《食品安全快速檢測技術》教學課件-02快速檢測技術分類

模塊一

快速檢測技術分類掌握食品安全快速檢測的基本技術類型。熟悉化學比色法檢測試劑、ELISA試劑盒、膠體金試紙條構建的一般原理了解生物芯片、生物傳感器在食品安全快速檢測中的意義和優(yōu)勢本章學習目標和重點項目一理化快速檢測技術一、

化學比色技術化學速測法主要是根據(jù)有機磷農(nóng)藥的氧化還原特性。有機磷農(nóng)藥（磷酸酯、二硫代酸酯、磷酸胺）在金屬催化劑作用下水解為磷酸及醇等，水解產(chǎn)物和檢測液反應，使檢測液的紫紅色褪去變成無色?；瘜W比色技術是利用迅速產(chǎn)生明顯顏色的化學反應檢測待測物質，通過與標準比色卡相比較進行目視定性或半定量分析。1化學速測卡

目前比較常用的化學比色方法包括各種檢測試劑和試紙，兩者檢測原理相同，在試紙上進行反應就是把化學反應從試管里移到濾紙上進行，按反應本質說，都是利用迅速產(chǎn)生明顯顏色的化學反應定性或定量檢測待測物質?；瘜W比色分析法測定樣品，主要是通過與標準比色卡比較，進行目視定性或半定量分析。2化學速測儀

隨著檢測儀器的不斷發(fā)展，與其相配套的微型檢測儀器也相應出現(xiàn)。與試劑檢測方法相配套的微型光電比色計目前已發(fā)展的比較成熟，

適用范圍

主要用于果、蔬、茶、糧食、水及土壤中有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的快速檢測，特別適用于農(nóng)產(chǎn)品質量檢測站的快速檢測，果蔬生產(chǎn)基地和專業(yè)戶采摘前田間地頭檢測，農(nóng)貿批發(fā)銷售市場現(xiàn)場檢測，酒樓、食堂、家庭果蔬茶加工前安全檢測。檢測原理

便攜式農(nóng)藥殘留速測儀是根據(jù)國家標準方法GB/T5009.199-2003速測卡法（紙片法）而專門設計的儀器。儀器的檢測原理是利用速測卡中的膽堿酯酶可催化靛酚乙酸酯水解為乙酸和靛酚，由于有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥對膽堿酯酶的活性有強烈的抑制作用，因此，根據(jù)顯色的不同，即可判斷樣品中含有機磷或氨基甲酸酯類農(nóng)藥的殘留情況。注意事項①本方法是生物化學反應，應盡可能避免一些物理和化學因素對酶活性的影響。②果蔬農(nóng)藥殘留快速檢測卡,是用對農(nóng)藥高度敏感的酶和基質做成的卡片，可以快速檢測蔬菜中有機磷和氨基甲酸酯這兩大類用量較大、毒性較高的農(nóng)藥的殘留情況，選用的酶對農(nóng)藥敏感，抗干擾性強，操作簡便，可以不需要配制試劑，不需要專業(yè)的技術培訓，任何儀器設備單獨使用，也可配套農(nóng)藥殘留快速檢測儀使用，提高檢測效率。產(chǎn)品容易貯存，攜帶方便，是做現(xiàn)場檢測的最佳方法。二、

酶抑制技術酶抑制技術是利用有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥抑制膽堿酯酶（ChE）的特異性生化反應。酶抑制技術是研究比較成熟、在國內應用最廣泛的速測技術之一。膽堿酯酶主要分為乙酰膽堿酯酶（AChE）和丁酰膽堿酯酶（BChE），農(nóng)藥對其抑制由于來源不同而有差異，對農(nóng)殘的檢測精度也因不同品種的農(nóng)藥產(chǎn)品而不同，包括酶抑制率法、速測卡法和酶生物傳感器法。1酶抑制率法（分光光度儀法）

有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥對膽堿酯酶的正常功能有抑制作用，其抑制率與農(nóng)藥濃度呈正相關。正常情況下，酶催化神經(jīng)代謝產(chǎn)物（乙酰膽堿）水解，其水解產(chǎn)物與顯色劑反應產(chǎn)生黃色物質，在分光光度計410nm處有最大吸收峰；如果有農(nóng)藥抑制了酶的活性，就不能水解乙酰膽堿，與顯色劑反應則無色，通過測定其吸光度即抑制率來確定酶活，進而確定農(nóng)殘量。2速測卡（紙片）法

膽堿酯酶可催化靛酚乙酸酯（紅色）水解為乙酸與靛酚（藍色），有機磷或氨基甲酸酯類農(nóng)藥對膽堿酯酶有抑制作用，使催化、水解、變色過程發(fā)生變化，導致酶片顏色呈淺藍色或白色不變，與對照比較可判斷出是否含有農(nóng)藥殘留。酶抑制技術檢測農(nóng)藥殘留操作簡便、快速、靈敏、經(jīng)濟，樣品無需凈化，但此方法只能定性不能定量，在檢測韭菜、生姜、蔥、蒜、蘿卜、辣椒、番茄時容易受干擾，只能用作有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留的初篩。3酶生物傳感器法

