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食品化学污染物残留检测研究进展

2020-01-06钟军华

生物化工 2019年6期
关键词:残留物预处理化合物

钟军华

(江西工业职业技术学院,江西南昌330095)

食品中存在化学污染残留物是不可避免的现象,含量较低的化学污染残留物被人体摄入后不会造成严重危害,但如果含量较高,则可能引发食物中毒等病症。考虑到食品安全性问题,我国各省市(地区)都建设了食品检测部门,旨在检测食品内化学污染残留物总量是否超标。但现代食品种类繁多,用于食品生产的原材料也越来越多,以往的检测手段已不能满足检测要求。为了不断更新、优化检测手段,有必要对其研究进展进行分析。

1 食品化学污染残留物检测技术研究热点

1.1 多物质同时检测技术

大部分食品成分复杂,含有的化学污染残留物也往往不只有一种。因此在食品化学污染残留物检测过程中,必须确认所有物质类型,并确定其在食品中的含量,最终根据国家标准对食品是否合格做出正确判断。白莲类食品以白莲为主要原料,包含白莲淀粉、蛋白质及棉子糖等物质,一些生产厂家为了增加食品竞争力,会在加工过程中加入多种食品添加剂,并通过过滤手段来控制此类物质的用量,因此白莲类食品中可能会存在各种对人体健康造成威胁的物质。为了在食品检测中确认化学污染残留物的总量,必须确认所有残留物的种类及占比,并通过计算得到这些化学污染残留物的总含量。

传统的食品化学污染残留物检测技术一般只能对各种物质进行逐一检测,整个检测工作不仅繁琐、耗时,还可能存在技术上的冲突。因此,为了满足现代食品的检测需求,学者们正致力于研究多种物质同时检测技术,并取得了良好成绩。该技术极大地缩短了检测流程,使食品检测工作更加便捷。例如,研究人员借助“乙腈提取+低温沉淀”这种典型的多种物质同时检测技术,建立了超高效液相色谱-串联质谱法(UHPLC-MS/MS)[1]。与传统检测方法相比,该方法在检测准确性和可靠性上有着更突出的表现。将其应用于白莲淀粉产品的检测中,可以成功测得残留物成分,并能够根据检测结果对生产流程进行溯源分析。QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe)提取净化法也是一种多物质同时检测技术,相关研究表明该方法可以确认化学污染残留物种类及总量。目前,多物质同时检测技术还处于研究阶段,由于不同化合物化学性质存在较大差异,所以在现有技术手段下很难保障回收率和净化率。基于此,多物质同时检测技术在未来的主要研究方向就在于如何同时提高回收率与净化率。

1.2 快速检测技术

多物质同时检测技术的使用虽然使得食品检测工作更加便捷,但是依旧不满足检测效率要求。因此,有很多研究人员在现代食品化学污染残留物检测技术研究中致力于提升检测技术的速度,由此产生了很多快速检测技术。目前,快速检测技术大致分为三类:酶联免疫分析技术、可视化技术和传感器技术。

1.2.1 酶联免疫分析技术

酶联免疫分析技术是现代食品化学污染残留物快速检测技术中较为成熟的一项技术,目前已经可以投入实际检测当中。相关应用案例表明,该项技术具备较高的兼容性,不仅可以对偶氮染料、三聚氰胺等多种化学物质进行检测(非同时),还可以检测一些药物残留,如赛酚酞、恩诺沙星、氯霉素等。此外,该技术在性能上还有检测速度快、灵敏度高的特征,具有较高的应用价值。但是,酶联免疫分析技术目前还存在两个个明显缺陷:(1)容易受到环境温度影响,在高温条件下易出现假阴、假阳结果;(2)技术应用成本较高[2]。因此,在使用该项技术时,必须做好温度管理工作并考虑经济水平。

1.2.2 可视化技术

食品化学污染残留物检测中的可视化技术主要参照色谱检测技术发展而来。色谱法检测是根据物质显色原理来进行判断,这一原理下,通过改变显色方式可使判断更加直观,变相提升了检测速度。目前,可视化技术可以分为3类,分别为显色反应、测试条以及可视化荧光。显色反应主要利用不同类型的色谱来得出显色结果,结合可视化设备提升显色直观性。例如采用免疫亲和色谱检测牛奶产品,可以检测到牛奶磺胺和喹诺酮的含量。测试条主要与酶联免疫分析技术结合使用,可以对多种化学物质进行检测,例如吲哚乙酸酯、氨基甲酸酯等。检测结果可以根据测试条的蓝绿变化做出准确判断,其检出限大约在0.05~2.00 mg/L。可视化荧光主要采用纳米材料、有机荧光材料作为探针,进行测试时将探针刺入待检测样品即可,可根据探针颜色的变化做出准确判断。

