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监控全供应链,确保食品安全

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----食品监控检测分析技术,确保食品安全可靠
2018-04-19 10:47
来源:实验与分析
Ute Hofmann & Jan Scholz
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  世界卫生组织报道:每年,约有6亿人食用受到污染的食品。对致病因、重金属检验分析和食品安全做出了重大贡献。因此,需要在食品生产、流通的诸多环节做好质量监控:对于生产者、批发商、销售商、本地以及国际物流运输商来说,食品储存方式方法和存储时间长短同样对食品质量具有重大影响。

土壤样本在Plasma Quant PQ 9000 Elite电感耦合

图1 土壤样本在Plasma Quant PQ 9000 Elite电感耦合等离子体发射光谱仪硝酸/氯化钠检测中能够获得高分辨率图像:砷(50 μg/kg),镉(15 μg/kg),镍(50 μg/kg)

  目前,食品质量控制策略不仅局限于对食品的检验分析,还包括食品生产过程中肥料和饲料组成成分的检验控制以及对食品包装材料的检验,这些环节都是从土壤质量评估开始。在食品整个生产过程中,应保证原产地和质量具有完整、符合国际、国家标准的检验记录。除有毒和有害重金属成分、必要的微量元素测定和总量元素检测之外,国家实验室和私人实验室中,分子生物学的检测分析同样变得越来越重要。因为,除了要检验分析致病性污染,还要提供商品真伪的证明。下面将从农业、渔业、畜牧业和食品监控领域中选择出几项应用实例说明Analytik Jena公司检测分析仪的应用潜力。

  对于土壤、化肥和饲料的监控

  土壤中样本、化肥、饲料的化学成分检验已成为现代化农业必不可少的组成部分。一方面,组成成分和总体参数的准确测定为营养物质分布提供了总体信息;在农作物生产过程中,能够有针对性的进行施肥,确保农作物的最佳生长方式;另一方面,能够对土壤农业可用性进行评估,例如,对土壤中的有毒有害元素砷、铅和汞含量极限值做出评估。土壤和化肥中的有机碳含量同样是一项重要的检测参数,生物降解产生的有机酸很容易与重金属进行络合,提高其渗入地下水和地面水的能力。微生物的生物量以及溶解的有机碳含量检测同样对评判特种土壤耕地意义重大。除需要检测有机结合的碳和氮之外,在饲料监控过程中,仍有30多种膳食元素需要做常规检测。除此之外,典型的有毒有害元素,例如,铅、镉、铝和钡等在饲料监控检验分析过程中占据十分重要的地位。

  对于样本量适中、需要检测元素种类数量较少的实验室来讲,AAS原子吸收分光光度法仍像从前一样,是具有成本效益的实验室检测方法,需要将火焰—石墨炉一体化技术相结合,例如,将Zeenit 700火焰—石墨炉与contraa 800全能型原子吸收光谱分析仪相结合,借助于现代化塞曼修正和连续光源技术,提供性能强大的ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱法,产生安全稳健的替代解决方案。ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱法的特点是具有宽泛的线性工作范围,允许同时对微量杂质进行测定,例如,硒和典型的微量元素与铁、钠、锌等,使检测过程具有较高的重复精度、检测极限值与更高的样本通量。

  ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱技术的新颖之处在于它能够运用Quant PQ 9000 Elite电感耦合等离子体发射光谱仪:其独特的光谱分辨率能够明显降低外界对光谱的干扰,从而提高验出能力(参见图1)。在对土壤和化肥的总无机碳TIC、总有机碳TOC以及总碳TC的检验过程中,能够使用Multi-EA 4000型元素分析仪(参见表1)。

  对氮磷钾比例、肥料中其它基本元素的检测同样是保证特定农作物获得最佳混合肥的重要保证,但是,肥料是有毒有害重金属元素的潜在来源。

  当利用TOC/TN分析仪对熏蒸和未熏蒸的样本在盐溶液(例如,0.5摩尔的硝酸钾溶液)中进行可萃取有机碳EOC、可萃取氮EN的检测分析时,譬如,利用Multi N/C 2100S或Multi N/C 3100总有机碳分析仪进行检验法分析时,能够获得相关耕地特性的质量数据(参见表2)。

