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文檔簡介
第七章食品安全性評價第一節(jié)
食品安全性的毒理學評價
>>第二節(jié)
食品安全性的風險分析>>第三節(jié)食品質(zhì)量的檢驗與分析>>第四節(jié)新型食品安全檢測技術>>
第一節(jié)食品安全性的毒理學評價一、基本概念1、食品毒理學、食品毒物和食品毒性,(1)毒理學(toxicology):從生物醫(yī)學角度研究化學因素、物理因素、生物因素對生物體的損害作用及其作用機制的科學。
食品毒理學(foodtoxicology):研究存在于食品中有毒的化學因素、物理因素、生物因素對生物體的毒性及其毒性反應機理,確定這些物質(zhì)的安全限量并評定食品安全衛(wèi)生的科學。(2)食品毒物(foodpoison):是指一定條件下,較小劑量就可干擾或破壞生物體的動態(tài)平衡,甚至導致生物體死亡的化學物質(zhì)。
外源化學物,又叫外源生物活性物質(zhì)(xenobiotics):是指存在于人類生活的外界環(huán)境中,可能與機體接觸并進入機體,在體內(nèi)呈現(xiàn)一定生物學作用的一些化學物質(zhì)。
(3)食品毒性(foodtoxicity):是指食品中化學物質(zhì)與機體接觸或進入體內(nèi)易感部位后,能引起損害作用的相對能力。食品毒性作用除了一般的損害、病變外,還包括損害正在發(fā)育的胎兒(致畸胎)、改變遺傳密碼(致突變)和引發(fā)癌癥(致癌)的能力等。代謝衍生物的毒性直接影響到外源化學物質(zhì)的毒性,有的代謝衍生為無毒物質(zhì),有的則進一步衍生為有毒物質(zhì)。理論上,任何毒物都是相對的,毒物與非毒物之間無嚴格的界限。同一種物由于使用量、使用對象、使用方法的不同,可能是毒物也可能是非毒物。例如硒的安全攝入量為每日50~200g,低于50g則可能出現(xiàn)心肌炎、克山病、免疫力低下等疾病,超過200g則可能會導致硒中毒,超過1mg則可能引起死亡。同一種有毒物質(zhì)經(jīng)由不同途徑(口、皮膚、呼吸道、注射等)與機體接觸時,其吸收系數(shù)不同,表現(xiàn)出的毒性也不一樣。①靜脈注射時,吸收系數(shù)為1,即完全吸收,表現(xiàn)出毒性也最高。②經(jīng)口攝入時,有毒物質(zhì)經(jīng)胃腸道吸收、匯集于門靜脈系統(tǒng)到達肝臟,在肝臟內(nèi)被代謝,次過程稱為首過效應(firstpasseffect)。(4)毒性作用分類:①速發(fā)作用和遲發(fā)作用速發(fā)毒性作用(immediatetoxiceffect):外源化學物質(zhì)在一次接觸機體后的短時間內(nèi)所引起的即刻毒性作用。如氰化鉀引起的急性中毒。遲發(fā)毒性作用(delayedtoxiceffect):外源化學物質(zhì)在一次或多次接觸機體后,經(jīng)一定時間間隔才出現(xiàn)的毒性作用。如某些有機磷化合物有遲發(fā)性神經(jīng)毒害作用。②局部作用和全身作用
局部毒性作用(localtoxiceffect):某些外源化學物質(zhì)在機體接觸部位直接造成的損害作用。如接觸具腐蝕物質(zhì)造成的皮膚損傷,吸入刺激性氣體造成的呼吸道損傷等。
全身毒性作用(systemictoxiceffect):外源化學物質(zhì)被機體吸收并擴散到全身后所產(chǎn)生的損害作用。如CO所引起的全身性缺氧中毒。③可逆作用和不可逆作用
可逆毒性作用(reversibletoxiceffect):停止接觸后逐漸消失的毒性作用。一般外源化學物質(zhì)濃度越低,作用時間越短,則造成的損傷越輕,毒性消失也越快。
不可逆毒性作用(irreversibletoxiceffect):停止接觸后其毒性作用繼續(xù)存在,甚至對機體損害進一步加重。如外源引起的肝硬化、腫瘤是不可逆的。④過敏反應(hypersensitivity)也稱變態(tài)反應(allergicreaction):機體對外源化學物質(zhì)所產(chǎn)生的一種病理性免疫反應,引起這種過敏反應的外源化學物質(zhì)稱為過敏原(allergen).⑤特異性體質(zhì)反應(idiosyncraticreaction):機體對外源化學物質(zhì)的一種遺傳性異常反應。過敏原可以是完全抗原(antigen),也可以是半抗原(semi-antigen)。半抗原與機體內(nèi)源蛋白結合形成抗原,再進一步激發(fā)抗體的產(chǎn)生,使機體處于致敏狀態(tài)。當再次與這類化學物質(zhì)接觸后,即可引發(fā)抗原抗體反應,產(chǎn)生典型的過敏反應癥狀。2、絕對致死量、半數(shù)致死量和閾值(1)絕對致死量(absolutelethaldose,LD100):造成一群機體全部死亡的最低劑量。
最小致死劑量(minimallethaldose,LD01):
最大耐受劑量(maximaltolerateddose,LD0):
最小有作用劑量(minimaleffectivedose):
最大無作用劑量(maximalno-effectivedose):(2)半數(shù)致死量(halflethaldose,LD50):經(jīng)口給予受試物后,能夠引起動物死亡率為50%的單一受試物劑量。半數(shù)致死劑量是經(jīng)過統(tǒng)計學計算得出的估計值,一般以mg/kg體重表示。影響LD50值因素:①動物種類、品系②外來化合物與機體接觸路徑、接觸方式所以表示LD50量必須注明受試動物的種類和接觸的途徑。
半致死濃度:引起一群機體50%死亡所需的濃度,一般以mg/L表示水中外來化合物濃度,以mg/m3表示空氣中外來化合物濃度。
閾值(thresholddose)也稱最小有作用劑量(minimaleffectivedose)
