现代城市供水水质化验室装备和建设摘要:结合深圳市自来水(集团)有限公司新水质实验室的建设,探讨了建设满足一类水司水质检测及未来需要的城市供水水质实验室,在仪器装备、实验环境、安全防护和建筑装修等方面的实践经验。关键词:城市供水 水质检验 实验室 装备城市供水是保障城市发展、人民生活和身体健康的重要基础设施。根据建设部《城市供水行业2000年技术进步发展规划》要求,第一类水司(最高日供水量超过100万m3)到本世纪末,能做到检验89个水质项目并达到规定的水质指标值,使我国第一类水司的供水水质接近国际先进水平。为此,必须加强各大水司的中心实验室的工作,建立一个完善的现代化的供水水质实验室,是落实第一类水司水质目标的基础环节。深圳市自来水(集团)有限公司在1994年以公司中心实验室为基础组建了城市供水水质监测机构——国家城市供水水质监测站,并通过国家计量计证,获得了提供检测数据具有公证性的地位。1997年6月底,集团公司建成“万德大厦”,位于大厦20~22层的集团公司新化验中心(监测站),于1998年7月正式启用,共计建筑面积2 630m2,使用面积1 800m2。新的化验中心(监测站)的建设原则是功能既要满足一类水司水质检测的需要,又要考虑21世纪水质检测的发展要求,要合理、先进实用、美观大方。在仪器装备、实验环境、安全防护和建筑装修等方面,体现出高起点、高水平、突破传统化验中心的模式。1 实验室的设计检验能力(1)自来水水质检验项目共89项(包括Ames试验)。(2)原水水质检验项目,按GB3838-88为30项,按建设部要求与自来水一样须检验88项(余氯不检),但仍需补充4项:化学需氧量、凯氏氮、总磷、五日生化需氧量,故原水需检92项。(3)因制水工艺试验需要,另增11项,如藻类、总氮等。(4)水处理剂检验2项,如聚合氯化铝、石灰。以上合计,总设计检验能力为106项。2 建设原则、功能区的划分及科室设置 建设原则按照国家设计监督局对实验室认可规范中有关环境条件的要求,作为实验室建设及功能区划分的依据。a.根据检测项目及不同种类的仪器设备的具体要求,建立相应的实验室。b.实验室应与办公室隔开,与实验室无关的物品,不得在实验室内存放;与实验无关的活动,不得在实验室内进行。c.实验室内,仪器室与预处理室应分开。d.在一间实验室内,会造成相互干扰的检测项目也要分隔开,等等。 功能区设置及使用面积分配(见表1)表1 功能分区及使用面积分配 功能分区 楼层 职能分类 建筑面积(m2) 使用面积(m2) 分配比(%)行政管理 22 行政办公 630 380 其它设施 20小计 400生物理化检验区 21 生物检验室 1 000 270 理化检验室 350 其它设施 80小计 700大型仪器检验区 20 大型仪器室 1 000 550 其它设施 150小计 700建筑面积合计使用面积合计其中:(1)检验室合计(2)其它设施合计 2 6301 8001 注:其它设施属中心管理;行政管理区的资料档案室40m2。 科室设置及主要装备、仪器配备(见表2)表2 科室设备及主要装备、仪器装备 职能分类 科室名称 间数 使用面积/m2 主要装备及数量 主要仪器设备办公室(第22层) 领导办公室 2 80行政办公室 3 08专业办公室 6 190更衣室 2 30水样管理室* 1 20 化验室1套生物检验室(第21层) 常规检验室 1 30 通风柜(美)1套,化验盆(实验台、仪器台等略,下同)细菌检验室 1 40 化验盆1套无菌1室 1 25 无菌、洁净10万级毒理室 1 30 通风柜1套,化验盆1套Ames试验室 2 40 化验盆2套 冷冻离心机、低温冰箱等无菌2室 1 25 无菌、洁净10万级BOD5DO室 2 35 化验盆1套,排风罩1套 生化培养箱、溶解氧仪藻类检验室 3 45 化验盆1套 双目电光生物显微镜、倒置显微镜理化检验室(第21层) 天平室 1 10 天平台(德) 天平(瑞士)标物室(质控) 1 25 活动排风罩1套,化验盆1套纯水室 1 10 排风罩1套,化验盆1套 蒸馏水器,纯水器(美)理化检验1室 2 85 通风柜1台,排风罩1套,化验盆3套 浊度仪,pH计,电导率仪等流动注射仪室 1 20 活动排风罩2套,供气站1套 流动注射分析仪(法)理化检验2室 1 48 通风柜2台,排风罩1套,化验盆2套光度计室 1 20 紫外可见分光光度计4台自动滴定仪室 1 12 