理化檢驗技術和進展課件

1、衛(wèi)生理化檢驗技術和進展一、分析對象二、樣品前處理技術及進展 1. 樣品的采集和保存 2. 樣品溶液的制備方法 3. 分離與富集方法 4. 樣品的衍生化處理目錄三、化學分析技術四、儀器分析技術及進展 1. 光學分析技術 2. 電化學分析技術 3. 色譜分析技術五、新技術和新方法一、分析對象 金屬元素 無機物分析對象 非金屬元素 有機物分析樣品: 食品 水 空氣 生物材料(血、發(fā)、尿) 化妝品 消毒劑 土壤樣品采集的原則： 代表性 典型性 適時性1. 樣品的采集和保存采樣器具： 一般選用玻璃或塑料廣口瓶作為容器，采樣前充分洗凈并干燥。 顆粒狀食物采樣器 固體脂肪采樣器 攪拌器 粉碎機 勻漿機 樣品

2、的保存方法：密封保存法冷藏保存法化學保存法： 加入酸、堿或防腐劑2.樣品溶液的制備方法 溶解法： 利用被測組分在水、酸、堿、有機溶劑中的溶解性，將它分離出來。 例如：食品經(jīng)粉碎后，可直接用水溶出其中的氯化鈉。食品包裝材料中鉛的測定，可用醋酸或稀硝酸浸出。 索氏提取 超聲波提取 微波提取分解法：高溫灰化法 利用高溫分解樣品的一種經(jīng)典方法。其目的是使有機樣品無機化，將難溶的結合態(tài)金屬轉化為易溶的無機離子狀態(tài)?；曳钟孟∷峄蛩芙夂螅涂捎脕頊y定其中的元素。低溫灰化法 這是一種利用等離子體進行低溫灰化的方法。將干燥樣品置于特制的石英玻璃容器中，通入氧氣，在高頻電場作用下，產(chǎn)生氧等離子體，它能將樣品在低

3、溫下燃燒，經(jīng)數(shù)小時后，樣品化為灰分。 該法的特點是，在低溫（150 以下）密封條件下灰化，許多元素不會揮發(fā)損失，也不會帶入污染物質，并且樣品不需先進行炭化。 另一種類似的方法是氧彈法，它利用測定有機物熱值的裝置，將樣品放在密封罐中，在高壓下燃燒而灰化。光輻射消化法 將酸式濕法消化法改在石英容器內進行，并輔助以紫外光照射，加快消化的化學反應速度。有機酸、糖，特別是脂肪酸的消化，用該法較為方便快捷。酶消化法 利用酶解作用，將生物材料，特別是動物組織、器官分解，讓鍵合在蛋白質上的物質釋放出來。超臨界流體萃取(SFE)超臨界流體，是物質處在高于臨界溫度和壓力時的一種特殊物理狀態(tài)。它既非氣體，也非液體。

4、它具有液體對溶質的高溶解度，又具有氣體的高流動性和滲透性，因此，是一種優(yōu)良的萃取劑。常用的超臨界流體有CO2、NH3、N2O等。通常使用CO2來萃取非極性分子；而極性分子則用NH3和N2O，但效果沒有CO2萃取非極性分子好。通過改變壓力和溫度，可以改變超臨界流體對不同物質的萃取能力，從而進行程序萃取分離復雜組分。目前仍局限于非極性或弱極性物質的分離。SFE的特點萃取時間短，有萃取選擇性，可通過調節(jié)超臨界流體的密度、溫度、流速等來控制萃取能力。 SFE在食品安全檢測中的應用已用于多氯聯(lián)苯，二惡英，多環(huán)芳烴，農(nóng)藥以及香辛料等的分析中。農(nóng)副產(chǎn)品植物油脂、酒花及咖啡因的萃取，脂質類物質(如卵磷酯、甘油

5、酯、脂肪酸)的分離，動物油脂(如魚油、肝油等)的萃取。增加溫度和提高壓力對溶劑萃取的作用提高被分析物的溶解能力降低樣品基質對被分析物的作用或減弱基質與被分析物間的作用力加快被分析物從基質中解析并快速進入溶劑 降低溶劑粘度有利于溶劑分子向基質中擴散增加壓力使溶劑的沸點升高，確保溶劑在萃取過程中一直保持液態(tài)ASE的特點適合現(xiàn)有氣相色譜、液相色譜、色質聯(lián)用等分析儀器樣品預處理?？s短萃取時間，提高萃取效率，減少萃取溶劑用量，顯著降低了單個樣品的提取費用，具有節(jié)省溶劑、快速、健康環(huán)保、自動化程度高等優(yōu)點。解決固體、半固體樣品前處理的新技術。微波技術的應用微波消解: 在聚四氟乙烯密封罐中，先將樣品與強酸混