,又稱閾劑量:指在一定時間內(nèi),一種外來物按一定方式或途徑與機體接觸,并使某項靈敏的觀察指標開始異常變化或機體開始出現(xiàn)損害作用所需的最低劑量。同一化合物對同一機體的閾劑量是可變的:①不同時間;②不同途徑;③不同觀察指標。3、靶器官和效應器官(1)靶器官(targetorgan):外源化學物質(zhì)可以直接發(fā)揮毒性作用的器官或組織。如腦是甲基汞的靶器官,腎臟是鎘的靶器官。一般而言,毒物毒理作用強弱主要取決于該物質(zhì)在靶器官中濃度,但靶器官不一定是該物質(zhì)最高濃度的場所,是否為靶器官主要取決于該器官對相應毒物的敏感性。例如鉛濃集于骨骼組織中,但其毒性作用是通過鉛對造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等損害而體現(xiàn)出來。(2)效應器官(effectorgan):機體與外源化學物質(zhì)接觸后,表現(xiàn)毒性效應的器官。
效應器官不一定是靶器官。如馬錢子堿中毒引起抽搐和驚厥,靶器官是中樞神經(jīng)系統(tǒng)效應器官是肌肉組織。
效應(effect):機體接觸一定量化學物質(zhì)后,引起的生物學改變。涉及個體,以一定劑量單位表示。
反應(response):生物學效應達到一定強度的個體在群體中所占比例。涉及群體和個體,以百分比表示強度。4、日允許攝入量和最大未觀察到有害作用劑量(1)日允許攝入量(acceptabledailyintakes,ADI):人類每日攝入某物質(zhì)直至終生,而不產(chǎn)生可檢測到的對健康有害的量。以mg/(kg體重·d)表示。(2)最大未觀察到有害作用劑量(noobservedadverseeffectlevel,NOAEL),又叫最大無作用劑量(maximalnoeffectdose):通過動物試驗,以現(xiàn)有的技術手段和檢測指標未觀察到與受試動物有關的毒性作用的最大劑量。
安全系數(shù)(safetyfactor):據(jù)NOAEL值計算ADI值時所用的系數(shù)。
ADI值×安全系數(shù)=NOAEL值安全系數(shù)主要根據(jù)經(jīng)驗而定,不是固定不變的,一般定為100,即假設人比實驗動物對受試物敏感10倍,人群內(nèi)敏感性差異為10倍。理論上最小有作用劑量和最大無作用劑量應相差極微,但實際存在一定差距。二、食品安全性毒理學評價的評價程序通過動物實驗和對人群的觀察,闡明某種物質(zhì)的毒性及潛在危害,對該物質(zhì)能否投放市場作出取舍決定,或提出人類安全接觸的條件,即對人類使用這種物質(zhì)的安全性作出評價的研究過程叫毒理學安全評價(toxicologicalsafetyevaluate)1、食品安全毒理學評價的初步工作(1)對可能進入食品的生物、化學或物理性因素進行定性和定量評價。了解該化合物生產(chǎn)過程使用的原料和中間體,了解其應用情況和使用量。要求受試物必須是能代表人體進食的樣品。(2)估計人體的可能攝入量。①平均攝入量;②某些人群的最高攝入量。①全膳食分析:調(diào)查消費者所消費的食物類型并對這類食物化學成分進行全面分析。②菜籃子分析:從零售商購買食物,用傳統(tǒng)或有代表性方法處理,分析某種有疑問的成分。通過分析獲得某種特定食物成分的年人均消耗量或暴露量。2、食品安全毒理學評價的第一階段:急性毒性試驗
急性毒性(acutetoxicity):一次給予受試物或在短時間內(nèi)多次給予受試物所產(chǎn)生的毒性反應。食品安全毒理學研究中,必須是經(jīng)口路徑的灌胃法給予受試物,其它路徑無參考價值。(1)測定LD50
LD50是衡量化學物質(zhì)急性毒性大小的基本數(shù)據(jù):①應用LD50可進行毒性分級和農(nóng)藥危害分級。②通過LD50可了解受試物毒性強度、性質(zhì)及可能的靶器官。③LD50可為進一步進行毒性試驗的劑量選擇和毒性觀察指標選擇提供依據(jù)。LD50計算方法:
寇氏法(Karbor)又叫平均致死劑量法:依據(jù)劑量對數(shù)與死亡率呈S形曲線時所包含的面積推導出死亡率為50%的劑量。lg(LD50)=0.5×{∑[(Xi
+Xi+1)×(Pi+1—Pi)]}(Xi
+Xi+1):相鄰兩組劑量對數(shù)之和;(Pi+1—Pi):相鄰兩組死亡率之差??苁戏▽嶒瀯游镞x擇要求:①接觸受試物后的毒性反應與人接觸受試物毒性反應基本一致;②易于飼養(yǎng)管理;③品系純化④一種為嚙齒類、一種為非嚙齒類,實際工作中以大鼠和小鼠為主??苁戏▽嶒炓螅孩俑鹘M實驗動物數(shù)相等;②死亡率成正態(tài)分布;③最小劑量組死亡率為0,最大劑量組死亡率為100%。
改進寇氏法:lg(LD50)=Xk
—i×(∑P—0.5)Xk:最高劑量組對數(shù)值;
i:相鄰組劑量對數(shù)值之差;∑P:死亡率之和。
實驗要求:①最低劑量組死亡率小于20%、最高劑量組死亡率大于80%即可;②各組間劑量按幾何級別排列,即相鄰組劑量對數(shù)差值相等。結果判斷:①若LD50小于人的可能攝入量10倍,則放棄受試物用于食品,不再進行其它毒理學試驗。②若LD50大于人的可能攝入量10倍,可進入下一階段毒理學試驗。③若LD50在人的可能攝入量10倍左右,應重復試驗或用另一種方法驗證。(2)最大耐受劑量法給予動物最大使用濃度和最大灌胃容量時,仍不出現(xiàn)死亡每組雌雄小鼠各10只,劑量為最大使用濃度和灌胃體積(一個劑量組)。最大灌胃體積小鼠0.2ml/20g體重,大鼠4.0ml/200g體重,一日內(nèi)一次或多次(不多于3次)給予,連續(xù)7~14天。如動物不出現(xiàn)殘廢,則認為受試物對某種動物的經(jīng)口急性最大耐受劑量大于某一數(shù)值(mg/kg體重或g/kg體重)。(3)聯(lián)合急性毒性試驗兩種或兩種以上受試物同時存在時,需進行聯(lián)合急性毒性試驗。相互作用結果:①拮抗;②相加;③協(xié)同。3、食品安全毒理學評價第二階段:遺傳毒性試驗、傳統(tǒng)致畸試驗、30天喂養(yǎng)試驗:(1)目的:①了解受試物是否具有遺傳毒性、致癌作用、致畸作用;②30天喂養(yǎng)試驗可進一步了解受試物毒性作用,觀察受試物對機體生長發(fā)育的影響;③30天喂養(yǎng)試驗可初步估計NOAEL。(2)主要試驗:
①Ames試驗或V79/HGPRT試驗;
②骨髓細胞微核試驗或骨髓細胞染色體畸變試驗;
③小鼠精子畸形分析或TK基因突變試驗或睪丸染色體畸變分析;
④傳統(tǒng)致畸試驗;