酶生物傳感器（enzymlbiosensor,EBS）是以酶為敏感元件的一種傳感器，主要由識別底物的固定化層和與之密切結合的信號轉換器組成。其工作原理是酶催化底物轉換成產(chǎn)物，產(chǎn)物被轉換器檢測并轉換為可定量的信號輸出從而達到檢測被測底物濃度的目的。

目前用于農(nóng)藥殘留檢測的生物傳感器類型有：電流型生物傳感器、電位型生物傳感器、電壓生物傳感器、光纖生物傳感器等。三、便攜式色譜-質譜聯(lián)用儀

隨著與檢測技術相關的各種配套裝備的不斷發(fā)展，近幾年針對食品安全的檢測車使以前根本無法應用到現(xiàn)場的一些檢測方法得到進一步應用，車載的色譜－質譜聯(lián)用儀主要由主機、頂空設備、采樣探頭和專用筆記本電腦四部分組成，它的優(yōu)點是可以較快速的檢測到極低的污染，并能分析污染物質的化學成分，而且與儀器相配套的筆記本電腦里還儲存有兩千種有害化合物的分析材料，可以針對檢測的物質立即從電腦里調出相關的資料進行分析，選取處置方法。隨著國家對食品安全的重視，目前我國的多家單位已配備了食品安全檢測車，這為便攜式色譜－質譜聯(lián)用儀的應用和推廣提供了廣闊的發(fā)展空間。四、

生物學發(fā)光檢測技術生物發(fā)光檢測技術的原理是利用細菌細胞裂解時會釋放出三磷酸腺苷（ATP），在有氧條件下，螢火蟲熒光素酶催化螢火蟲熒光素和ATP之間發(fā)生氧化反應形成氧化熒光素并發(fā)出熒光。在一個反應系統(tǒng)中，當螢火蟲熒光素酶和螢火蟲熒光素處于過量的情況下，熒光的強度就代表ATP的量，細菌ATP的量與細菌數(shù)成正比，從而推斷出菌落總數(shù)。用ATP生物發(fā)光分析技術檢測肉類食品細菌污染狀況或食品器具的現(xiàn)場衛(wèi)生學檢測，都能夠達到快速適時的目標。國內外均有成熟的ATP生物發(fā)光快速檢測系統(tǒng)產(chǎn)品出售。操作方法都是使用專用藥簽刮抹待測部位，然后將藥簽裝入筆形管內，插入便攜檢測儀讀數(shù)即可。

項目二免疫學快速檢測技術一、

酶聯(lián)免疫法（ELISA）

ELISA是一種以酶作為標記物的免疫分析方法，也是目前應用最廣泛的免疫分析方法之一，它將酶標記在抗體或抗原分子上，形成酶標抗體或酶標抗原，也稱為酶結合物，將抗體抗原反應信號放大，提高檢測靈敏度，之后該酶結合物的酶作用于能呈現(xiàn)出顏色的底物，通過儀器或肉眼進行辨別。

按照測定方式不同，ELISA可以分為許多種不同類型：根據(jù)分析對象不同，可分為測定抗原或半抗原的ELISA和測定抗體的ELISA；根據(jù)分析方式的不同，可分為夾心ELISA和競爭ELISA；根據(jù)固定物質的不同，可分為固定抗原的ELISA和固定抗體的ELISA；根據(jù)是否使用放大系統(tǒng)，可分為不使用放大系統(tǒng)的直接ELISA和使用酶標二抗或生物素-親和素等放大系統(tǒng)的間接ELISA。其中常用于測定抗原和半抗原的有直接競爭ELISA、間接競爭ELISA和夾心ELISA（又叫三明治ELISA）三種方式。二、膠體金免疫分析（GICA）

膠體金免疫分析，也稱膠體金試紙條法，它是將特異的抗體交聯(lián)到試紙條上和有顏色的物質上，試紙條上有一條保證試紙條功能正常的控制線和一條或幾條顯示結果的測試線，當紙上抗體和特異抗原結合后，再和帶有顏色的特異抗原進行反應時，就形成了帶有顏色的三明治結構，并且固定在試紙條上，如沒有抗原，則沒有顏色。免疫學分析法常用于檢測有害微生物、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留及轉基因食品。優(yōu)點是特異性和靈敏度都比較高，對于現(xiàn)場初篩有較好應用前不足是由于抗原抗體的反應專一性，針對每種待測物都要建立專門的檢測試劑和方法。