多功能自动滴定分析仪2台测汞仪室 1 30 活动排风罩1套 测汞仪(美)理化检验3室 1 40 通风柜1台,化验盆2套原材料检验室 1 30 通风柜1台,化验盆1套混凝试验室 1 20 化验盆1台 烧杯试验机2套,多功能检测仪1套技术培训室* 1 80大型仪器室(第20层) 纯水室 1 24 排风罩1套,化验盆2套 蒸馏水器,纯水器(美)天平室 1 10 天平台(德) 电子分析天平(瑞士)预处理1室 1 80 通风柜2套,化验盆2套,供气站1套气相色谱仪室 1 34 活动排风罩2套,用气板1套 气相色谱仪2台(美)气质联用仪室 1 32 活动排风罩1套,用气板1套 气质联用仪(美),吹扫捕集装置预处理2室 1 80 通风柜1台,化验盆2台,供气站1套原子吸收仪室 1 42 活动排风罩4套,用气板1套 原子吸收分光光度计,设计共3台,现有Z-5000(日)ICP仪室 1 20 活动排风罩1套,用气板1套 等离子体发射光谱-质谱联用仪(美)预处理3室 1 48 通风柜1台,化验盆2套,供气站1套 自动固相萃取工作站(美)液相离子色谱仪室 1 38 排风罩1套,用气板1套 液相色谱仪(美)、离子色谱仪(美)、毛细管电泳仪(美)总有机碳仪室 1 30 活动排风罩1套,用气板1套 总有机碳分析仪(英)总有机卤仪器及预处理室 1 30 通风柜1台,化验盆1套,用气板1套 总有机卤仪,颗粒计数仪放射性检验室 4 82 通风柜2台,化验盆1套,用气板1套 总α、β放射性测定仪(美)、电子分析天平(瑞士)其它(第20层) 仓库* 3 94 排气罩5套,化验盆1套 安全柜(德)维修间* 1 20 化验盆1套供水器材检验室* 1 36 通风柜1台,化验盆3套注:*为其它设施,不属专业检验室管理。3 实验室主要装备设施及其选用实验室装备,是指为满足实验操作条件,创造优良检验环境,保障实验人员人身安全和健康,而在实验室中设置的基本装备。 实验室装备现状随着技术的和我国综合国力、实力的增强,我国实验室的实验装备正在发生变化,即由原来主要以化验盆、沙石、砖头、木材、钢铁等原材料,在现场现做成水泥台、通风柜等实验装备,转变为直接采用组合式成套成型产品。组合式成套成型产品采用现代新型材料和现代化生产工艺,其优势主要有:产品系列化、结构灵活、实验室布局可调整,耐酸耐碱耐热性能优良、美观耐用、高档豪华、整齐划一、先进实用、安装施工迅速等。 实验室装备的主要项目(1)实验台柜包括中央实验台、实验台、边台、仪器台、天平台、药品柜、毒品柜、玻璃器皿柜等。(2)空调通风设施。在新的化验中心,所有的建筑面积均有空调。通风系统包括通风柜(毒气柜)、排风罩(固定式)、活动式排风罩、排气扇等。(3)用水设施包括化验盆、洗涤池、化验水龙头等。(4)安全设施包括消防喷水灭火系统,惰性气体灭火系统,安全柜,紧急事故淋洗器、洗眼器等。(5)供气设施包括供气站、供气板、用气板及其管路系统等。(6)电脑管理系统。等等。 实验台柜的选用据悉,国内外有多家不同的大公司分别主产不同品牌、层次、形式、系列的实验台柜,主要有:美国VWR Scientific公司的REDISHIP品牌;德国Kottermann品牌;法国的TESTLAB品牌;礼学社股份公司的LABTECH品牌;马来西亚LSI公司的LABTEK品牌;深圳美加丽公司生产的美加丽品牌。这些产品分别代表着不同的档次和水平,并各有特点。美国的VWR和德国的Kottermann实验台柜,除面板外,整体均为全钢制造,设计科学、用料考究、做工精细、美观大方、高档实用;表面静电喷涂特殊油漆,防火防水防酸碱,坚固耐用,不易刮伤。代表着最高档次,但价格昂贵。香港水务署化验所、香港特灵制药厂和玛丽等单位都使用这类实验台柜。法国的TESTLAB品牌,设计、外观、做工、用材都较好,代表着中等档次。我国大亚湾核电站正在使用此款实验台柜。台湾礼学社股份公司的LABTECH品牌实验台柜产品,除面板外,也是全钢制造,除了有坚固、安全、防火、不生锈等优点外,其与众不同的特点是其实验台柜系统以多功能及结构弹性为特点,可以在不改变主结构体的状况下调整桌上的配件和桌下的柜子,以符合新的工作条件。也属于中等档次。目前,香港理工大学及香港牛奶公司化验所都有使用。马来西亚LSI公司的LABTEK品牌,其结构用钢,其它部分用木。用材、设计式样及做工都属一般。属一般档次。香港海洋公园化验所正在使用此款实验台柜。其优点是价格较低。