⑤30天喂養(yǎng)試驗:如受試物進行第三、四階段試驗,可不進行本試驗。(3)結果判斷:①如以上三項試驗,體內(nèi)、體外各有一項或一項以上結果為陽性,表明該受試物可能有遺傳毒性和致癌作用,一般應放棄用于食品。②如以上三項結果均為陰性,則可繼續(xù)進行下一階段毒理學試驗。③若30天喂養(yǎng)試驗未發(fā)現(xiàn)有明顯毒性作用,綜合其它試驗結果可做出初步評價;若試驗中發(fā)現(xiàn)有明顯毒性作用,尤其是有劑量——反應關系,則考慮進行進一步毒性試驗。4、食品安全毒理學評價第三階段:90天喂養(yǎng)試驗、繁殖試驗、代謝試驗(1)試驗目的①觀察受試物以不同劑量水平、經(jīng)長期喂養(yǎng)后對動物的毒性作用性質(zhì)和可能的靶器官。②了解受試物對動物繁殖及對子代的發(fā)育毒性。③觀察受試物對實驗動物生長發(fā)育的影響。④了解受試物在體內(nèi)吸收、分布、排泄速度及蓄積性情況,了解代謝產(chǎn)物的形成情況。⑤初步確定NOAEL或致癌的可能性。⑥為慢性毒性試驗和致癌試驗的劑量選擇和動物種系選擇提供依據(jù)。(2)結果判斷據(jù)上述三項試驗中最敏感指標所得的NOAEL進行評價。①當NOAEL≤人可能攝入量的100倍,表示毒性較強,應放棄用于食品②當NOAEL在人可能攝入量的100~300倍時,應進行慢性毒性試驗評價。③當NOAEL>人可能攝入量的300倍時不必進行慢性試驗,可進行安全性評價。外來化學物經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化后,有的毒性減弱或消失,但也有部分物質(zhì)毒性被活化,毒性增強。5、毒理學評價第四階段:慢性毒性試驗(包括致癌試驗)用適當?shù)姆椒ê蛣┝拷o動物飼喂受試物,檢驗受試物或其代謝物是否有致癌或誘發(fā)腫瘤作用。觀察其長期累積效果,有時可包括幾代試驗。(1)試驗目的①了解長期接觸受試物后出現(xiàn)的毒性作用以及致癌作用。②最后確定NOAEL。③為受試物能否用于食品的最終評價提供依據(jù)。(2)判斷標準據(jù)慢性毒性試驗所得的NOVEL值評價原則:①當NOAEL≤人可能攝入量50倍,表明毒性較強,應放棄用于食品。②當NOAEL為人可能攝入量的50~100倍時,經(jīng)安全性評價后決定該受試物可否用于食品。③當NOAEL>100倍,則可考慮用于食品。慢性毒性試驗是制定ADI所需要的關鍵資料。據(jù)致癌試驗所得的腫瘤發(fā)生率、潛伏期和多發(fā)性等進行致癌試驗評價原則:下列情況之一并經(jīng)統(tǒng)計學處理差異顯著,則結果陽性;若存在劑量——反應關系,則判斷陽性更可靠。①腫瘤只在試驗組發(fā)生,對照組不發(fā)生。②兩組腫瘤均發(fā)生,但試驗組發(fā)生率高。③試驗組中多發(fā)性腫瘤明顯,對照組無多發(fā)性腫瘤或僅少數(shù)動物有多發(fā)性腫瘤。④試驗組、對照組腫瘤發(fā)生率無明顯差異,但試驗組發(fā)生時間較早。6、人群接觸資料(1)由于動物與人類之間種屬差異,在評價食品安全性時,應盡可能收集人群接觸受試物后的反應資料。包括:職業(yè)性接觸和意外事故接觸。(2)另外人群流行病學調(diào)查,可為安全性再評價提供更加寶貴的資料。應將人群接觸資料因素分析與實驗動物資料綜合起來進行評價。三、食品安全毒理學評價程序運用原則1、一般原則對一種外來化合物進行毒性試驗時,必須對各種毒性試驗方法按一定順序進行,才能達到在最短時間內(nèi)以最經(jīng)濟的方法取得可靠的結果。實際工作中多采用分階段進行。2、不同受試物選擇毒性試驗原則(1)凡屬我國創(chuàng)新的物質(zhì)。一般要求進行四個階段試驗,特別是對其中化學結構提示有慢性毒性、遺傳毒性或致癌性可能者或使用量大、使用范圍廣、攝入機會多者,必須進行四階段試驗。(2)凡屬與已知經(jīng)過安全性評價允許使用的物質(zhì)的化學結構基本相同的衍生物或類似物。據(jù)第一、二、三階段毒性試驗結果判斷是否需進行第四階段毒性試驗。(3)凡屬已知化學物質(zhì),WHO已公布ADI者,同時申請單位又有資料證明其產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)格與國外產(chǎn)品一致??上冗M行第一、二階段試驗,若實驗結果與國外產(chǎn)品一致,則不需要進行第三階段試驗,否則應進行第三、四階段試驗。(4)凡屬食品添加劑(包括營養(yǎng)強化劑)、食品新資源和新資源食品、食品容器和包裝材料、輻射食品、食品及食品工具與設備洗滌用消毒劑、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留等安全性評價應根據(jù)情況分段進行。①香料。凡屬WHO、香料生產(chǎn)者協(xié)會(FEMA)、歐洲理事會(COE)、國際香料工業(yè)組織(IOFI)四個國際組織中兩個或兩個以上允許使用的,參照國外資料或規(guī)定進行評價。資料不全或只有一個國際組織批準使用的,先進行急性毒性試驗和致突變試驗中的一項,再決定是否需進一步實驗。目前無資料可查、國際組織未允許使用的,先進行第一、二階段毒性試驗,再決定是否進一步試驗。動植物可食部分提取的單一、高純度天然香料,如其化學結構及有關資料并未提示具有不安全性,一般不要求進行毒性試驗。②其它食品添加劑。凡毒理資料比較完整、WHO允許使用的,要求進行急性毒性試驗和兩項致突變試驗(首選Ames試驗,骨髓細胞微核試驗),再決定是否繼續(xù)。動植物、微生物提取的單一組分、高純度添加劑,如新品種需先進行第一、二、三階段試驗再作決定,其它的需進行第一、二階段試驗再作決定。凡屬一個國際組織或國家批準使用,但WHO未公布ADI值或資料不完整者,在進行第一、二階段試驗后做初步評價,以決定是否進行進一步的毒性試驗。
