食品安全快速分析儀的研制及其應(yīng)用食品中亞硝酸鹽的現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定

1、食品安全快速分析儀的研制及其應(yīng)用 食品中亞硝酸鹽的現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定development and application of the fast food security analyzerin situ analysis of nitrite content in food摘 要 研制出了一種用于農(nóng)產(chǎn)品和食品中甲醛、吊白塊、亞硝酸鹽、硝酸鹽、二氧化硫現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的車(chē)載式儀器，開(kāi)發(fā)出配套的化學(xué)試劑盒和食品現(xiàn)場(chǎng)快速前處理設(shè)備。該儀器每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目的分析時(shí)間控制在30分鐘以內(nèi)。該儀器主要用于質(zhì)檢和市場(chǎng)管理部門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)檢測(cè)。關(guān)鍵詞 食品安全；現(xiàn)場(chǎng)；快速分析儀中圖分類號(hào) th744.4abstract t

2、he gdyq-501ma fast food security analyzer was developed. the relevant small reagent package and the in situ food sample preparation equipments were developed also. this portable instrument can be placed in a car and used to determine the content of several noxious chemicals in food, including formal

3、dehyde, formaldehyde sodium sulfoxylate, nitrate and sulfur dioxide. with this instrument, the analysis of each noxious chemicals content in food sample can be completed in 30 minutes. this instrument is designed for the departments such as the quality control department and the market management de

4、partment, in which food sample were analysed frequently.key words food security; in situ; fast analyzer近年來(lái)，向農(nóng)產(chǎn)品和食品中過(guò)量加入食品添加劑和摻偽（如甲醛、吊白塊、亞硝酸鹽、硝酸鹽和二氧化硫等）的案件常有發(fā)生1-4。對(duì)于如何檢測(cè)這些添加劑和化學(xué)品，國(guó)家已經(jīng)制定并公布了一些標(biāo)準(zhǔn)方法5。但是這些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法大都只能在實(shí)驗(yàn)室中完成，難以應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)快速定量檢測(cè)。采用國(guó)標(biāo)方法實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)，必須解決現(xiàn)場(chǎng)快速樣品前處理裝置、便攜式光度計(jì)及與其相匹配的一次性化學(xué)試劑盒三個(gè)難題。吉林大學(xué)分析化學(xué)系與長(zhǎng)春吉

5、大·小天鵝儀器有限公司合作開(kāi)發(fā)出的食品安全性快速分析儀及其相關(guān)的快速樣品前處理設(shè)備和化學(xué)試劑盒，可以用于現(xiàn)場(chǎng)定量測(cè)定食品中甲醛、吊白塊、亞硝酸鹽、硝酸鹽和二氧化硫五種化學(xué)品的含量，檢測(cè)每一種化學(xué)品的時(shí)間只需30分鐘，檢測(cè)結(jié)果與國(guó)標(biāo)法的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比無(wú)顯著性差異。該儀器具有省時(shí)、省力和低成本等優(yōu)點(diǎn)，適用于質(zhì)檢和市場(chǎng)管理部門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)檢測(cè)6。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 儀器gdyq-501ma五合一食品安全分析儀gdyq-702s食品檢測(cè)·快速恒溫加熱儀gdyq-703s食品檢測(cè)·快速蒸餾提取儀gdyq-704s食品檢測(cè)·快速粉碎儀gdyq-705s食品檢測(cè)·

6、;快速超聲提取儀gdyq-706s食品檢測(cè)·快速分離儀gdyq-707s食品檢測(cè)·快速恒溫水浴鍋1.2 試劑所用試劑均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法配制，分為甲醛試劑盒、吊白塊試劑盒、亞硝酸鹽試劑盒、硝酸鹽試劑盒和二氧化硫試劑盒。2 結(jié)果與討論2.1 儀器的基本原理食品安全快速分析儀是通過(guò)被測(cè)物質(zhì)在可見(jiàn)光區(qū)吸收光譜的特性以及光吸收定律對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定性鑒別和定量測(cè)定。具體步驟是將前處理后的樣品與化學(xué)試劑相互作用形成有色化合物，該有色化合物的吸光度與被測(cè)物質(zhì)的濃度呈比例關(guān)系，通過(guò)測(cè)量該有色化合物的吸光度可計(jì)算出被測(cè)樣品的含量。2.2 儀器的結(jié)構(gòu)儀器由光源/單色器、比色池、微處理器、檢測(cè)器、多