深圳美加丽公司,是国内最早自行设计、制造生产实验装备的公司之一,其所生产的实验室台柜外观大方稳重,设计实用;采用全钢结构,坚固耐用;主体采用静电喷涂,不易划伤;面板选用多种优质进口材料,光滑平整,防水防酸防碱。代表着国内同类产品的较高水平,而且价格低廉。我单位实验台、天平台等选用了德国Kottermann产品,主要装备了全部化验预处理室、天平室和部分仪器室;而仪器台、设备台等产品选用了深圳美加丽公司的产品,主要用来放置一些重的、大型的仪器设备。 通风柜的选用国内外生产厂家和品牌也很多,但性能、价格、式样各异。一流产品主要有:美国VWR SCIENTIFIC公司的REDSHIP牌和SUPREME AIR牌,美国LABCONCO公司的LABCONCO牌,德国Kottermann公司的Kottermann牌,台湾礼学社有限公司的LABTECH牌。这些属于一流产品,用料设计考究,性能和质量优良,耐腐蚀耐高温,寿命长,气流科学,风机平稳宁静,风门开合开滑自如,外观高档豪华。但价格十分昂贵。深圳美加丽公司通风柜的性能、质量、抽气效率和外观设计还算可以,虽在某些方面还存在不足,但有物美价廉、售后服务好的优势。我公司万德大厦化验中心通风柜选用了美国LABCONCO公司的LABCONCO牌通风柜,而下属水厂实验室则选用了深圳美加丽公司生产的通风柜。 台柜等台面材料的种类及选用实验台、仪器台及通风柜等台面材料的选用十分重要,因为化验工作主要是在台柜的面板上完成的,而化验工作通常需要加热或用强酸强碱、有机溶剂等破坏性化学试剂,因此对于台面材料有较高的、特殊的要求,一般要求对高温及试剂腐蚀有一定的耐受力。国内常用的化验台面有木台面、水泥台面、水磨石台面、贴瓷片台面和大理石台面等,均可根据工作需要适当选用。这里重点介绍一些国外流行的、性能优良的、可在现场切割安装或可自由组合成型的台面材料。 TRESPA TOPLAB由荷兰HOECHST公司生产,主要成分是(树脂)。有灰色和黑色两种颜色,灰色显得亮丽、洁净;黑色显得沉实,与周围环境对比度大,可使实验室有一定的层次感。厚度有12mm和18mm两种,可根据需要选用。其优点是硬度高,抗撞击,抗磨损,耐高温180℃,耐强酸强碱。它的一个特点是承重量较大,因此可以放置中小型的设备或仪器,它的另一个特点是易切割,因此对于结构不规则的实验室,可以根据环境的需要进行切割,使实验台和墙体之间没有缝隙,使得实验室整齐美观,但价格较贵。 EPOXY它是世界上最著名的、最好的实验台面之一。由美国的DURCON公司生产。主要成分是树脂。有白色、灰色和黑色三种颜色,低反光。DURCON公司的EPOXY RESIN台面平整光滑,由单片整体制造,没有容易产生鼓泡和缝隙的层叠结构,没有容易渗透液体的气孔。其台面是惰性的,它的化学结构对酸碱和其它化学试剂有极高的耐受力。除此之外,它还耐高温(180℃),不燃烧,耐刮伤和耐起泡。 其它其它台面材料有树脂防火板台面、三聚氰酰胺树脂涂层木质台面、陶瓷台面、聚丙烯台面和贴砖台面等,可根据需要选用。我单位实验台和仪器台台面选用的是荷兰产的黑色TRESPA TOPLAB,而通风柜则选用了DURCON公司的EPOXY RESIN台面,大型仪器台台面则选用德国生产的树脂防火板。 化验盆水龙头的选用国内看到的化验盆水龙头基本上都是铁的、不锈钢的或表面镀铬的,这里向大家介绍一种外表亮丽、高档豪华的国外优质水龙头。该产品的品牌是“BROEN”,号称“老板实验室设备”,由驰名的丹麦BROENLAB集团公司制造。此产品除了具有方便、耐用、灵活、质优、外形美观并有容易清洗玻璃器皿的水流设计等优点外,其最大的一个特点是:表面处理采用了彩色处理技术。即表面采用静电喷涂名为BROEN POLYCOAT的粉沫漆,除了对大部分的化学试剂有极高耐腐蚀性能外,其颜色还有多种选择,如蓝、红、黄、深绿、棕、黑、深灰和白色等十多种颜色,具有十分吸引人的外观。其所有水龙头的阀芯均采用优质瓷质球阀,具有操作性能优秀、寿命长和免于维护等优点。我单位化验盆(包括通风柜内的水池)水龙头选用了此款产品。 排气罩的选用在实验室,排气罩主要用于蒸馏装置、电热蒸馏水器和产生有害气体的仪器设备(如原子吸收仪、测汞仪等)的排气。按其局部排气功能,可分为两种,一种是固定式的排气罩,另一种是活动式的排气罩。活动式的排气罩有一个可上下左右移动的活动臂,可根据需要在一定范围内移到需要排气的地方。