進口食品添加劑,要求進口單位提供毒理學資料以及出口國批準使用的資料,由國務院衛(wèi)生行政主管部門指定的單位審查后決定是否需要進行毒性試驗。③食品新資源和新資源食品(novelfood):在我國新發(fā)現(xiàn)、新研制(含新工藝和新技術生產(chǎn))或新引進的無食用習慣或僅在個別地區(qū)有食用習慣的食品或食品原料稱新資源食品。原則上需進行第一、二、三階段試驗以及必要的人群流行病學調(diào)查,必要時進行第四階段試驗。若據(jù)文獻資料及成分分析,未發(fā)現(xiàn)有毒或毒性甚微,不對健康造成危害的物質(zhì),可先進行第一、二階段試驗,再決定是否繼續(xù)。④食品容器及包裝材料。品種多,使用的原料、添加劑以及副反應產(chǎn)物、降解產(chǎn)物等各不相同,遷移到食品中污染物性質(zhì)和數(shù)量各不相同,評價時參照國際組織和國外資料規(guī)定分別決定所需的試驗,提出試驗程序和方法,報國務院衛(wèi)生行政主管部門指定的單位認可后進行試驗。⑤輻照食品。按《輻照食品衛(wèi)生管理辦法》要求提供毒理學試驗資料。⑥洗滌消毒劑。按衛(wèi)生部《消毒管理辦法》進行,重點考慮殘留毒性。⑦農(nóng)藥、獸藥殘留。按GB15670-1995進行。四、食品安全毒理學評價的評價試驗1、急性毒性試驗(acutetoxicitytest)(1)劑量分組。以近似物的LD50為預試驗的毒性中值。每組4只動物,3個劑量組,組距為10倍。據(jù)預試驗結果判斷增加還是降低劑量,直至粗略預測LD100和LD0。
求LD50時,一般設5~7個劑量組,以預期毒性中值為中間劑量組,上下各推,組距為4倍差。每組動物數(shù)小鼠10只、大鼠6~8只、家兔4~6只。(2)實驗期限和觀察指標。一般2周,求2周后總死亡數(shù),對于一些速死性化合物也可僅計算24小時內(nèi)死亡率。保持動物充足膳食飲水及適宜的溫、濕度環(huán)境,防止非中毒性死亡。觀察中毒癥狀,注意體重變化,有助于了解中毒效應是短暫的還是較長期的。計算LD50時用目測概率法:據(jù)劑量與死亡率呈S形曲線時,劑量對數(shù)與死亡率呈直線的原理,求出死亡率為50%時所對應的劑量。(3)急性毒性評價。GB15193.3《食品毒理安全性評價程序和方法》急性毒性(LD50)劑量分級表。2、致突變試驗(mutagenictest)遺傳物質(zhì)的變異稱為突變。引起突變的外源物質(zhì)叫致突變物、誘變劑、遺傳毒物。突變的發(fā)生及其過程就是致突變作用,致突變物對機體的作用是通過靶細胞實現(xiàn)的。①自發(fā)突變;②誘發(fā)突變。①基因突變;②染色體突變。(1)Ames試驗。又叫鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗/哺乳動物微粒體酶試驗。以一種突變型微生物與受試物接觸,并以哺乳動物肝微粒體進行受試物的代謝活化,如受試物經(jīng)肝微粒體多功能氧化酶代謝活化后具有突變性,則可使突變型微生物回復突變?yōu)橐吧臀⑸铩R话悴捎檬髠ι抽T氏菌的組氨酸缺陷型(his-)菌株,37℃培養(yǎng)48h。結果判斷:①受試物的回復菌株數(shù)增加1倍以上且具有劑量反應關系。②在某一測試點有可重復的并有統(tǒng)計學意義的陽性反應。即可認為該受試物為誘變陽性。(2)微核試驗。用于染色體損傷和干擾細胞有絲分裂的外來化合物的快速檢測方法。
微核:細胞內(nèi)染色體斷裂或紡錘絲受影響而在細胞有絲分裂后期滯留在細胞核外的遺傳物質(zhì)。微核出現(xiàn)是染色體異常現(xiàn)象,微核檢出率高則反映染色體畸變情況。連續(xù)給受試物4天,同時環(huán)磷酰胺(40mg/kg體重)經(jīng)口給予作陽性對照。第5天處死動物取胸骨或股骨骨髓液制成微核涂片,染色固定,油鏡觀察。一般觀察骨髓嗜多染紅細胞(PCE)。結果判斷:試驗組與對照組相比,試驗組結果微核率有明顯的劑量反應關系并有統(tǒng)計學意義,則認為是陽性結果。(3)精子畸形試驗。評價受試物對精子生成、發(fā)育的影響,檢測受試物在體內(nèi)對生殖細胞遺傳毒性。
環(huán)磷酰胺(40mg/kg體重)經(jīng)口給予灌胃作為陽性對照。各組連續(xù)染毒5天,每天一次。首次染毒后第35天處死動物。取附睪組織用生理鹽水涂片,染色固定后鏡檢。結果判斷:畸形發(fā)生率為陰性對照組的倍量或存在劑量反應關系且有統(tǒng)計學意義的則認為結果陽性。3、致畸試驗(teratogenictest)外源化合物與機體接觸后,通過母體作用于胚胎,引起胎兒出生時某器官形態(tài)結構異?,F(xiàn)象,稱致畸作用。不可逆過程。
陰性對照為敵枯雙(0.5~1.0mg/kg體重)、五氯酚鈉(30mg/kg體重)、阿司匹林(250~300mg/kg體重)及VA(25000~40000IU/kg體重)等。動物選大鼠。計算致畸指數(shù)進行比較。致畸指數(shù)10以下為不致畸,10~100則致畸,100以上則為強致畸。
致畸指數(shù)=雌鼠LD50/最小致畸劑量4、亞慢性毒性試驗(subchronictoxicitytest)實驗動物連續(xù)多日接觸較大劑量的外來物,所出現(xiàn)的中毒效應。①30d喂養(yǎng)試驗;②90d喂養(yǎng)試驗受試物混于飼料中喂養(yǎng)30d或90d,或灌胃法定時,每天給予受試物。
試驗目的:①可觀察較長期喂養(yǎng)受試物對動物的毒性作用,毒性作用的性質(zhì)和靶器官;
②確定NOAEL;③為慢性毒性試驗和致癌試驗的受試物劑量選擇提供依據(jù);④為評價受試物可否用于食品提供依據(jù)。觀察指標:①動物一般狀況觀察(體重、食欲等);
②血液學檢查;③病理組織學檢查等。5、繁殖試驗(propagationtest)評價受試物對動物性腺功能、交配、受精能力、分娩、授乳以及后代發(fā)育等繁殖功能有無損害作用。①受試物加入飼料或飲水中;②親代子代染毒方式相同;③親代子代給藥劑量相同。選剛斷乳(4周)大鼠,性成熟后交配,每代交配兩次.可進行一代、二代、三代或多代觀察。如實驗組動物在交配、妊娠、幼仔存活、幼仔發(fā)育等方面受影響,則說明受試物對動物繁殖功能有損害作用。6、代謝試驗(metabolictest)灌胃給藥,測試血漿、胃腸道、主要器官、組織、尿、糞便排泄物、膽汁排泄物中受試物含量并用有關分析手段(色譜、質(zhì)譜、紅外光譜等)分析受試物在體內(nèi)生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。