7、參數(shù)傳感器、信號(hào)控制與放大系統(tǒng)、恒溫加熱器、可充電電源、分析結(jié)果顯示系統(tǒng)及相應(yīng)的化學(xué)試劑盒構(gòu)成（見(jiàn)圖1）。光源/單色器比色池檢測(cè)器可充電電源微處理器傳感器恒溫加熱器信號(hào)控制與放大系統(tǒng)分析結(jié)果顯示系統(tǒng)圖1 食品安全快速分析儀結(jié)構(gòu)框圖儀器各個(gè)部件簡(jiǎn)單介紹如下：(1) 光源/單色器光源/單色器采用超高亮發(fā)光二極管(led)。為了保障光源/單色器的高穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命和儀器的便攜式現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)性能，本項(xiàng)目采用了全固態(tài)光源/單色器技術(shù)和光源穩(wěn)光技術(shù)。我們采用超高亮發(fā)光二極管和穩(wěn)流技術(shù)使光源穩(wěn)定，通過(guò)穩(wěn)流控制使led發(fā)光后某一時(shí)刻采集入射光，使每次測(cè)量時(shí)的入射光強(qiáng)度保持一致。這種穩(wěn)流技術(shù)不但可使光源穩(wěn)定，

8、而且能耗低，延長(zhǎng)了儀器光源和電池使用壽命。（2）比色池比色池是儀器核心部件之一。圓柱型比色池雖然在現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)單，但與傳統(tǒng)的方形比色皿相比，更容易產(chǎn)生散射光，而且比色瓶位置的不同和玻璃材質(zhì)的差異，均會(huì)使吸光度測(cè)量精度下降。解決這一問(wèn)題的方法是采用比色瓶自動(dòng)鎖定技術(shù)將比色瓶精確定位，使每次測(cè)量時(shí)，光線都從比色瓶表面的同一點(diǎn)上通過(guò)，從而保證測(cè)量精度。（3）檢測(cè)器檢測(cè)器采用光頻轉(zhuǎn)換技術(shù)的tsl系列集成光電傳感器。與傳統(tǒng)檢測(cè)器相比，它不但具有能耗低、體積小、重量輕、可靠性高、動(dòng)態(tài)線性范圍寬等特點(diǎn)，而且不需要信號(hào)放大和a/d轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可將接收到的光信號(hào)直接變?yōu)轭l率輸出傳送給微處理器。但在技術(shù)上必須解決光源

9、、比色瓶和檢測(cè)器三者之間的距離和位置優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)要兼顧光源強(qiáng)度、比色管和檢測(cè)器三者之間的互適性。（4）傳感器傳感器包括樣品前處理溫度控制傳感器、環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器，其作用是在線控制樣品前處理的溫度，實(shí)時(shí)顯示溫度和濕度。為了保證儀器的測(cè)量精度，這些傳感器大都采用國(guó)外的定型產(chǎn)品。（5）微處理器微處理器包括控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)兩部分?？刂葡到y(tǒng)是將電信號(hào)進(jìn)一步放大并進(jìn)行控制操作。本儀器用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)是利用液晶將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)。本儀器選用低功耗、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、體積小、重量輕的51系列單片機(jī)為核心。在硬件電路的設(shè)計(jì)中選用現(xiàn)代新技術(shù)和新器件，力求性能可靠、穩(wěn)

10、定、簡(jiǎn)潔。微處理器及周邊硬件的原理框圖如圖2所示：恒溫加熱器環(huán)境溫度傳感器環(huán)境濕度傳感器光源驅(qū)動(dòng)電路光傳感器信號(hào)處理液晶顯示鍵盤(pán)單片機(jī)圖2 微處理器及周邊硬件原理框圖控制軟件用c語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編寫(xiě)以滿足數(shù)學(xué)計(jì)算和精確定時(shí)的需要。軟件原理框圖如圖3所示：ynnyyn開(kāi) 始初始化鍵操作zero=0測(cè)量空白顯 示定 時(shí)時(shí)間到關(guān) 機(jī)計(jì)算c值測(cè)量樣品圖3 軟件原理框圖（6）化學(xué)試劑盒本儀器主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)甲醛、吊白塊、亞硝酸鹽、硝酸鹽和二氧化硫的快速定量檢測(cè)，因此必須配備相應(yīng)的化學(xué)試劑盒?；瘜W(xué)試劑盒必須具備符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法、保存時(shí)間長(zhǎng)、顯色速度快、操作簡(jiǎn)單、攜帶方便和用后無(wú)二次污染等特點(diǎn)。在化學(xué)試劑盒中加