国外驰名的两种排气罩分别为美国LABCONCO固定式排气罩和丹麦活动式排气罩。我公司购买了这两种排气罩。 安全柜和紧急事故淋洗器的选用实验室安全柜用于储存易燃易爆剧毒化学物品,以确保实验室和楼层公共安全。经过多方调研,我们选用了德国Kottermann公司的安全柜,该产品有毒气排泄装置、火警自动闭锁装置和特殊安全报警装置,安全可靠,但价格较贵。紧急事故淋洗器是用于当有化验事故发生时,特别是有毒或腐蚀性化学药品试剂溅入眼睛或洒在人身上等时,进行紧急清洗。国内外有多种品牌可供选择,我单位选购了美国SPEAKMAN公司的紧急事故淋洗器(兼有淋身和洗眼功能)。 供气站及其管路系统的选用实验室里,有些实验及仪器设备(如气相色谱、气质联用、原子吸收、ICP、液相色谱等)需用到多种高纯特殊气体,如氩气、氮气、氦气、乙炔、一氧化二氮和高压空气等,还有的在同一个仪器室如气相色谱室里可能同时放置有3~4台气相色谱仪,而每一台仪器或每个用气点都配备一套独立的供气系统、一套高压钢瓶,不仅没必要,也不安全、不整齐美观。因此需要有一个集中供气的供气站及将所需气体分配到各实验室、各仪器的管路系统,一个典型的系统如图1所示。供气站及其管路系统一般包括以下几部分:高压气瓶、供气板,供气管道及用户端等。供气站及其管路系统通常要求能够优质、稳定、安全地供气。对设备的要求多种多样,有的要求较高,如:气质联用仪,要求气体的纯度极高;ICP仪用气量很大,要求最好能不间断供气等等。下面介绍一下我们对此系统选配的设备。①对于供气板,根据不同的需要,选用了由法国Rotarex公司生产的单瓶供气板和可自动在两个气瓶间切换、可连续不间断供气的双瓶供气板。②对于用户端,为了使气点整齐、美观,我们选用了同样由法国Rotarex公司生产的用户终端板,用户只需将仪器的进气管道连接,即可使用。③供气管道也有多种选择,如不锈钢管、铜管、塑管和特氟隆管等。铜管的优点是性能较好、价廉、易切割、易安装等,缺点是暴露在空气中容易氧化变黑,而且铜管也不能用于输送乙炔气。塑管易老化,还会析出杂质气体,不适用于输送高纯气体。特氟隆管性能优良,易弯曲、易安装、不易老化,也可以用于输送高纯气体,价格适中,是一种较好的选择,缺点:如果没有较好的隐藏措施,容易被老鼠咬破。内表面经过惰化处理的不锈钢管(法国生产),除了价格较高外,可以克服上述管材的各种缺点,而且美观耐用。我们实验室选用的就是这种不锈钢管。 无尘无菌洁净室的建设无尘无菌洁净室是细菌、生物和毒理等生物学检验所必需的基本条件。我单位新建两间洁净室,一间用于普通水质生物学检验,另一间专用于Ames试验。根据《药物生产管理规范实施指南》(1992年版)的规范和检验工作的需要,我们选择了十万级的洁净室(即要求沉降菌≤10菌落/皿,浮游菌≤500个/m3)。按此要求,我们采取了以下工艺措施,如空调冷气通过三级高效滤芯过滤,吊顶、隔墙和工作台面采用聚苯乙烯喷涂双面夹心板,门采用双面密封彩钢板,窗采用双面斜压密闭固定观察窗,直角处采用弧面角料收边,地面采用SEC环氧树脂涂料等,真正做到不产尘、不积尘、易清洁的洁净室要求。经测试,达到了十万级的洁净室要求。
食品快速检验检测技术以其简捷性和便携性两大优势得到了快速发展。 下面是我为大家整理的食品快速检测技术论文,希望你们喜欢。
食品的快速检验检测技术
摘要:食品安全已成为社会关注的焦点问题。文章介绍了目前常用的食品安全快检技术,并展望了其发展方向。
关键词:食品安全 快检 技术综述
引言
食品安全(food safety)是指食品无毒、无害,符合应当有的营养要求,对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。俗话说“民以食为天”,食品安全关系到人民群众的身体健康和生命安全,关系到社会和谐稳定,而近年来食品安全问题层出不穷,加了吊白块的面粉,有毒的大米,注了水的鸡肉,掺了石蜡的火锅底料,硫酸泡过的荔枝,以及假酒假烟假蜂蜜劣质奶粉充斥着市场,真让老百姓担心起这片“天”。因此,对食品的生产、加工和销售环节实施监测监控势在必行,食品安全分析检测技术应运而生。
传统的食品安全分析检测技术主要是指化学分析法和大型仪器检测法,相对成熟。但它们的操作只能局限于实验室,操作复杂,耗时长,不能满足对食品质量安全实时监督掌控的需求,尤其在突发事件时,快速检验检测技术以其简捷性和便携性两大优势得到了快速发展。