試驗目的:①據(jù)吸收速率、組織分布及排泄情況估計受試物在體內(nèi)代謝速率和蓄積性。②據(jù)主要代謝產(chǎn)物的結構和性質(zhì),推斷受試物在體內(nèi)可能代謝途徑以及有無毒性代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生。7、慢性毒性試驗(chronictoxicitytest)研究受試動物長時期、少量、反復接觸受試物后,所致?lián)p害作用的試驗稱慢性毒性試驗。時間為受試動物生命大部分時間或終生,有時包括幾代試驗。
經(jīng)口染毒方式。
觀察指標:體重、食物攝取、臨床癥狀、行為、血相、血液化學、尿的性狀及生化成分,重點是觀察亞慢性試驗中已經(jīng)顯現(xiàn)的陽性指標。死亡的動物做組織病理學檢查。8、致癌試驗(carcinogenesistest)致癌因素除遺傳因素、病毒外,化學污染物和某些物理有害因素與腫瘤發(fā)生密切相關。①直接致癌物;②間接致癌物
飼喂方式染毒,時間小鼠18個月,大鼠24個月,每組50只動物。
觀察指標:腫瘤發(fā)生率、多發(fā)性、潛伏期等。通過血液學、組織病理學檢查來進行,各指標經(jīng)統(tǒng)計學分析判斷。五、進行食品安全性評價時需考慮的因素1、試驗指標的統(tǒng)計學意義和生物學意義2、生理作用和毒性作用3、人的可能攝入量較大的受試物4、時間——毒性效應關系5、人的可能攝入量6、人體資料7、動物毒性試驗和體外試驗資料8、安全系數(shù)9、代謝試驗資料10、綜合評價
確定動物NOAEL→確定ADI→確定每日總膳食中允許含量→確定每種食物每日最大允許量→制定食品允許限量標準。第二節(jié)食品安全性的風險分析對食品中外源化合物的研究已從安全性評價發(fā)展到危險性評價。一、食品安全性的風險評估1、基本概念(1)危險度(risk)(風險度、危險性、風險性)在特定的接觸條件下,因某種劑量化學毒物而造成機體損傷,引起個體或群體產(chǎn)生有害效應(損傷、疾病或死亡)的預期概率。
影響因素:①與化學毒物的理化性質(zhì)和毒性大小有關。②取決于人們接觸的可能性、接觸頻率、接觸劑量、吸收速率等因素。
毒性與危險性并非同一概念。①歸因危險度:②相對危險度:①歸因危險度:人群接觸某有害物而發(fā)生有害效應的頻率,如0.01表示100個接觸者中有1人可能發(fā)生有害效應。②相對危險度:接觸組與對照組的危險度比值:如2.5表示接觸組發(fā)生有害效應的危險度是對照組(非接觸組)的2.5倍。(2)安全性(safety)化學毒物在特定條件下,不引起機體出現(xiàn)有害效應的概率。
危險度和安全性都屬統(tǒng)計學概念,兩者從不同角度研究同一問題,即化學毒物與機體接觸的結果。(3)可接受的危險度(acceptablerisk)公眾和社會在精神和心理等方面均能承受的危險度。就特定化學毒物而言,即使從未接觸過該化學毒物的人群中也可能出現(xiàn)一定比例的患者。當接觸人群的發(fā)病率與非接觸人群的發(fā)病率相比基本一致時,即可將該水平的毒物接觸人群發(fā)病率視為這種化學毒物所致人體健康危害的可接受危險度。如美國把10-6腫瘤發(fā)生率和10-3畸胎發(fā)生率分別作為致癌物和致畸物的可接受危險度。2、危險度評估(riskassessment)在綜合分析人群流行病學調(diào)查、膳食結構調(diào)查、毒理學試驗、環(huán)境監(jiān)測等多方面研究資料的基礎上,對化學毒物損害人類健康的潛在能力進行定性和定量評估,以判斷損害可能發(fā)生的概率和嚴重程度,確定可接受的危險度。對人體接觸食源性危害而對健康產(chǎn)生的已知或潛在的不良作用進行科學評價,包含定性和定量的危險性及存在的不確定性。危險度評估目的:①為政府管理部門正確作出食品安全和環(huán)保決策、制定相應標準提供科學依據(jù)。②最大限度保障食用者或接觸者的身體健康。危險度評估內(nèi)容:①危害鑒定;②暴露評價;③劑量——反應關系評價;④危險度特征分析。(1)危害鑒定(hazardidentification)危險度評估的第一階段,屬定性危險度評估?;卮鹗欠裼凶C據(jù)表明受評化學物會對暴露人群的健康產(chǎn)生危害。鑒定所需信息來源:①流行病學研究;②膳食結構調(diào)查報告;③病例報告;④臨床研究;⑤動物實驗研究。(2)暴露評價(exposureassessment)危險度評估的關鍵步驟。①測量或估計人群對某一化學物質(zhì)的暴露強度、暴露頻率和持續(xù)時間。②預測某一新型化學物進入環(huán)境或食品后可能造成的暴露水平。①通過測量環(huán)境和食品中有毒物質(zhì)的水平即外暴露量初步了解人群的暴露情況。②通過測量內(nèi)暴露量和生物有效劑量,掌握有害物質(zhì)實際進入人體或作用于人體的量,較準確地對暴露水平作出判斷。(3)劑量——反應關系評價通過人群研究和動物實驗的資料,確定適合于人群的劑量——反應關系曲線,并由此計算出評估危險人群在某種暴露劑量下的危險度的基準值。①致癌物的劑量——關系反應評價。選取合適的資料,利用高劑量向低劑量的外推模型推導低劑量暴露下可能的危險度估計值,將由動物實驗資料得出危險度估計值轉(zhuǎn)換為人的相應值。
遺傳性致癌物——非閾值法;
非遺傳性致癌物——閾值法。②非致癌、致突變物的劑量——反應關系評價
不確定系數(shù)法推導出參考劑量(referencedose,RfD)。在充分收集現(xiàn)有動物實驗和人群流行病學研究資料基礎上,選擇可用于劑量——反應關系評價的關鍵性研究,從中確定未觀察到有害效應的劑量水平和觀察到有效應的最低劑量水平,將這些值除以相應不確定系數(shù)和修正系數(shù),即可計算出RfD值。
劑量——反應關系評價要求資料數(shù)據(jù)有較高的可信度。①首先人群流行病學資料,其次是在一些生物反應方面與人最接近的動物實驗資料,再次是對該物質(zhì)最敏感的種屬動物資料。②動物實驗的染毒路徑應盡可能地與人的實際暴露相近似。(4)危險度特征分析(riskcharacterization)定量危險度評價的最后步驟,也是危險管理的第一步。①綜合分析暴露評價和劑量——反應關系評價的結果;②分析判斷人群發(fā)生某種危害的可能性大?。虎蹖ζ淇尚懦潭群筒淮_定性加以闡述。如實驗動物資料與人有無關聯(lián),各階段之間是否協(xié)調(diào)一致,有無矛盾之處。
