低了试剂的消耗。⑤反应物在单位体积内浓度高，反应快，缩短检测时间。⑥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。⑦基因芯片可以完全实现自动化及快速检测。第三十五页，共六十七页。四、基因芯片技术检测致病微生物存在的问题1.基因序列信息缺乏2.基因及基因芯片技术专利的限制3.相关技术亟须改进与提高4.检测费用过高基因芯片技术是一项多学科交叉、基础研究与应用开发研究密切结合的技术，必须依靠各相关学科科学家的鼎力合作才能取得突破。基因芯片技术本身面临许多问题需要解决。第三十六页，共六十七页。五、基因芯片技术的发展前景基因芯片技术一经出现就受到各领域的高度重视，并迅速在生命科学领域、医药卫生领域，尤其是食品安全领域得到快速发展。沙门菌、李斯特菌、大肠杆菌O157等致病菌已成为危害食品安全及消费者健康的主要病原菌。快速而准确地检测这些致病菌是确保食品安全的首要任务，而基因芯片技术则为快速检测这些致病菌提供了广阔的应用前景目前，以生物芯片技术为核心的相关产业在全球迅速崛起，国际上已有数百家公司在做相关研究与开发。基因芯片从实验室走向工业化第三十七页，共六十七页。POTOMAC

渗滤式蛋白芯片的设计第三十八页，共六十七页。将应用物品先准备好。检测实例第三十九页，共六十七页。在晶片盒視窗內滴加3滴試劑A，必要時用手輕晃晶片，使膜表面完全浸濕。第四十页，共六十七页。待完全滲入後，室溫放置1分鐘，加待檢样品100μl。第四十一页，共六十七页。待血清完全滲入後，再滴加6滴試劑B。第四十二页，共六十七页。待試劑C完全滲入後，最後滴加6滴試劑D。第四十三页，共六十七页。反應完畢後0.5小時內，將晶片放入晶片閱讀系統進行閱讀分析。第四十四页，共六十七页。大淵的PBT-X2-02型生物芯片識別儀器組成。第四十五页，共六十七页。第五节生物传感器检测技术生物传感器的基本原理生物传感器是由固定化的具有分子识别功能的生物材料、换能器和信号处理放大装置组成的分析工具或系统。第四十六页，共六十七页。生物传感器的结构一般有两个主要组成部分:其一是生物分子识别元件(感受器)，是具有分子识别能力的生物活性物质(如组织切片、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸、有机物分子等);其二是信号转换器(换能器)，主要有电化学电极(如电位、电流的测量)、光学检测元件、热敏电阻、场效应晶体管等。当待测物与分子识别元件特异性结合后，所产生的复合物(或光、热等)通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等，从而达到分析检测的目第四十七页，共六十七页。换能器（Transducer）感受器（Receptor）测量信号（MeasurableSignal）=分析物（Analyte）溶液（Solution）选择性膜（Thinselectivemembrane）识别元件（RECOGNITION）生物传感器工作机理第四十八页，共六十七页。生物传感器按生物分子识别元件敏感物质分类

第四十九页，共六十七页。一、生物传感器的分类(1)根据传感器输出信号的产生方式可分为生物亲和型传感器、代谢型生物传感器和催化型生物传感器。(2)根据生物传感器中生物分子识别元件的敏感性物质可分为酶传感器、微生物传感器、组织传感器、基因传感器、免疫传感器等。(3)依据生物传感器的信号转换器可分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器、测声型生物传感器等。第五十页，共六十七页。生物传感器在食品污染物检测中的应用

1.农药和抗生素残留分析检测

(1)农药残留的生物传感器检测目前，有机磷农药中的马拉松、甲基马拉松、速效磷、久效磷和百治磷等，以及氨基甲醋类农药中的滴灭威、西维因、灭虫多和残杀威等农药在食品中残留量的生物传感器检测都有相应的研究报道。

(2)抗生素残留分析2.生物传感器在食品添加剂检测3.生物传感器在食品微生物污染检测食品中常见沙门菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌、产气英膜梭菌和蜡样芽抱杆菌等目前都可用光纤生物传感器、免疫生物传感器和DNA生物传感器进行检测。4.生物传感器在食品生物毒素污染检测

细菌和真菌毒素的检测第五十一页，共六十七页。三、生物传感器的发展趋势1.开发新材料2.采用新工艺3.研究多功能集成传感器4.研究智能型传感器5.研究仿生传感器由于生物传感器具有方便、快捷、选择性高、可用于复杂体系等突出的优越性，它在分析仪器市场中所占的份额越来越大，并已开始大量取代相同领域内的其他分析仪器。第五十二页，共六十七页。快速葡萄糖(glucose)分析仪生物传感器应用举例第五十三页，共六十七页。德国研发的环境废水BOD分析仪第五十四页，共六十七页。一种血糖乳酸自动分析仪第五十五页，共六十七页。第六节酶联免疫(ELISA)吸附测定免疫酶技术(ELISA)是将抗原一抗体反应的特异性与酶的高效催化作用有机结合的一种方法。它以酶作为标记物，与抗体或抗原连接，与相应的抗原或抗体作用后，通过底物的颜色反应做抗

原一抗体的定性和定量。目前应用最多的免疫酶技术是酶联免疫吸附测定(ELISA)，它是使抗原或抗体吸附于固相载体，使随后进行的抗原、抗体反应均在载体表面进行，从而简化了分离步骤，提高了灵敏度，既可检测抗原，也可检测抗体。第五十六页，共六十七页。一、酶联免疫吸附测定原理以间接法测定抗体为例简要说明其原理:利用聚苯乙烯微量反应板作为固相免疫吸附剂，吸附抗原，使之固定化，此过程称之为包被。之后加待测抗体，再加相应的酶标记抗抗体进行两次抗原-抗体的特异性免疫反应，生成抗原-抗体-酶标记抗抗体复合物。最后加入酶的底物，进行酶促反应，生成有色产物，待测抗体的量与有色产物的颜色成正比，用特定波长测定产物的光吸收值即可得到待测抗体的量。第五十七页，共六十七页。第五十八页，共六十七页。第五十九页，共六十七页。DNM-9602G酶标分析仪DNM-9602标配酶标分析仪

DNM-9602A酶标分析仪几种酶标分析仪第六十页，共六十七页。二、酶免疫测定法的特点酶免疫测定法是利用抗原一抗体的免疫学反应的实验技术，具有高度特异性，要求参加反应的抗原和抗体纯度高，消除非特异性反应和假阳性反应，避免交叉反应，去除内源性酶活性等。酶免疫测定法是利用抗原抗体的初级免疫学反应和酶的高效催化底物反应的特点，具有生物放大作用，所以反应灵敏，可检出浓度在纳克级水平。酶免疫测定法中所使用的试剂都比较稳定，按照一定的实验程序进行测定，实验结果重复性较好，有较高的准确性。酶免疫测定法成本低，操作简便，可同时快速测定多个样品，不需要特殊的仪器设备。第六十一页，共六十七页。三、几