1、食品快速检验检测技术的研究现状
化学速测技术
化学速测技术主要是根据待测成分的某些化学性质,将样品与特定试剂发生水解、氧化、磺酸化或络合等化学反应,通过与标准品的颜色比较或特定波长下的吸光度比较,以获得检测结果,通常也成为化学比色分析法。
利用普通化学原理的速测法主要包括检测试剂和试纸,随着检测仪器的不断发展,国内外均已有与测试剂相配套的微型光电比色计。针对试纸检测的仪器也有报道,如硝酸盐试纸条[1],主要是将硝酸盐还原为亚硝酸盐,在弱酸性条件下与对氨基苯磺酸重氮化后,和N-1-盐酸萘乙二胺偶合形成紫红色染料,试纸变色,插入检测仪读数即可。德国默克公司生产的与试纸联用的光反射仪技术相对成熟,国内尚无商品化仪器问世。
利用生物化学原理的速测法主要应用于微生物的检测,商品化成品以美国3M公司的PerrifilmTM Plate系列微生物测试片为代表,在检测金黄色葡萄球菌时,只需要测试片与确认片配套使用即可。测试片有上下两层薄膜组成,下层的聚乙烯薄膜上印有网格,便于计数,同时覆盖着含有特异性显色物质和抗生素的培养基,若样品中含有金黄色葡萄球菌,无须增菌,直接接种纸片培养24h后便可观察到显示出特殊颜色的菌落;确认片与测试片相似,只是含有不同的特异性显色物质,将有疑似菌落的测试片影印到确认片后,培养1-3h即可观察,不需进行繁琐的生理生化鉴定。而常规的Baird-Parker平板计数法耗时长达78h。
酶抑制速测技术
酶抑制速测技术主要用于食品中农药残留和重金属的快速检测。这些物质可通过键合作用造成酶的化学性质和结构的改变,产生的酶-底物结合体会发生颜色、吸光度或者pH值的变化,通过测定这些变化以达到定性或定量检测的目的。根据检测方式的不同,可分为试纸法、pH计法和光度法。相比而言,试纸法成本低、操作简单,更易于推广。它主要是将酶和底物分别固定在两张试纸片上,当样品中有待测组分时,会对酶产生抑制作用,两张试纸片接触后,酶和底物结合便会发生显著地颜色变化,比较适合农贸市场和超市等一些食品集散地的实时安全监管。由于该方法的检出限和保存性等方面的局限,只适用于初筛检测[2]。
生物传感器速测技术
生物传感器技术是利用生物感应元件的专一性,按照一定的规律将被测量转换成可用信号,使这种信号强度与待测物浓度形成一定的比例关系,具有快速、灵敏、高效的特点,是目前食品安全检测技术的研究热点,广泛应用于食品中农药残留、兽药残留等方面的检测,与传统的离线分析技术相比,它更适应于在复杂的体系内进行快速在线连续监测,在现场快速检测领域有着不可逾越的优势,按照传感器类型又可分为免疫传感器、酶传感器、细胞传感器、组织传感器、微生物传感器等等。
免疫传感器是在抗原抗体结合免疫反应的基础上发展起来的生物传感器。利用压电免疫传感器检测食品中常见肠道细菌时,通过葡萄球菌蛋白A将肠道菌共同抗原的单克隆抗体宝贝在10MHz的石英晶体表面,以大肠菌群为例,响应值可达10-6-10-9。
免疫速测技术
免疫速测是利用抗原抗体的专一、特异性反应建立起来的方法,根据选用的标记物可分为放射免疫检测、酶免疫检测、荧光免疫检测、发光免疫检测、胶体金免疫检测等。酶联免疫吸附检测法是应用较为广泛的一种免疫速测技术。它将酶标记在抗体/抗原分子上,形成酶标抗体/抗原即酶结合物,抗原抗体反应信号放大后,作用于能呈现出颜色的底物上,可通过仪器或肉眼进行辨别。目前,黄曲霉毒素酶联免疫试剂盒已广泛应用于食品检测中。
分子生物学速测技术
聚合酶链式反应(PCR)是近年来分子生物学领域中迅速发展并运用的一种技术,在食品检测中主要用于微生物的检测。它利用是否能从待测样品所提取的DNA序列中扩增出与目标菌种同源性的核酸序列来判定是否为阳性,该方法从富集菌体、提取遗传物质、PCR扩增到电泳、测序鉴定,可控制在24h,而致病菌的传统培养检测至少需要4-5天。
随着研究的逐深入,由PCR技术派生出的实时荧光PCR法、DNA指纹图谱法、免疫捕获PCR法、基因芯片法等也逐步得到了应用。基因芯片技术可以在很小的面积内预置千万个核酸分子的微阵列,利用细菌的共有基因作为靶基因,选用通用引物进行扩增,利用特异性探针检测这些共有基因的独特性碱基,从而区分出不同的细菌微生物。该法特异性强、敏感性高,可实现微生物检测的高通量和并行性检测。
2、食品快速检验检测技术的发展方向
食品安全快检法以其简捷性和便携性两大优势得到了快速发展,但缺点也显而易见,需要完善的地方依然很多:
简单 速检验检测技术往往是由一些非专业技术人员使用,因此,检测方法采样、处理、检测、分析等各个环节简单、易行是该方法的一大发展趋势。
准确 检法前处理简单,势必导致待测样品纯度不高,基体干扰大。因此,在今后方法的研究中,应更多关注与如何避免假阳性结果,尤其是在分子生物学速测法中,增强靶基因的特异性、引物的特异性、排除死菌体造成的假阳性应得到进一步探索。
便携 着微电子技术、智能制造技术、芯片技术的发展,检测仪器应向微型化、集约化、便携化方向发展,以满足更多的现场、实时、动态的检测要求。
经济 测成本的高低直接决定着检测技术能否得到广泛的推广和应用,如何在确保又好又快的检测基础上,尽最大可能的降低成本也是今后的研究方向。
标准化前,我国尚未制定出与食品安全快速检测技术相关的标准和规范,这也阻碍了快检法的推广和应用。随着技术的提高和检测中对快检法的需要,应及时制定出相关标准规范以增强快检结果的认可性和权威性。
参考文献
[1]房彦军,周焕英,杨伟群。试纸-光电检测仪快速测定食品中亚硝酸盐的研究【J】解放军预防医学杂志,2004,22(17):18-21
[2]易良键。食品安全快速检测方法的应用和研究【J】中国信息科技,2012,3:46
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材料与仪器TG16高速离心机(19310 g,长沙英泰仪器有限公司);UV?2000紫外可见分光光度计(尤尼柯上海仪器厂); vertex 70型红外光谱仪(德国Bruker公司);AM?3250B型磁力搅拌恒温器(天津奥特赛恩斯仪器有限公司)。介孔分子筛SBA?15的合成利用表面活性剂Pouronic P123(EO20PO70EO20, 美国Aldrich公司)为模板剂,以浓HCl( 35%~37%)为催化剂,通过对正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4, TEOS, ,日本Junsei Chemical公司)的分解和硅缩聚反应后而得到。编号Lu001和LLSD1的介孔分子筛合成方法基本相同,原料量略有不同,二者的BET比表面积762 m2/g,孔容 cm3/g,孔径 nm,壁厚 nm。柱状假丝酵母脂肪酶(candida rogusa lipase, CRL)购自日本Amano酶技术公司;BCA蛋白定量试剂盒购自美国Pierce公司。实验用水为二次蒸馏水。 傅立叶变换红外(FT?IR)测试样品和KBr在115 ℃下抽真空烘干10 h。将300 mg KBr和 mg样品在研钵中混合研磨成细粉后压片,干燥后立刻置于红外光谱仪的石英原位池中测试。仪器分辨率为2 cm-1,扫描波数范围4000~400 cm-1,扫描128次。 CRL在SBA?15上的固定化将CRL磷酸盐缓冲溶液(pH )以3000 r/min离心15 min,收集上清液,得原酶溶液。将适量SBA?15放入原酶溶液中,在15 ℃水浴和150~200 r/min下搅拌吸附21 h,再以10000 r/min下离心15 min,收集上清液为吸余液。用磷酸盐缓冲溶液清洗分子筛4次以洗脱疏松附着的酶,洗脱液再以10000 r/min离心15 min,取出上清液为清洗液。测定原酶溶液、吸余液和清洗液的酶蛋白含量,根据物料衡计算得出酶蛋白固定量(immobilized amount of enzyme protein, mg),取单位质量分子筛的酶蛋白固定量为载酶量(enzyme loading, mg/g)。 固定化CRL的泄漏将上述载酶SBA?15移入70 mL磷酸盐缓冲溶液中,在15 ℃水浴、以150~200 r/min搅拌并定时取样,样品再以10000 r/min离心15 min,分析上清液中的酶蛋白泄漏量。 蛋白质定量方法分别用单波长紫外分光光度法、双波长紫外分光光度法和BCA法测定样品蛋白质含量。单波长紫外法公式为:C(protein)(g/L) =F×A280×D/d,式中A280为280 nm波长处吸光度,D为溶液稀释倍数,d为石英比色皿厚度(cm),F为校正因子。双波长紫外法Warburg?Christian公式为:C(protein)(g/L)=; Lowry?Kalckar公式为:C(protein)(g/L)=,式中A260和A280分别为260 和280 nm紫外波长下的吸光度。