1.2.3 传感器技术

传感器技术是根据物质或能量的波动判断其强度与总量,无法直接应用于食品化学污染残留物检测工作当中。因此通过研究开发出电化学免疫传感器等多种以电化学反应为基础的传感器装置。电化学免疫传感器主要以电化学反应及免疫技术为主,检测之前先对检测目标进行预处理,再通过传感器进行检测即可。例如,通过预处理使烯酮抗体安置在金属纳米复合材料上,再将此类材料放置在玻碳电极上,就可以在短时间内测得酮毒素含量。电化学免疫传感器还可以检测白莲淀粉等一系列产品中苏丹红等常见物质,但需要改变操作方法。即先将固体石蜡和膨胀石墨混合加工,形成石墨碳糊电极,再通过传感器电化学反应即可得到结果。

1.3 预处理技术

不同食品由于特性不同,在化学污染残留物检测之前,必须先进行预处理。预处理技术是否应用得当会直接影响到检测结果,因此很多研究人员都针对检测预处理技术展开了相关研发工作[3]。现代研发工作中,满足食品化学污染残留物检测要求的预处理技术有很多,其中较具代表性的有5项:在线多通道固相萃取技术(SPE)、基质分散固相萃取技术(MSPD)、分散固相萃取技术(DSPE)、磁固相萃取技术(MSPE)、芯片固相萃取技术(CHIP-SEP)。这5项技术在性能上互有优劣,但均适用于半挥发或不挥发物质的检测。表1给出了这5项预处理技术的性能优劣对比,在具体操作时可以根据检测要求进行选择。

由表1可知,MSPD技术综合性能表现最好,因此在检测当中建议选择该项技术,但如果检测要求有针对性要求,则可以根据要求来选择其他预处理技术。

表1 五项预处理技术性能优劣对比

1.4 预测技术

检测结果达标的食品会在食品运输、存放等过程中发生变质,如果只单纯依照检测结果来判断食品安全性,易导致食品安全事故发生,因此在检测中需要进行预测,多种多样的预测技术由此诞生。目前,化学污染残留物检测中的预测技术种类很多,虽互有优劣,但差别并不明显。综合来说,预测技术主要是通过检测手段来确认食品内所有成分,再根据成分于正常环境下的变化表现以及变化后对食品整体质量的影响做出预测判断,得到食品保质期。预测技术的出现给了化学污染残留物检测很大的发展空间,但因为污染残留物质种类繁多,使得人工操作很难保障检测结果的准确。所以在研究当中针对所有预测技术,都提倡信息化检测,即借助信息化手段生成智能逻辑,再通过智能逻辑代替人工进行判断,避免了人工差错的产生。由于智能逻辑做出的判断必须经过人手确认才能成为最终决定,因此不存在可靠性的问题。

2 食品化学污染残留物检测技术研究发展趋势

目前,食品化学污染残留物检测技术研究主要朝着两个方向发展,即未知化合物检测和检测范围扩展。

2.1 未知化合物检测

不同的化学物质组合会带来不一样的结果,这种组合近乎无限,且现代已知的化合物并不包含所有化合物类型,因此检测工作中依旧会遇到未知化合物的问题。未知化合物的存在导致传统的针对性检测技术无法使用,给现代检测技术造成一定的困扰,因此研究人员提出了“如何在检测工作中应对未知化合物”的问题和解决方法的构思。有研究人员曾以橙汁为例,采用筛滤方法对样品进行分析,确认了样品中所有的成分以及各成分的总量,但结果显示所有成分总量相加并不等于样品整体,这就说明样品中大概率含有未知化合物[4]。案例中采用的筛滤方法虽然有效,但问题在于筛滤方法并不适用于所有食品,且未知化合物的特性无法确定,因此这种方法只存在于理论中。在未来的研究中,可以借鉴该方法的思路继续研发,最终开发出准确、可靠、长效的未知化合物检测技术。

2.2 检测范围扩展

未知化合物的存在,说明人们对化学领域的了解还不够透彻。一味采用未知化合物检测手段来进行检测,只是“治标不治本”。针对此类物质最好的方法就是将未知转化为已知,因此就产生了扩展检测范围的研究方向。现代研究中,一旦在食品化学污染残留物检测当中发现未知化合物,一般会进行取样、保存,随后针对此类物质进行深度研究并为其命名,再根据研究结果开发检测技术,从而扩展检测范围。虽然该项研究难度较大,但一旦成功就代表着科技的进步,因此应引起重视。检测范围的扩展应当全方位开展,不能只针对未知化合物。因为即使是已知化合物,其在不同时间、环境等条件影响下都可能发生不可预知的变化,这些变化同样可以作为拓展方向来进行研究。

3 结语

现代针对食品化学污染物残留检测的研究主要侧重于检测技术开发、检测效率提升和技术性能优化3个方面,并在长期研究中取得了一定成效。各项技术在应用时存在适用条件的限制,因此在选择时必须结合实际需求做出选择。由于未知化合物及已知化合物未知变化的存在,研究人员需要致力于未知化合物的检测和检测范围的扩展,从而不断完善食品检测体系。

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