危險度評估要素:(1)危害識別對可能存在于某種或某類特別食品中、可能產(chǎn)生健康不良效果的生物、化學和物理因素進行識別。一般采用動物試驗和體外試驗的資料作為依據(jù)。重要程度順序:①流行病學研究。②動物毒理學研究。③體外試驗。④定量的結構活性關系。(2)危害特征描述對食品中可能存在的生物、化學、物理因素引起的健康不良效果的性質(zhì)進行定性或定量評價。一般由毒理學試驗獲得的資料數(shù)據(jù)外推到人,計算人的ADI值。核心是劑量反應關系的評估。(3)暴露評估。對通過食品途徑攝入和其它途徑接觸的生物、化學、物理因素進行定性和/或定量評價。暴露評估內(nèi)容:暴露強度、暴露頻率、暴露時間、接觸途徑、化學物攝入攝取速率、跨過界面量和吸收劑量(內(nèi)劑量)等。應該描述食品從生產(chǎn)到食用的整個過程,預測可能與食品接觸的方式。(4)風險描述根據(jù)前三階段結果,對某一特定人群的已知或潛在健康不良效果發(fā)生的可能性和嚴重程度進行定性和/或定量評估,其中包括風險評估每一步所涉及的不確定性。①通常危害識別采用定性方法。②危害特征描述、暴露評估、風險描述可以采用定性方法,但最好采用定量方法。食品中生物性因素的危險性評估①產(chǎn)生毒素的危害:毒素閾值可確定,有可能開展危險性評估。②活病原體的危害:危險性評估目前困難很多,僅停留在定性描述方面。二、食品安全性的風險管理
風險管理(riskmanagement)
:根據(jù)風險評估所提供的科學研究結果,進行認真論證,充分權衡利弊,選擇和實施適當?shù)墓芾泶胧?,盡可能有效地控制食品風險,從而保障公眾健康。①風險評價;②風險管理的選擇評價;③執(zhí)行風險管理決定;④監(jiān)控和回顧。三、食品安全性的風險交流1、基本概念
風險交流(riskcommunication):在風險評估人員、風險管理人員、消費者和其他有關團體之間就與風險有關的信息和意見進行相互交流。2、風險交流內(nèi)容:①風險的性質(zhì)。②利益的性質(zhì)。③風險評價的不確定性。④風險管理的選擇。3、風險交流對象:①國際組織。如CAC、FAO、WHO、WTO等;②政府機構;③企業(yè);④消費者和消費者組織;⑤學術界和研究機構;⑥大眾媒體。第三節(jié)食品質(zhì)量的檢驗與分析一、肉品質(zhì)量檢驗與分析1、概念廣義角度:適合人類食用的動物機體的所有構成部分稱為肉(meat)。肉制品角度:肌肉及其中各種軟組織,不包括骨及軟骨組織。2、鮮肉在保存中的變化(1)肉的僵直;(2)肉的成熟;(3)肉的自溶;(4)肉的腐?。?)肉的僵直(meatrigor)動物宰殺后,肌肉中肌糖原不能進行有氧氧化而進行無氧糖酵解生成乳酸,同時只產(chǎn)生3個ATP(有氧氧化產(chǎn)生39個ATP)。肌肉中ATP減少引起肌纖維永久性收縮,表現(xiàn)為肉的僵直。(2)肉的成熟(meatripening)酮體僵直以后,肌肉逐漸變得柔嫩、多汁、富有彈性、芳香、美味、易于咀嚼和消化吸收,稱為肉的成熟。由于組織缺氧,激活糖原分解酶和磷酸化酶分解糖原和ATP產(chǎn)生乳酸和磷酸,使肉的PH降低,引起肉的成熟。提高溫度可促進肉的成熟,但不適宜升溫和延長時間,會導致肉的自溶和腐敗。因此常將酮體置于0~4℃條件,使其緩慢成熟。①肉成熟后營養(yǎng)價值高。②成熟過程中產(chǎn)生具有抑菌殺菌作用的酸性介質(zhì),且肉表面的干膜可阻止微生物入侵,從而提高肉的保藏性。(3)肉的自溶(meatautolysis)由于保藏不當,特別是肉的深層長時間保持較高溫度,使組織蛋白酶活化,引起肌肉組織自體分解的過程為肉的自溶。肉自溶表現(xiàn):顏色變暗、無光澤、組織松軟缺乏彈性,并有強烈酸味呈酸性反應。①輕度自溶,修割變色部分可食用;②嚴重自溶則不得食用。(4)肉的腐敗(meatspoilage)由于微生物污染,引起肉中蛋白質(zhì)發(fā)生分解,使肉的感官性質(zhì)發(fā)生改變,營養(yǎng)價值降低,并產(chǎn)生有毒物質(zhì)的過程稱為肉的腐敗。
表現(xiàn):顏色變暗、無光澤、無彈性、有臭味。①蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生腐胺、酪胺、尸胺、色胺、組胺等有毒胺類。②脂類、碳水化合物也發(fā)生不同程度分解,產(chǎn)生醛、酮、酸等化合物。由于腐敗菌、毒素、分解產(chǎn)物存在,所以腐敗肉不能食用。3、新鮮肉檢驗(1)感官檢驗通過嗅覺、視覺、觸覺、味覺進行色澤、粘度、彈性、氣味、肉湯等項目檢查。(2)實驗室檢驗
理化檢驗和微生物檢驗,其中揮發(fā)性鹽基總氮(TVBN)在肉的變質(zhì)過程中能有規(guī)律反映肉的鮮度的變化。4、腌臘肉品檢驗如氣溫較高、衛(wèi)生條件差、原料肉不新鮮或處理不當,用鹽量少、用鹽不均勻等情況,腌臘肉品在加工貯存過程中容易變質(zhì)。腌臘肉變質(zhì)一般發(fā)生在肉的深部。①感官檢驗:外觀組織狀況、氣味、肉湯等。②實驗室檢驗:食鹽、亞硝酸鹽、水分含量、酸價等。5、熟肉制品的檢驗①感官檢驗;②微生物學檢驗:必須進行,包括細菌總數(shù)、大腸菌群、致病菌的檢驗。③理化檢驗:亞硝酸鹽含量、熏烤肉品的苯并[]芘含量及食品添加劑含量。二、乳品質(zhì)量的檢驗與分析1、乳(milk)從哺乳動物乳腺分泌出來的一種白色或稍帶黃色的不透明液體。①初乳(colostrum)。乳畜分娩后第一周內(nèi)分泌的乳,又叫黃膠乳。②正常乳(normalmilk),又叫常乳。初乳期過后所分泌的乳,其化學組成和物理性較穩(wěn)定,是加工鮮乳制品的主要原料。③末乳(latelactationmilk),又叫老乳。泌乳末期1~2周內(nèi)所分泌的乳。初乳和末乳屬生理異常乳(abnormalmilk),其它異常乳如微生物污染乳、化學異常乳、異物混雜乳等不能用于鮮乳消費和生產(chǎn)乳制品。2、鮮乳檢驗①感官檢驗;②理化檢驗:③微生物檢驗3、乳制品檢驗(1)酸牛乳(GB13902)(2)乳粉(GB10644)(3)煉乳(GB13102)(4)干酪(GB5420)(5)乳清粉(GB11674)4、摻假乳檢驗。(1)常見摻假種類①水。②電解質(zhì)。如食鹽、硫酸鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉等增加乳的密度;碳酸氫鈉、明礬、石灰水、氨水等降低酸度掩蓋酸敗。③非電解質(zhì)物質(zhì)。如植脂末、乳清粉、糊精、白糖、尿素、淀粉、面湯、米湯、豆?jié){等增加乳的比重和粘度。④防腐物質(zhì)。如甲醛、苯甲酸、水楊酸、硼酸及其鹽類、過氧化氫、亞硝酸鈉、重鉻酸鉀、青霉素、鏈霉素、紅霉素等)⑤其它物質(zhì)(牛尿、污水、滑石粉等)(2)感官檢驗和理化檢驗三、蛋品質(zhì)量的檢驗與分析1、蛋基本結構(1)蛋殼部分①外蛋殼膜:②硬蛋殼;③蛋殼下膜(兩層膜)蛋離體后,外界溫度低于體溫,內(nèi)容物收縮,形成一個雙凸透鏡似的空間,稱為氣室。氣室大小可反映蛋新鮮程度,儲藏時間越長,氣室越大。(2)蛋清部分:蛋白。(3)蛋黃部分:外有蛋黃膜包。2、影響蛋品的衛(wèi)生安全因素