6、合反應，然后將罐置于微波爐中加熱數(shù)分鐘，就可以將樣品消化。微波萃取: 微波可加速萃取過程。微波技術的特點消化速度快，分解完全，無損失，且可同時進行多個樣品的處理。對萃取成分選擇性高，產(chǎn)率高，產(chǎn)品質量好。溶劑用量少，后處理方便，安全，無污染，屬于綠色工程，生產(chǎn)線組成簡單，節(jié)省投資。微波技術在食品安全檢測中的應用適用于原子吸收光譜、原子熒光光譜、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜、電感耦合等離子體-質譜等分析方法的樣品前處理適用于麥制品、奶制品、豆制品、谷制品、食用油、蔬菜等樣品的預處理超聲波萃取(UE)超聲波萃取，亦稱為超聲波輔助萃取、超聲波提取，是利用超聲波產(chǎn)生的強烈空化效應、擾動效應、擊碎和攪拌

7、作用等多種效應，增大物質分子運動速度，增加溶劑穿透力，從而加速目標成分進入溶劑，促進提取的進行。超聲波萃取的特點與常規(guī)的萃取技術相比，超聲波萃取技術快速、價廉、高效。在某些情況下，甚至比超臨界流體萃取和微波輔助萃取還好。超聲波萃取在食品安全檢測中的應用食品樣品中殘留農(nóng)藥、獸藥的萃取適用于麥制品、奶制品、豆制品、谷制品、食用油、蔬菜等樣品的預處理3.分離與富集方法 樣品中待測組分與基質和其它干擾組分共存時，常使分析無法進行，必須將待測組分提取分離出來，或將干擾成分分離出去，同時分離操作也起到濃縮的作用。溶劑萃取法 利用物質在互不相溶的兩種溶劑中溶解度的不同，將某組分富集到另一種溶劑中的過程稱為萃

8、取。 根據(jù)“相似相溶”原理，極性物質易溶于極性溶劑中，非極性物質易溶于非極性溶劑中。揮發(fā)法 在常溫或加熱恒溫條件下，向樣品溶液吹入惰性氣體，將某組分帶出，然后用吸收液或固體吸附劑（活性炭等）將組分收集。蒸餾法 將樣品溶液加熱至沸，或向其中通入水蒸汽，令待測組分揮發(fā)或隨水蒸汽一起蒸出，然后冷凝收集，使某組分得到分離。沉淀法 在被測溶液中加入適當?shù)某恋韯?，使被測組分或干擾組分生成溶解度小的沉淀物?；蛟谌芤褐猩膳c被測組分無關的沉淀物，利用共沉淀作用，將待測組分捕集而達到分離的目的。透析分離法 利用半透膜的透析作用，將小分子與大分子分離。 例如，含有糖精鈉的食品溶液，將其裝在透析袋內，置于水中，數(shù)小

9、時后，食品中的糖精鈉就會進入水中，而蛋白質、淀粉等大分子則留在袋內，水相即供糖精鈉分析用。反復透析，可將某組分完全分離。固相萃?。⊿PE）根據(jù)色譜分離原理，用固相萃取柱將樣品溶液中某組分，通過吸附、分配、離子交換等過程進行分離。常用的固定相有活性炭、硅膠、氧化鋁、陰陽離子交換樹脂、巰基棉、C18柱等。 固相萃取操作步驟（填料保留雜質）活化-除去柱子內的雜質并創(chuàng)造一定的溶劑環(huán)境上樣-將樣品轉移入柱洗脫-用小體積的溶劑將組分淋洗下來并收集，合并收集液（此種情況多用于食品或農(nóng)殘分析中去除色素）固相萃取操作步驟（填料保留目標化合物）活化: 除去小柱內的雜質并創(chuàng)造一定的溶劑環(huán)境上樣: 將樣品用一定的溶劑

10、溶解，轉移入柱并使組分保留在柱上淋洗: 最大程度除去干擾物洗脫: 用小體積的溶劑將被測物質洗脫下來并收集SPE法的特點簡單、快速和簡化了樣品預處理操作步驟，縮短了預處理時間處理過的樣品易于貯藏、運輸，便于實驗室間進行質控不出現(xiàn)乳化現(xiàn)象 ，提高了分離效率僅用少量的有機溶劑 ，降低了成本易于與其他儀器聯(lián)用，實現(xiàn)自動化在線分析SPE法在食品安全檢測中的應用食品或農(nóng)殘分析中去除色素蔬菜、水果中的農(nóng)藥殘留雞蛋中三聚氰胺的檢測固相萃取技術與分子印跡技術和納米技術結合分子印跡固相萃取納米TiO2固相萃取多壁碳納米管固相萃取分子印跡固相萃取(MISPE)分子印跡技術也稱為分子烙印技術，是一種新型高效分離及分子

11、識別技術，是源于人們對抗體-抗原專一性的認識，合成對模板分子具有特定識別能力的聚合物的技術。分子印跡聚合物(MIP) 具有與天然抗體相近的選擇性和親和力。分子印跡固相萃取是將分子印跡技術和固相萃取技術結合起來，與常規(guī)SPE一樣，將微量MIP填充入萃取柱中使用。整個萃取過程包括預處理、加樣、除雜質和洗脫4個步驟。MISPE操作過程MISPE的特點選擇性極高、物理和化學穩(wěn)定性很好，能夠抵抗很強的機械作用力，在高溫、高壓、酸、堿、高濃度離子及有機溶劑等各種惡劣條件下也能保持其原有的特性。能反復使用達100次之多，在室溫下保藏 8個月而烙印能力未見衰減，優(yōu)越的識別性和選擇性，近年來在食品安全檢測中得到

