我國快速檢測儀器主要是應對食品**監管、室內空氣和飲用水**的檢測,國外的快速檢測儀器主要檢測**、毒品和一些危險品。食品**快速檢測是指包括前處理在內,可以在短時間內取得檢測結果,稱之為快速檢測。快速檢測儀器因其應用目的、要求和場合的不同,分為實驗室快速檢測、現場快速檢測和在線快速檢測三大類儀器。國外在此方面起步比較早,發展比較快,許多產品較成熟,且部分已商品化。
近年來,三聚氰胺事件、瘦肉精事件以及層出不窮的地溝油事件,不斷挑戰著社會大眾的底線,食品**問題也逐漸得到了更多人的關注。因此,食品檢測成為保障食品**的一道堅實防線,受到了政府部門的高度重視。
快速檢測技術及儀器從20世紀80年代*早的紙片發展到當今的便攜式儀器,從幾個項目的檢測發展到現在的幾百個項目的檢測,成果可觀。在我國,近年來也涌現出一批科研院所及廠家研發和生產快速檢測儀器。
實驗室快速檢測儀器
實驗室快速檢測是指利用一切可以利用的實驗室儀器設備快速定性和定量。理化方法一般在2 h內能夠出結果的即可視為快速檢測。微生物快速檢測與常規檢測相比,能夠減少1/2或1/3的時間,且有判斷性意義的結果即可視為快速檢測。酶聯**法一般能夠在3~4 h得出結果,也算是快速檢測。實驗室的快速檢測嚴格按照標準操作規范開展檢驗,著重于挖掘現有設備潛力、更新儀器設備以及改變樣品前處理的方式,實現快速篩查的目的,故其有別于實驗室常規檢測。高效的前處理方法是快速分析檢測的關鍵,傳統的樣品前處理方法有液-液萃取、索氏提取、蒸餾、離心、沉淀分離和離子交換等,這些方法都比較費時、費力而且不易達到自動化操作。近年來,一些**的樣品前處理技術如固相萃取、磁性固相萃取、固相微萃取、聚合物整體柱微萃取等得到了迅速發展,這些前處理技術能夠滿足快速、高選擇性、樣品使用量少、試劑消耗少、自動化程度高和環境友好的要求,與氣相色譜及其聯用、液相色譜及其聯用、質譜等實驗室儀器相結合,達到了快速檢測食品中農藥殘留、食品添加劑、獸藥殘留、重金屬等項目的目的。如毛細管電泳儀以其樣品處理簡單、多組分同時測定、快速、自動化及越來越低的檢出限,被廣泛應用在食品農藥獸藥殘留、非法添加劑、生物**等方面的檢測。
另外,實驗室快速檢測儀器—PCR(polymerase chain-reaction,聚合酶鏈式反應)儀及實時熒光定量PCR儀由于從樣品前處理到PCR擴增及得到實驗結果24 h內完成,具有簡便、快速、敏感性高、特異性強和對標本的純度要求低的優點,現已被廣泛應用于微生物檢測等領域。自從1996年美國ABI公司推出了將擴增和檢測融為一體的實時熒光定量PCR儀后,很多公司如德國的Eppendorf、瑞士的ROCHE和美國的MJ等都先后推出了款式不同的定量PCR儀。實驗室快速檢測儀器還有一類是不需要前處理的,如近紅外光譜儀、拉曼光譜儀和核磁共振譜儀,由于其無損、快速的特點與優勢,儀器制造廠商將其開發為便攜式儀器,已經逐漸從實驗室走向現場檢測。
現場快速檢測儀器
現場快速檢測儀器是利用檢測現場一切可以利用的手段快速定性與半定量。現場快速檢測是食品**監管人員的有力工具,實現大量樣品的快速篩查,成為實驗室常規檢測的排頭兵。
農藥殘留的快速檢測儀器
農藥殘留快速檢測方法主要包括酶抑制法(enzyme inhibition method, EM)、**分析法、生物傳感器和表面增強拉曼光譜法等,基于這些方法現已涌現出多種農藥殘留快速檢測儀器。