致病菌、腐敗微生物、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、有害金屬元素等。3、鮮蛋貯藏過程中的變化①理化變化;②生理變化;③腐敗變質(zhì)。4、鮮蛋檢驗(1)感官檢驗;①蛋殼(眼看、手摸、耳聽、鼻嗅)②燈光透視鑒別③打開鑒別(顏色、性狀、氣味)④沉水鑒別(2)理化檢驗。5、蛋制品檢驗
皮蛋、咸蛋、蛋白粉(片)、蛋黃粉等。四、水產(chǎn)食品質(zhì)量的檢驗與分析水產(chǎn)食品分類:①淡水水產(chǎn)品;②海水水產(chǎn)品。①魚類;②甲殼類;③貝類及其它軟體動物;④藻類;⑤海獸類等。1、鮮(凍)魚檢驗(1)鮮魚在貯藏過程中的變化①僵硬:鮮度仍良好。②成熟:此階段時間短。③自溶:蛋白酶分解蛋白質(zhì)為多肽、氨基酸,質(zhì)量已下降。④腐?。河捎诟瘮【L繁殖引起。感官檢驗:眼球、鰓、體表、肌肉、腹部
鰓最早出現(xiàn)腐敗,其次是眼球,再次是鱗片松弛,嚴重時漂浮水面,肉骨分離。(2)凍魚在貯藏過程中的變化①失水干燥:水分升華引起;②脂肪氧化:氧化型酸敗、水解型酸敗、酮型酸敗。(3)鮮(凍)魚的感官檢驗和理化檢驗GB27332、鹽漬魚的檢驗(1)常見變化①發(fā)紅:嗜鹽菌繁殖引起,產(chǎn)生紅色色素——靈桿菌素,又叫赤變。②脂肪氧化,俗稱油酵:皮膚表面、切斷面、口腔形成一層褐色薄膜。咸魚脂肪氧化比蛋白質(zhì)分解出現(xiàn)早,因鹽不能延緩脂肪氧化。③腐?。?)感官檢驗(3)理化檢驗3、其它水產(chǎn)品及制品的檢驗
生蝦、凍蝦仁、蝦皮、蝦米、蛤、牡蠣、干貝、干海參、干魷魚等。五、糧食質(zhì)量的檢驗與分析糧食種類:谷物類、豆類、油料、薯類等。1、影響糧食衛(wèi)生安全因素①微生物;②有毒植物種子混入③倉儲害蟲④農(nóng)藥及環(huán)境污染物殘留。2、糧食的檢驗(1)感官檢驗
①色澤、
②外觀、
③氣味、
④滋味(2)理化檢驗六、調(diào)味品質(zhì)量的檢驗與分析
調(diào)味品:調(diào)節(jié)食品色、香、味等感官性狀的一類食品。①咸味劑;②甜味劑;③酸味劑;④鮮味劑;⑤辣味劑;⑥香辛料等。1、醬油檢驗(1)分類①烹調(diào)醬油;②餐桌醬油。①釀造醬油,又叫發(fā)酵醬油。②配制醬油,又叫化學醬油。配制醬油由釀造醬油+酸植物水解蛋白+添加劑構成。又稱含酸水解植物蛋白的調(diào)味液。
乙酰丙酸是化學醬油的特征物質(zhì),乙酰丙酸可產(chǎn)生致癌物氯丙醇對人體有害。(2)感官檢驗:色澤、清濁度、氣味、滋味等。(3)摻假檢驗:水、化學醬油(含乙酰丙酸)、醬色(蒽酮法檢測)等。
釀造醬油與配制醬油區(qū)別:前者含還原糖,用次甲基藍法鑒定。2、食醋檢測(1)分類①釀造食醋;②配制食醋:釀造醋+冰醋酸+添加劑(2)感官檢驗:色澤、清濁度、氣味、滋味
(3)摻假檢驗:游離礦酸。釀造食醋與假醋鑒別。3、辛辣料檢驗
八角、辣椒粉、胡椒、花椒等。七、食用油脂質(zhì)量的檢驗與分析1、油脂營養(yǎng)意義(1)供應熱能;(2)提供必需脂肪酸;(3)促進膳食中脂溶性維生素吸收;(4)改善食品感官性能,增加食品風味。2、影響食用油脂衛(wèi)生安全因素(1)霉菌毒素。(2)多環(huán)芳烴類:溶劑殘留、種子污染、加工溫度過高等。(3)棉酚。(4)芥子苷(菜籽中)、芥酸(菜油中)等。(5)高溫加熱油,不飽和脂肪酸聚合體。三聚體不吸收、二聚體吸收毒性強。(6)動物性油脂酸敗3、食用油脂的檢驗(1)感官檢驗:氣味、滋味、色澤、透明度、沉淀物等。(2)理化檢驗:①水分。水分是油脂水解的基礎,所以油脂不能會有水分。②酸價(AV)和過氧化值(POV)。如超標則油脂開始腐敗。③席夫氏(scheiff)醛反應④丙二醛(TBA試驗)動物油GB10146;植物油GB2716。第四節(jié)新型食品安全檢測技術食品安全主要檢測內(nèi)容:農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬污染、真菌毒素、食品添加劑、有機污染物、微生物以及食品加工過程、包裝過程的安全檢測等。食品安全主要檢測技術:色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(GC-MS、LC-MS)、生物芯片(Biochip)、生物傳感器(Biosensor)、聚合酶鏈式反應(PCR)、酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)等。一、色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術
(1)色譜(chromatography):根據(jù)混合物中溶質(zhì)與互不相溶的兩相(流動相和固定相)之間發(fā)生相互作用的差異,在流動相流動過程中,混合物中溶質(zhì)因移動速度不同而產(chǎn)生不同的譜帶,從而實行不同組分的分離。色譜分離又叫層析分離。色譜分離過程實驗(2)質(zhì)譜(MS):被檢成分在高真空條件,受電子流轟擊或電場作用,解離成各種具特征質(zhì)量的碎片離子或分子離子。這些具不同質(zhì)荷比(m/z)的離子,在磁場中被分離,依據(jù)離子的信號及強度,得到質(zhì)譜圖。依質(zhì)譜圖可獲得有關相對質(zhì)量和結構方面信息。1、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(1)氣相色譜(gaschromatography,GC)