11、入稀釋劑和穩(wěn)定劑，試劑全部為一次性使用，包裝用的塑料管可回收，使用后的廢液通過(guò)儀器配置的內(nèi)裝活性炭的濾布過(guò)濾器后排放，由于食品安全快速測(cè)定儀所用的顯色液總體積為5毫升，為國(guó)標(biāo)法的1/5，所以試劑用量小，有利于回收和廢液處理。2.3 儀器特點(diǎn)1) 采用國(guó)家最新頒布的標(biāo)準(zhǔn)方法，儀器無(wú)可動(dòng)部件，檢測(cè)時(shí)間從國(guó)標(biāo)方法的34小時(shí)縮短為30分鐘。2) 適應(yīng)于實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)液體樣品和固體樣品的定量測(cè)定。3) 采用單片機(jī)控制，具有測(cè)量、設(shè)置、記錄、保存、打印、和光譜數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理功能。采用rs-232/usb接口與pc機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，聯(lián)機(jī)和幫助等功能，自動(dòng)化程度高。4) 顯色試劑一次性使用，保質(zhì)期為一年。樣品和試劑用量

12、少，減少了二次污染。5) 屏幕中文顯示，人機(jī)交互式操作，體積小、重量輕、攜帶方便。2.4 技術(shù)指標(biāo)1) 測(cè)定下限l 硝酸鹽1.0 mg/kgl 甲醛5.0 mg/kgl 二氧化硫10.0 mg/kgl 亞硝酸鹽5.0 mg/kgl 吊白塊50.0 mg/kg2) 測(cè)定范圍：l 硝酸鹽0.0300.0 mg/kgl 甲醛0.0500.0 mg/kgl 二氧化硫0.02000.0 mg/kgl 亞硝酸鹽0.0200.0 mg/kgl 吊白塊0.02500.0 mg/kg3) 測(cè)量精度：5%4) 工作環(huán)境溫度：5405) 電源：220v，50hz6) 重量：7.5kg7) 尺寸：390×2

13、60×200mm2.5 應(yīng)用領(lǐng)域gdyq501ma 五合一食品安全分析儀廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品、日常食品、海產(chǎn)品及其制品中硝酸鹽、甲醛、二氧化硫、亞硝酸鹽和吊白塊含量的快速定量測(cè)定。3 儀器的應(yīng)用食品中亞硝酸鹽的測(cè)定3.1 所需試劑亞硝酸鹽試劑（一）：紅色塑料管亞硝酸鹽試劑（二）：棕色塑料管亞硝酸鹽試劑（三）：黑色塑料管亞硝酸鹽試劑（四）：白色大號(hào)塑料管亞硝酸鹽試劑（五）：棕色大號(hào)塑料管所有亞硝酸鹽試劑均需避光、低溫（冰箱4左右）保存。3.2 操作步驟3.2.1 樣品處理1) 水溶性固體樣品（如食鹽）準(zhǔn)確稱取1.00克均勻樣品后，置于20毫升提取瓶中，加水溶解稀釋至10毫升刻度線處備用。2

14、) 其它固體樣品（如肉罐頭、熏肉、火腿、香腸、灌腸、魚(yú)類、肉類等）將適量的樣品移入攪碎機(jī)容器內(nèi)，按照說(shuō)明書(shū)安裝好，攪碎1分鐘樣品呈均漿狀。準(zhǔn)確稱取1.00克樣品，置于20毫升提取瓶中，加水稀釋至10毫升刻線處，加入亞硝酸鹽試劑（四）一支，取一小片ph試紙，用攪拌針蘸一滴樣品溶液滴在ph試紙上，試紙變?yōu)榫G色或藍(lán)黑色（ph8）。否則，繼續(xù)滴加亞硝酸鹽試劑（四）直至溶液使ph試紙變?yōu)樗{(lán)黑色。用攪拌針攪拌混勻后加入亞硝酸鹽試劑（五）一支，再用攪拌針攪拌混勻。將樣品提取瓶放入儀器上的（60±2）加熱器2（四孔）中加熱提取10分鐘（在提取的過(guò)程當(dāng)中，用攪拌針攪拌12次），取出靜置冷卻至室溫，用注