基于酶抑制法的農藥殘留快速檢測儀在篩查和檢測果蔬農產品農藥殘留中正發揮著重要的作用。近年來,農藥殘留快速檢測儀器產業發展迅猛,長春吉大·小天鵝、天邁生物科技、廈門歐達、北京東西等儀器廠家先后研制出40余種具備農藥殘留快速檢測功能的快速檢測儀器。盡管酶抑制法農藥殘留快速檢測技術的應用受到一定局限,但基于酶抑制原理的速測卡和速測儀現已廣泛應用在我國快速檢測有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘留的現場,成為農藥殘留快速檢測的主流技術。
酶聯**吸附測定法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)試劑盒是基于**分析法開發的產品,在農藥殘留快速檢測中得到廣泛的應用。近些年,我國對酶聯**吸附測定法開展了大量研究,也涌現出一批ELISA試劑盒及配套儀器的生產廠家,有北京勤邦、江萊生物、北京陸橋、基因美、普析通用、維德維康、智云達等企業,他們已能生產出性能與進口試劑盒相近,品種更多且價格便宜的產品。在ELISA試劑盒的研發中,制備特異性的抗體至關重要,因非特異性的抗體會造成檢測結果的假陽性。
生物傳感器是基于對生物物質敏感并將其濃度轉化為電信號、光信號等信息來進行檢測的儀器,它具有高靈敏、高識別、微型化和集成化等優點,成為當前食品**快速檢測領域研究的熱點。生物傳感器應用范圍較廣,大多應用于檢測農藥殘留和獸藥殘留,其中,酶生物傳感器和**生物傳感器主要應用在農藥殘留快速檢測中。如我國中科院研究生院應化所的課題小組采用乙酰膽堿酯酶生物傳感器為電極與單片機結合**研制了在常溫下進行快速測定的掌上型有機磷農藥殘留檢測儀,并能在l0-7 mg/mL時即報警。
便攜式拉曼光譜儀是利用表面增強拉曼光譜技術來完成食品中農獸藥殘留、非法添加物等的快速檢測,并可以進行定量分析,同時由于檢測方法簡便快速、檢測費用低、檢測系統便攜,便于在現場使用。目前,市場上的拉曼光譜儀大多是便攜式的拉曼光譜儀,我國重點生產企業有煙臺富耐立儀器、杭州合眾環境、蘇州歐普圖斯、北京盈安科技、蘇州申貝儀器等。部分高校也自主研制了用于科學研究及教學的便攜式拉曼光譜儀,如浙江大學研制了一臺RS-1便攜式拉曼光譜儀,并提出了光譜預處理改進算法;蘇州大學利用全息帶阻濾光片和凹面光柵組裝了一臺**便攜式拉曼光譜儀,有效過濾了瑞利散射光,具有結構簡單、雜散光少、降低成本等優勢。
獸藥殘留的快速檢測儀器
獸藥殘留快速檢測儀器有酶標儀、膠體金讀數儀等,此類儀器采用**學原理,可快速檢測各類食品中的**興奮劑類殘留、***類殘留、呋喃類殘留、磺胺類殘留和****類等項目。
酶標儀與酶聯**試劑盒配套使用,采用酶聯**吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)進行檢測,進口的酶標儀有美國biorad的imak酶標儀、美國biotek的ELX800多功能酶標儀、美國thermo的MK3全自動酶標儀、英國Biochrom Anthos的2010酶標儀、奧地利TECAN的Infinite?M1000、F50酶標儀等;國產商品化產品也有多款,如北京普朗公司的DNM-9602G質控酶標儀、山東博科的BIOBASE-EL10A酶標儀、上海科華的KHBST-360酶標儀、深圳雷杜的Rayto RT-6000酶標儀等。酶聯**試劑盒包括磺胺類、氨基糖苷類、呋喃類、氟喹諾酮類等。