流動相為氣體,被檢成分汽化后隨流動相流過色譜柱,進入檢測器被檢測。
定性分析依保留時間為主要依據(jù);
定量分析依據(jù)色譜峰面積和較正因子進行計算。(2)GC-MS系統(tǒng)組成
①GC儀:分離樣品中各組分,起著制備樣品作用。
②接口:MS儀和G儀中間連接裝置,把GC分離的各組分送MS進行檢測,起著GC和MS之間工作流量和氣壓匹配器作用。
③MS儀:對接口進入儀器的各組分定性、定量分析,相當于GC的檢測器。④計算機系統(tǒng):GC-MS的中央控制系統(tǒng),控制GC、接口、MS的運行,對它物傳遞的信息進行數(shù)據(jù)處理。(3)GC-MS主要技術問題①色譜柱選擇。避免固定液流失污染樣品。一般用耐高溫柱或健合型固定相或柱后加流失吸附柱。柱長度、內(nèi)徑與接口或MS要求的流量相匹配。
②接口技術。GC工作條件高于氣壓,MS工作條件高真空,接口技術要求解決兩者連接和匹配,盡可能除去載氣、濃縮待測物。
③掃描速度。速度要快。速度快才能在很短時間內(nèi)完成多次全質(zhì)量范圍的質(zhì)量掃描。速度快能很快在不同質(zhì)量數(shù)之間來回切換。(4)GC-MS在食品安全檢測中應用①檢測食品中氯霉素殘留。如肌肉、肝臟、腸衣、水產(chǎn)品、奶粉、奶酪、蜂蜜等。
②檢測食品中苯并[a]芘殘留。如糧食、油脂類。
③檢測水產(chǎn)品中多氯聯(lián)苯殘留。2、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(1)液相色譜(liquidchromatography,LC)
流動相為液態(tài),樣品溶液隨流動相流經(jīng)色譜柱,進入檢測器被檢測。高效液相色譜流程示意圖(2)LC-MS系統(tǒng)組成①LC儀;②接口(離子源);③MS儀(檢測器、質(zhì)量分析器);④數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。(3)LC-MS主要技術問題①接口技術。高壓液相與低壓氣相間的矛盾。
②分析物的電離。LC分離的化合物大多是極性高、揮發(fā)度低、易熱分解或大分子量化合物。(4)LC-MS特點①解決GC-MS難以解決的問題。熱不穩(wěn)定物質(zhì),如蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子不能用GC-MS檢測,但LC-MS可檢測。②用于生物科學研究,分子水平研究生物大分子。如蛋白質(zhì)、核酸、多糖等。③解決LC分離組分的定性定量問題。除了保留時間外,MS可提供相對分子質(zhì)量和大量碎片信息,增加了定性能力。④增強了LC分離能力。LC-MS可利用選擇離子等方法將相同保留時間但具不同質(zhì)荷比的色譜峰分離,從而增強LC分離能力。⑤提高LC檢測限。MS據(jù)很高靈敏度,通過選擇離子(SIM)或多級反應檢測(MRM)模式,檢測限可進一步提高。⑥通用型檢測器。相對分子質(zhì)量幾十的小分子到幾十萬的蛋白質(zhì)等生物大分子。(5)LC-MS技術在食品安全檢測中應用①水果、蔬菜農(nóng)藥殘留檢測。②食品中獸藥殘留檢測。四環(huán)素類藥,如土霉素、四環(huán)素、金霉素、強力霉素等;-內(nèi)酰胺類藥,如青霉素類、頭孢菌素類、頭霉素類、單環(huán)–內(nèi)酰胺類等;磺胺類、大環(huán)內(nèi)酯類等。③黃曲霉素類等真菌毒素檢測。④色素、抗氧化劑等檢測。二、生物芯片和生物傳感器技術1、生物芯片技術(1)生物芯片(biochip)包被在固相載體上(如硅片、玻璃、塑料、尼龍膜等)的高密度DNA、蛋白質(zhì)、細胞等生物活性物質(zhì)的微陣列(microarray)。主要包括:
DNA微陣列、
蛋白質(zhì)微陣列等。微陣列由生物活性物質(zhì)以點陣的形式有序地固定在固相載體上形成,在一定條件下進行生化反應,反應結果用化學熒光法、酶標法、同位素法顯示,再用掃描儀采集數(shù)據(jù),計算機軟件處理數(shù)據(jù)。芯片技術是傳感器技術的延展。(2)生物芯片技術特點①信息獲取量大、效率高。高密度探針微陣列,在小面積上集成大量分子,能并行分析成千上萬組反應,實行快速高效。②所需樣本和試劑少,生產(chǎn)成本低。使用平面微細加工技術,整個反應體系縮小,可實現(xiàn)芯片的大批量生產(chǎn)。③特異性較強。④容易實現(xiàn)自動化分析。最終目標是將生命科學研究中樣品的制備、生化反應、檢測分析全過程,通過微細加工技術集成在一個芯片上進行,構成所謂的微型分析系統(tǒng)或縮微芯片實驗室(lab-on-a-chip)。(3)生物芯片在食品安全檢測中應用:①轉(zhuǎn)基因食品安全檢測。目前轉(zhuǎn)基因生物檢測兩條路線:檢測插入的外源基因,用PCR、Northern雜交、Southern雜交、生物芯片技術、基因的酶法檢測等。檢測表達的重組蛋白,用ELISA、Western雜交及生物活性檢測等。②食品營養(yǎng)成分分析、有毒有害化學物的檢測分析(農(nóng)藥、化肥、重金屬、獸藥、激素等)、致病微生物檢測、生物毒素(細菌、真菌毒素)檢測。基因芯片檢測結果分析,主要依據(jù)數(shù)據(jù)信噪比,即陽性信號值與背景信號值的比值。
有效雜交要求:①空白對照點及背景信號平均值小于10倍。②標志點信號平均值高于背景平均值30倍以上。
特異性雜交要求:①空白對照點及背景信號平均值小于10倍。②陽性點信噪比≥15。③所有陽性點都出現(xiàn)信號。
非特異性雜交特點:信噪比<10。2、生物傳感器技術(1)生物傳感器(biosensor)
一種對生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為信號進行檢測的儀器。生物傳感器技術屬生命科學與信息科學的交叉學科。生物科學、信息科學和材料科學的發(fā)展推動了生物傳感器技術的發(fā)展。
(2)生物傳感器組成:①分子識別元件(感受器):是具有分子識別能力的生物活性物質(zhì)(細胞、細胞器、酶、抗體、組織切片、有機物分子等)。②信號轉(zhuǎn)換器(換能器):將分子識別
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