12、了廣泛的應用。MISPE在食品安全檢測中的應用食品中殺蟲劑的分析檢測食品中除草劑的分析檢測食品中生物毒素污染的分析固相微萃取(SPME) 由涂漬有固定相的萃取頭和外套組成通過萃取頭上的固定相涂層對樣品中的待測物進行萃取和預富集可采用浸入式和頂空兩種萃取方法固相微萃取裝置SPME操作過程及方式涂有固定相的萃取頭插入樣品或位于樣品上方待測物在固定相涂層與樣品間進行分配直至平衡將萃取頭插入分析儀器的進樣口，通過一定的方式解析后進行分離分析SPME的特點操作簡便、不需溶劑、萃取速度快便于實現(xiàn)自動化以及易于與色譜、電泳等高效分離檢測手段聯(lián)用與SPE法相比，SPME法具有萃取相用量更少、對待測物的選擇性更

13、高、溶質更易洗脫等特點SPME法在食品安全檢測中的應用食品中的農(nóng)藥殘留食品中的獸藥殘留食品中的香料分子印跡固相微萃取(MISPME)通過固相微萃取與分子印跡技術結合，將分子印跡聚合物作為固相微萃取的涂層材料，它既具有固相微萃取高效萃取的優(yōu)點，又具有分子印跡聚合物所具有的強大的分子識別能力。分子印跡固相微萃取的形式管內MISPME，即將一定粒度的MIP裝填到毛細管柱內作為預處理柱。與商品化的SPME 裝置類似，把MIP 涂布在SiO2纖維表面，將這種涂有MIP 的SiO2纖維頭安裝在SPME 手柄上，可實現(xiàn)與色譜裝置的在線聯(lián)用。MISPME的特點結合了MIP的高選擇性與SPME技術操作簡便、易自

14、動化的特點。能夠更高效地從復雜樣品中分離富集目標分子，清除基體干擾，從而降低檢出限，提高分析的精度和準確性。MISPME在食品安全檢測中的應用分子印跡固相微萃取-液相色譜聯(lián)用測定黃豆、玉米中三嗪類除草劑液相微萃?。↙PME)液相微萃取源于液-液萃取。該技術可獨立作為樣品的前處理技術，也可與氣相色譜、液相色譜聯(lián)用。A.直接液相微萃取液體基質中的分析物 基質一般較為純凈液滴穩(wěn)定性膜保護措施 B.頂空液相微萃取液相微萃取與頂空取樣分析的結合特別適合于揮發(fā)性或半揮發(fā)性微量有機化合物的萃取復雜基質C.分散液液微萃取液相微萃取的特點有機溶劑用量小，一般為幾到幾十微升，污染少集目標物的萃取、純化、濃縮于一步

15、，操作簡單，勞動強度小無需特殊設備，成本低通過調節(jié)萃取用溶劑的極性或者酸堿性，可實現(xiàn)選擇性萃取，可減少基質干擾LPME在食品安全檢測中的應用液相微萃取技術與氣相色譜-質譜聯(lián)用，測定食品中的防腐劑。液相微萃取-高效液相色譜法測定乳制品中的三聚氰胺。飲料分析：酒中醇類及污染物赭曲霉素A。4.樣品的衍生化處理氣相色譜法： 低沸點或熱穩(wěn)定的化合物高效液相色譜法： 紫外吸收的物質 熒光物質樣品前處理技術發(fā)展方向減少甚至不用有毒有機溶劑減少操作步驟盡量集采樣、萃取、凈化、濃縮、預分離、進樣于一身，適用于高效、高速、高靈敏度和高通量分析能適應處理復雜介質、痕量成分、特殊性質成分分析的要求三、化學分析技術 化

16、學分析 分析化學 儀器分析 重量分析化學分析 滴定分析 酸堿滴定法 配位滴定法滴定分析 沉淀滴定法 氧化還原滴定法 光學分析儀器分析 電化學分析 色譜分析四、儀器分析技術及進展1.光學分析技術紫外-可見分光光度法 分子熒光分析法化學發(fā)光分析法原子吸收光譜法 原子熒光光譜法 原子發(fā)射光譜法電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法2.電化學分析技術電位分析法 離子選擇電極法（pH值和氟離子） 電化學生物傳感器電導分析法庫侖分析法溶出伏安法電位溶出法3.色譜分析技術氣相色譜法高效液相色譜法離子色譜法 毛細管電泳法氣相色譜-質譜法高效液相色譜-質譜法發(fā)展趨勢：化學分析 儀器分析聯(lián)用技術 計算機技術的應用提高分析方法的靈敏度提高分析方法的選擇性五、新技術和新方法傳感器等離子體-質譜法(ICP-MS)芯片實驗室(lab on chip)或稱微全分析系統(tǒng)(miniaturized total analytical system, -TAS)二維色譜技術： 氣相色譜-氣相色譜-質譜 液相色譜-液相色譜-質譜-質譜系統(tǒng)生物學方