金標讀數儀與膠體金試紙配套使用,是根據膠體金試紙顏色深淺變化可快速、準確檢測項目含量,具有靈敏度高、特異性強、簡便、快速等特點,非常適用于獸藥殘留的現場快速檢測。目前國內外均已經有相當成熟的利用**學分析法的試紙條,如美國的Charm開發了**紙色譜膠體金試紙條ROSA系列,用于牛乳中各種***的檢測;程華等選用STM32F103VC單片機作為核心部件,通過顏色識別傳感器TCS3200采集數據,研制出了膠體金**層析試紙條定量分析儀,能夠對多種膠體金**層析試紙條進行定量分析。
微生物的快速檢測儀器
ATP (adenosine-triphosphate, ATP)熒光檢測儀(**檢測儀)是快速檢測**總數的便攜式儀器,它利用熒光素-熒光素酶體系使ATP反應產生熒光的原理,實現了**總數的快速檢測。ATP生物發光法因其方便、快捷、靈敏度高等特點,被廣泛推廣。從20世紀90年代開始,國外就已經開始ATP檢測技術的研究并開發出ATP熒光儀,如美國Hygiena公司的Pi-102食品檢測ATP熒光儀、SUREⅡ型生物熒光儀,美國NHD公司的Profile-1熒光檢測系統,德國Merck公司的HY-LITE熒光檢測儀等;我國西安天隆從2005年開始進行手持式ATP熒光檢測儀研制,并且研發出國內首臺手持式ATP熒光檢測儀。隨著國內實際需求的變化, ATP儀的生產廠家也逐步增加,代替了進口儀器的份額,如濱松光子公司的BHP系列ATP熒光快速檢測儀,格丹納公司的BF-210ATP快速檢測儀等。手持ATP熒光檢測儀能夠快速、準確地檢測出**總數,成為樣品中有無微生物的**儀器,但無法對**種類進行辨識,因此,現場檢測微生物往往與PCR儀配套使用。現場PCR儀具有靈敏性好、特異性好,能夠快速區分微生物的類、型及亞型的優勢,應用于食品工業、出入境食品的檢驗檢疫,不過目前現場便攜式的PCR儀生產廠家較少,所知的僅有韓國Ahram Biosystems, Inc.公司研制出PalmPCR掌上PCR儀。
重金屬的快速檢測儀器
根據食品中重金屬的快速檢測方法,目前已開發出的儀器有基于**學原理或是酶抑制原理的生物類儀器和基于電化學法的理化類儀器。生物類儀器如果蔬污染物三合一便攜式檢測儀,是北京農產品質量檢測與農田環境監測技術研究中心與韓國美卡希斯有限公司利用酶抑制原理**研制的。理化類儀器如江蘇天瑞儀器基于陽極溶出法自主研發了HM-7000P便攜式食品重金屬快速分析儀;西北工業大學趙廷凱和李鐵虎團隊采用電化學方法,選取碳納米管與殼聚糖納米復合材料當作電極材料,簡單快速地檢測牛奶中的三聚氰胺。
在線快速檢測儀器
在線快速檢測儀器主要用于食品生產過程中的實時監測和過程分析。如Foss福斯華的在線近紅外分析儀,基于在線檢測的特點,已應用到飼料生產、黃油、奶酪等流質測量等領域。喬佳等結合快速氣相色譜技術和飛行時間質譜技術,研制出一種小型化在線式的快速氣相色譜飛行時間質譜聯用儀,應用在過程監測中,該聯用儀器由廣州禾信自主研發。另外,近幾年核磁共振(nuclearmagnetic resonance, NMR)技術在食品領域研究成果頗多,**為*有前途的過程分析技術之一。核磁共振在線分析儀已廣泛應用在食品加工過程中的食品成分和結構的快速分析。
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