BCA法参照美国Pierce公司蛋白定量方法测定。 分 析 化 学第37卷第8期尚 雁等:介孔分子筛SBA?15的脂肪酶固定量分析测定 蛋白质定量方法对比图1表明不同浓度CRL溶液在260~280 nm均有一个较强的吸收峰,该吸收峰为蛋白质芳香族氨基酸的特征峰,用于蛋白质含量测定。将粗酶浓度为6 g/L的CRL溶液进行不同倍数稀释,得到一系列相对浓度已知的酶溶液,分别用单波长和双波长紫外法以及BCA法测定酶浓度,验证所测浓度比例关系是否符合其相对浓度,由此得出各检测方法的准确度。图2结果说明BCA法测定结果与样品稀释后的相对浓度最接近,双波长紫外法测定值与BCA法接近,单波长法测定结果远高于BCA法和双波长紫外法。由表1中的相对浓度计算结果可知,BCA法的相对误差最小,单波长和双波长紫外法的相对误差较大。这是因为BCA法的原理是以工作试剂CuSO4中的Cu2+螯合蛋白质分子,发生显色反应测试吸光度,因此抗干扰能力较强,准确度较高。紫外分光光度法操作步骤少,简单快捷,不用显色试剂,不消耗样品。但是,直接检测光密度值受溶液中杂质干扰影响较大,误差较大。为考察介孔分子筛对吸光度的影响,分别在3 mL蒸馏水中加入, 和 mg SBA?15(编号Lu001),以蒸馏水为参比样,测定其吸光度,并计算出可能对蛋白质测定产生的浓度值偏差。表2说明SBA?15有明显紫外吸收。为此,本实验的样品溶液以10000 r/min离心,以消除介孔分子筛对吸光度的干扰。表1 不同方法测定蛋白质浓度的结果表2 SBA?15对吸光度的影响 表3为不同定量方法测定的 SBA?15(编号为Lu001)对CRL的固定量,3次平行实验的初始粗酶浓度均为6 g/L,SBA?15载体用量均为 g,双波长紫外法测定结果略高于BCA法; 单波长紫外法测定结果远高于双波长法和BCA法。表3还说明BCA法的精密度高于单波长与双波长紫外法,这是因为BCA法靠显色反应测试吸光度,灵敏度较高,且介孔分子筛不参与显色反应,抗干扰能力较强,重现性好,更适合介孔分子筛载体的酶固定量和酶泄露量的测试;紫外分光光度法受溶液中杂质和残留介孔分表3 SBA?15上的CRL固定量及载酶量◆: 固定量(amount of immobilized protein); ◇: 载酶量(enzyme loading).子筛干扰较大。由于双波长紫外法测定的酶固定量结果与BCA法较接近,若实验条件有限或者为了不消耗样品且干扰因素较少,可使用双波长紫外法来代替BCA法测定酶固定量,每个样品中的介孔分子筛干扰可通过物料衡算而抵消。 不同初始酶浓度时BSA?15载体上的酶固定量利用BCA法测定不同初始酶浓度条件下LLSD1对CRL的固定量,图3表明当酶浓度较低时,SBA?15载体对CRL的固定量和载酶量随酶浓度的增加而线性增加,但是当酶蛋白浓度达到约 g/L(粗酶浓度约1 g/L)时固定量和载酶量达到平稳,最大载酶量为 mg/g。 两种SBA?15载体的酶固定量在初始酶浓度均为2 g/L、分子筛用量均为 g相同条件下,LLSD1和Lu001对CRL的固定图4 LLSD1(a)和Lu001(b)的SEM电镜照片 SEM images of LLSD1(a) and Lu001(b)量分别为和 mg;载酶量分别为和 mg/g。可见,LLSD1的固定量及载酶量远大于Lu001。图4为LLSD1和Lu001的SEM电镜照片,可见二者外观形状基本相同,均属于SBA?15的传统形状[9],二者大小也无明显区别。图5是LLSD1和Lu001的FT?IR谱图,从图中可看出LLSD1表面上的羟基基团数量大于Lu001。由于酶的吸附是酶和介孔材料表面上的羟基通过氢键作用完成的,介孔分子筛表面上的羟基通过氢键作用可以促进对酶的吸附[10]。因此, 图5 Lu001(1)和LLSD1(2)的FT?IR谱图 FT?IR spectra of Lu001(1) and LLSD1(2)两种介孔分子筛对酶固定量差异很可能与介孔分子筛的羟基含量有关,具有较高羟基含量有利于固定更多的CRL。 SBA?15固定化酶的泄漏量固定化酶容易“脱落”到水相中成为游离酶,即“泄漏”[11]。图6表明Lu001固定化CRL在缓冲溶液中100 h后的泄漏率为,LLSD1的泄漏率为,泄露量均较低,说明SBA?15是良好的酶固定化载体。泄露率较低可能与SBA?15孔径大小有关。