  渔业和米制品生产过程中的有毒有害元素

  近些年,伴随着工业和农业的迅速发展,砷、汞类有毒有害元素的污染明显加重。在该种情况下,有毒有害元素在生物体内积蓄的情况越来越严重。最关键的例子是水生动物体内积累的汞元素,特别是食物链上端的鱼类物种,如,金枪鱼或鲭鱼。通过不同检测仪器的组合应用能够有效在ppt级范围内检测出汞的微量痕迹,例如,连续光源原子吸收光谱仪contraa 800 G;另外,将该光谱仪与Solid AA附件配套使用时,能够在没有样本制备的情况下直接完成鱼蛋白检测(参见图2)。

利用contr AA 800型AAS原子吸收光谱仪

图2 利用contr AA 800型AAS原子吸收光谱仪直接对金枪鱼样本进行检测获得高分辨率检测图像,汞的吸收值为370 μg/kg

  除饮用水之外,影响30亿人生活的大米同样是重要的砷来源;世界卫生组织WHO公布的指导性文件中规定:饮用水中砷的最高允许含量为10 ng/mL。虽然,在粮食、食品中没有该种限制,但是,建议每周最高摄入量为15微克/公斤体重。

  砷的毒性不仅取决于它的总浓度,而且还取决于其具体的化学形式:可溶性三价无机砷化合物(AsIII)和毒性最强的五价砷(AsV)。摄入后,血液中的无机砷还原为三价砷并被组织细胞吸收。通过饮食摄入等其他形式,砷同样能够转化为单甲基砷酸MMA和二甲基砷DMA。无机砷也能够通过单甲基砷酸MMA和二甲基砷DMA细胞内氧化而被甲基化,所形成的代谢物主要通过尿液排出体外。

PQ MS Elite分析仪检测到的大米样本含砷量

图3 PQ MS Elite分析仪检测到的大米样本含砷量(黑色)和单位砷含量(红色)250 μg/kg的对比图像

  将高效液相色谱与ICP-MS相结合是食品和饮料中砷类物质重要检测手段;HPLC高效液相色谱技术能够在不到10分钟时间内快速检测出所有主要砷类成分,而Analytik Jena研发生产的Plasma Quant MS电感耦合等离子体质谱仪在ICP-MS检测分析过程中能够完成每千克大米<0.4 μg含砷量的微量检测。

  致病因与动物物种鉴别

  通过食物传播疾病种类繁多,日益严重影响公共健康。其中,食用受微生物感染的食品便是重要的致病因。另外,在食品生产者到消费者食用的整个过程中,任何一个阶段中都可能发生食品微生物感染。最常见的食源性疾病是对消化道进行刺激和感染。这些症状通常包括:呕吐、腹泻、腹痛、发烧和发冷,但是,食用受污染食物同样会导致其它病症,包括:多器官功能衰竭甚至癌症。利用智能提取技术提取DNA能够更快找出食源性病原体,包括:李斯特菌,沙门氏菌和大肠杆菌以及弯曲杆菌。此时,InnuDETECT病原体分析能够对食源性病原体检测进行可靠的常规检验。

  确定食品中未申报成分对于履行食品国际监管来讲同样至关重要。无论出于一般健康原因还是宗教原因,食品工业的真实性还是不公平竞争原因,食品假冒伪劣现象日益严重,越来越令人担忧,包含:在DNA遗传信息中用于鉴定加工食品中的动物物种。

  Innupure C16 touch全自动核酸提取仪能够自动制备和提取DNA;利用性能强大的Themocycler Qtower3高速荧光定量仪能够实时完成洗脱液聚合酶链式反应(PCR),使用Innudetect Species ID物种测定法能够完成山羊、绵羊、牛肉、猪肉、马、驴和火鸡的DNA检测分析。

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