15、射器取樣品上清液，再用針頭式過(guò)濾器過(guò)濾后備用。針頭式過(guò)濾器使用方法：將塑料連接管安裝在注射器針頭位置，吸取待過(guò)濾 溶液約10毫升，取下塑料連接管，安裝上針頭式過(guò)濾器（預(yù)先在過(guò)濾器上安好濾膜，濾膜一次性使用，過(guò)濾器洗凈后可重復(fù)使用），將待測(cè)溶液過(guò)濾至一支干凈并且干燥過(guò)的比色瓶中備用（過(guò)濾時(shí)要棄去初濾液約2毫升左右）。3) 液體樣品（如礦泉水等）準(zhǔn)確移取1.00毫升液體樣品（需要設(shè)置液體樣品的密度），置于20毫升比色瓶中，加水稀釋至10毫升刻度線備用（若溶液不澄清，可用針頭式過(guò)濾器過(guò)濾后使用，過(guò)濾方法與固體樣品相同）。3.2.2 亞硝酸鹽測(cè)定根據(jù)所測(cè)定樣品的處理過(guò)程和測(cè)量方法，首先進(jìn)行測(cè)量前的設(shè)置

16、。進(jìn)入“設(shè)置”項(xiàng)目選擇“亞硝酸鹽”，按鍵，再選擇到“設(shè)置”，設(shè)置各項(xiàng)所需參數(shù)。3.2.2.1 樣品：用5.00毫升移液器準(zhǔn)確移取待測(cè)溶液1.00毫升置于干燥過(guò)的白色刻度線比色瓶b中，加水稀釋至5毫升刻度線處，加入亞硝酸鹽試劑（一）、（二）、（三）各一支后，蓋上比色瓶定位器搖勻。3.2.2.2 試劑空白：加水至干燥過(guò)的藍(lán)色刻度線比色瓶b的5毫升刻度線處，再加入亞硝酸鹽試劑（一）、（二）、（三）各一支后，蓋上比色瓶定位器搖勻。（樣品與試劑空白同時(shí)操作）將空白及樣品比色瓶放入gdyq-702s食品檢測(cè)·快速恒溫加熱儀（35±2）中加熱顯色3分鐘。恒溫加熱倒計(jì)時(shí)3分鐘結(jié)束后會(huì)發(fā)出提

17、示音，取出比色瓶，立即測(cè)量。3.2.2.3 測(cè)量操作1) 旋緊比色瓶定位器，擦凈白色刻度線比色瓶b和藍(lán)色刻度線比色瓶b的外壁，將試劑空白比色瓶b（藍(lán)色刻度線）放入比色瓶槽中鎖定。2) 進(jìn)入“測(cè)量”項(xiàng)目選擇“亞硝酸鹽”，然后選擇“空白”，按鍵，儀器顯示“空白測(cè)量完畢”。3) 取下試劑空白比色瓶b（藍(lán)色刻度線），將樣品比色瓶b（白色刻度線）放入比色槽中鎖定，選擇“樣品”，按鍵，儀器顯示值即為樣品中亞硝酸鹽含量。4 樣品的測(cè)定對(duì)20余種肉制品中的亞硝酸鹽含量進(jìn)行了測(cè)定，并與國(guó)標(biāo)法進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表1。表1 快速法與國(guó)標(biāo)法對(duì)比結(jié)果樣品編號(hào)樣品及規(guī)格gdyq-501ma五合一食品安全分析儀（快速法

18、）mg/kg國(guó)標(biāo)法（gb/t5009.33-1996）mg/kg1雞肉腸3.563.882牛肉腸（100g）6.678.603牛肉紅腸26.526.34歐式火腿29.629.45香腿串23.824.06金火腿15.115.07里脊香腸21.323.48火腿腸28.427.09肉腸18.818.210兒童腸25.825.111火雞腸38.842.812火雞腿34.737.713蒜味腸6.506.4014熏烤金火腿20.019.815鮮雞蛋9.067.8916鮮牛奶7.697.1717酸牛奶6.967.3818玉米面8.097.9619面粉9.479.3420甜奶粉8.918.32由表1中的分析結(jié)果可見(jiàn)，采用食品安全快速分析儀所得的檢測(cè)結(jié)果與國(guó)標(biāo)法無(wú)顯著差異。采用gdyq-501ma五合一食品安全分析儀可在現(xiàn)場(chǎng)短時(shí)間（30分鐘）內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)出農(nóng)產(chǎn)品和食品中甲醛、吊白塊、亞硝酸鹽、硝酸鹽和二氧化硫的含量。參考文獻(xiàn)1 張致新. 我國(guó)食品中亞硝酸鹽的監(jiān)測(cè)及其毒性，中國(guó)熱帶醫(yī)學(xué)，2001，1（2）：