研究[3,12]表明, 当介孔材料的孔径与酶分子大小相适应时,固定化酶的稳定性较好。Lu001和LLSD1的孔径均为 nm,假丝酵母脂肪酶的动力学直径约为5 nm,二者大小较匹配,使酶分子恰好固定于孔内而不易发生泄露。◆,■,▲,● 为泄露量(leakage); ◇,口,△,○为泄露率(leakage rate),其中◆, ◇ : g LLSD1, 载酶量(enzyme loading) mg/g; ■,口: g LLSD1, 载酶量(enzyme loading) mg/g;▲, △: g Lu001, 载酶量(enzyme loading) mg/g;●,○: g Lu001, 载酶量(enzyme loading) mg/g。 1 Lei C, Shin Y, Liu J, Ackerman E J. Journal of the American Chemical Society, 2002, 124: 11242~112432 Lei J, Fan J, Yu C Z, Zhang L Y, Jiang S Y, Tu B, Zhao D Y. Microporous and Mesoporous Materials, 2004, 73: 121~1283 Essa H, Magner E, Cooney J, Hodnett B K. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2007, 49: 61~684 Rosales?Herńandez M C, Mendieta?Wejebe J E, Correa?Basurto J, Vázquez?Alcantara J I, Terres?Rojas E, Trujillo?Ferrara J. International Journal of Biological Macromolecules, 2007, 40: 444~4485 Gao Bo(高 波), Zhu Guang?Shan(朱广山), Fu Xue?Qi(付学奇), Xin Ming?Hong(辛明红), Chen Jing(陈 静), Wang Chun?Lei(王春雷), Qiu Shi?Lun(裘式纶). Chem. J. Chinese Universities(高等学校化学学报), 2005, 26(10): 1852~18546 Humphrey H P Y, Wright P A, Botting N P. Microporous and Mesoporous Materials. 2001, 44?45: 763~7687 He J, Xu Y, Ma H. Journal of Colloid and Interface Science, 2006, 298: 780~7868 Xu Jian(徐 坚), Yang Li?Ming(杨立明), Wang Yu?Jun(王玉军), Luo Guang?Sheng(骆广生), Dai You?Yuan(戴猷元). Journal of Chemical Industry and Engineering(China)(化工学报), 2006, 10(57): 2407~24109 Zhao D Y, Feng J L, Huo Q S, Nicholas M, Fredrickson G H, Chmelka B F, Stueky G D. Science, 1998, 279: 548~55210 Zheng L Y, Zhang S Q, Zhao L F, Zhu G S, Yang X Y, Gao G, Cao S G. Journal of Molecular Catalysis B:Enzymatic, 2006, 38: 119~12511 Zhu Y F, Shen W H, Dong X P, Shi J L. Journal of Materials Research, 2005, 20: 2682~269012 Diaz J F, Balkus K J. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 1996, 2: 115~126
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