項目三分子生物學檢測技術

一、生物芯片

生物芯片包括蛋白質芯片（含免疫芯片、受體配體芯片）、核酸芯片（含寡核苷酸芯片、基因芯片）、有機分子芯片等。1免疫芯片免疫芯片是一種特殊的蛋白芯片，芯片上的探針蛋白可根據(jù)研究目的選用抗體、抗原、受體等具有生物活性的蛋白質。芯片上的探針點陣，通過特異性免疫反應捕獲樣品中的靶蛋白，然后通過專用激光掃描系統(tǒng)和軟件進行圖像掃描、分析、結果解釋，具有高通量、自動化、靈敏度高和多元分析等優(yōu)點。由于單克隆抗體具有高度的特異性和親和性，因此是比較好的一種探針蛋白，用其構筑的芯片可用于檢測蛋白質表達豐度及確定新的蛋白質。2DNA芯片基因芯片(Genechip,DNAchip)，又稱DNA微陣列(DNAmicroarray)，是指按照預定位置固定在固相載體上很小面積內的千萬個核酸分子所組成的微點陣陣列。在一定條件下，載體上的核酸分子可以與來自樣品的序列互補的核酸片段雜交。如果把樣品中的核酸片段進行標記，在專用的芯片閱讀儀上就可以檢測到雜交信號?；蛐酒夹g檢測水和食品中常見致病菌具有快速、準確、易于操作等優(yōu)越性，值得推廣應用。采用基因芯片技術檢測細菌及其毒素、真菌毒素、病毒、支原體、依原體、立克次氏體等微生物戰(zhàn)劑。書中表1-6列舉了部分DNA芯片在食品中應用。3液相懸浮芯片Luminex懸浮芯片技術是美國Luminex公司開發(fā)的一種多功能的液相芯片分析平臺，也稱xMAP?(flexibleMultiple-AnalyteProfiling)、MASA(Multi-AnalyteSuspensionArrays，多功能懸浮點陣)或液體芯片(LiquidChip)。它有機地整和了有色微球(color-codedmicrospheresorbeads)、激光技術、最新的高速數(shù)字信號處理和計算機技術，集中了分子生物學、免疫學、高分子化學、激光物理學、微流體學、計算機科學等多門學科，使得Luminex懸浮芯片技術的檢測特異性和靈敏度得到了前所未有的發(fā)展。二、生物傳感技術

生物傳感器將生物感應元件的專一性與一個能夠產(chǎn)生和待測物濃度成比例的信號傳導器結合起來的一種分析裝置。國際純粹和應用化學聯(lián)合會(IUPAC)對化學傳感器的定義為:一種小型化的、能專一和可逆地對某種化合物或某種離子具有應答反應,并能產(chǎn)生一個與此化合物或離子濃度成比例的分析信號的傳感器。生物傳感器應用的是生物機理，與傳統(tǒng)的化學傳感器和離線分析技術(如HPLC或MS)相比有著許多不可比擬的優(yōu)勢,如高選擇性、高靈敏度、較好的穩(wěn)定性、低成本、能在復雜的體系中進行快速在線連續(xù)監(jiān)測。它在現(xiàn)場快速檢測領域里有著廣闊的應用前景。三、食品現(xiàn)場快速檢測技術發(fā)展趨勢目前的食品現(xiàn)場快速檢測主要呈現(xiàn)4大趨勢：

①由于高新技術的應用，檢測能力不斷提高，檢測靈敏度越來越高；②檢測速度不斷加快，智能化芯片和高速電子器件與檢測器的使用，使食品安全檢測周期大大縮短；③選擇性不斷提高，高效分離分段、各種化學和生物選擇性傳感器的使用，使在復雜混合體中直接進行污染物選擇性測定成為可能；④由于微電子技術、生物傳感器、智能制造技術的應用，檢測儀器向小型化、便攜化方向發(fā)展，使實時、現(xiàn)場、動態(tài)、快速檢測正在成為現(xiàn)實。針對我國的特殊國情，目前我國基層單位很多速測技術的應用還只處于定性或半定量水平，易用型的小型化儀器的應用是目前和今后快速檢測技術的發(fā)展趨勢。另外食品樣品復雜多樣，前處理煩瑣費時，建立快速檢測方法的同時進一步完善樣品的前處理方法，研制適合的小型前處理裝置，對于縮短現(xiàn)場快速測定時間及提高測定的準確性具有重要的意義。實訓化學速測儀使用目的要求對照儀器操作說明書，能夠熟練操作，并能舉一反三應用類似的快速檢測儀。檢測原理便攜式農(nóng)藥殘留速測儀是根據(jù)國家標準方法GB/T5009.199-2003速測卡法（紙片法）而專門設計的儀器。農(nóng)藥速測儀是利用速測卡中的膽堿酯酶催化靛酚乙酸