馬康凌,楊紹林,刀靜梅*
(1.海南職業(yè)技術(shù)學(xué)院,海南海口570100;2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院滇南農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中心,云南開(kāi)遠(yuǎn)661699)
農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)是利用相關(guān)儀器設(shè)備,根據(jù)國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),判斷農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的重要手段,農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)是質(zhì)量安全的重要保障,在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)、市場(chǎng)監(jiān)管和對(duì)外貿(mào)易等多方面起到至關(guān)重要的作用。近年來(lái),由于部分地區(qū)生產(chǎn)者對(duì)農(nóng)藥、添加劑的濫用,農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留、重金屬、激素、抗生素或者其他有毒有害物質(zhì)超標(biāo),特別是新的有毒有害物質(zhì)在不斷的出現(xiàn),農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全引起了人們的普遍重視和關(guān)注,農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)體系的構(gòu)建和完善也越來(lái)越受到國(guó)家重視,從中央至省、地縣,從相關(guān)部門(mén)到相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)銷售企業(yè),積極配備檢驗(yàn)設(shè)備,建立檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,形成了相應(yīng)的檢測(cè)體系,檢驗(yàn)指標(biāo)、方法、檢驗(yàn)儀器也在不斷刷新,農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的檢測(cè)水平和能力不斷提高,在保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全上起到了重大作用[1]。
農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè),主要從理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)展開(kāi),其中理化指標(biāo)主要指一些常規(guī)指標(biāo)、重金屬、農(nóng)藥殘留以及其他有毒有害物質(zhì)。常規(guī)指標(biāo)中包含了水分、pH、有機(jī)質(zhì)、粗蛋白、灰分、粗纖維等,以及農(nóng)產(chǎn)品中含有的微量元素、維生素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)元素的指標(biāo),這些項(xiàng)目主要是為了了解農(nóng)產(chǎn)品混合質(zhì)量指標(biāo);重金屬指標(biāo)指密度大于4.5 g/cm3的金屬,如鉛(Pb)、鎘(Cd)、砷(As)、鉻(Cr)、銅(Cu)、汞(Hg)、銀(Ag)、金(Au)等,這些重金屬元素假如超標(biāo),且長(zhǎng)期食用,會(huì)導(dǎo)致人體頭痛、頭暈、失眠、健忘、神經(jīng)錯(cuò)亂、關(guān)節(jié)疼痛、結(jié)石、甚至癌變等一系列的危害,所以在農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)、食品檢測(cè)中重金屬指標(biāo)檢測(cè)都是重中之重;農(nóng)藥殘留主要指農(nóng)藥使用后殘存于環(huán)境、生物體和食品中的農(nóng)藥母體、衍生物、代謝物、降解物和雜質(zhì)的總稱,農(nóng)藥殘留的主要成分包括有機(jī)磷、氨基甲酸酯和擬除蟲(chóng)菊酯等,食用含有大量高毒、劇毒農(nóng)藥殘留的食物會(huì)導(dǎo)致人、畜急性中毒事故;有毒有害物質(zhì)主要包含亞硝酸鹽、二氧化硫殘留、鹽酸萊克多巴胺、3-硝基丙酸毒素等,這些有毒有害物質(zhì)都具有很強(qiáng)的毒性,可以經(jīng)過(guò)皮膚、呼吸以及腸胃吸收等途徑進(jìn)入人體,從而引起嚴(yán)重的疾病。
農(nóng)產(chǎn)品從原料、加工、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié),都會(huì)受到環(huán)境中的微生物污染,不同來(lái)源的微生物可通過(guò)各種途徑污染暴露于環(huán)境中的農(nóng)產(chǎn)品,并在其中生長(zhǎng)繁殖引起變質(zhì),影響產(chǎn)品的特性,甚至產(chǎn)生毒素、傳播疾病。微生物檢測(cè)是產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容,也是確保質(zhì)量安全、防止致病菌污染和疾病傳播的重要手段。常用的微生物檢測(cè)指標(biāo)主要有菌落總數(shù)、大腸桿菌、致病菌、霉菌及其毒素等。
農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)是根據(jù)檢測(cè)物質(zhì)(指標(biāo))的不同性質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)、不同組分,依托相關(guān)檢測(cè)儀器設(shè)備,依據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而建立起來(lái)的質(zhì)量檢測(cè)體系,根據(jù)檢測(cè)指標(biāo)的不同和采用的儀器設(shè)備,主要有理化檢驗(yàn)和生物檢測(cè),根據(jù)檢測(cè)需求又有定量和定性檢測(cè)之分。
2.1.1 色譜法
色譜法(Chromatography)又稱層析法、色譜分析法,是一種分離和分析的方法,在分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)以及生物化學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[2]。色譜法利用不同的物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配,以流動(dòng)相對(duì)固定相中混合物進(jìn)行洗脫,混合物中不同物質(zhì)會(huì)以不同的速度沿固定相移動(dòng),最終達(dá)到分離效果[3]。在農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中,色譜法是農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)中常用的方法,主要針對(duì)農(nóng)藥殘留,可以滿足大部分檢測(cè)的需求,而且操作較為簡(jiǎn)便,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確,測(cè)定速度快,用于農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)具有重要意義?,F(xiàn)在的色譜法中,又分為氣相色譜和液相色譜2種。
2.1.1.1 氣相色譜法
氣相色譜法(Gas Chromatography,GC)是一種新的分離和檢測(cè)的技術(shù),它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、建設(shè)、科學(xué)研究中都被廣泛應(yīng)用。氣相色譜還分為以下2大類:氣固色譜和氣液色譜。流動(dòng)相為氣態(tài),固定相是固體物質(zhì)的色譜為氣固色譜;流動(dòng)相為氣態(tài),固定相為液態(tài)的色譜為氣液色譜。實(shí)驗(yàn)時(shí)樣品在氣相中傳遞的速度快,所以樣品組成成分在流動(dòng)相和固定相之間可以快速達(dá)到平衡,快速得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。另外加上可選作固定相的物質(zhì)很廣泛,因此氣相色譜法是一個(gè)分離效率高和分析速度快的分析方法。近年來(lái)采用高靈敏選擇性檢測(cè)器,不斷的改良使得氣相色譜法具有快捷高效、分析精確度高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
2.1.1.2 高效液相色譜法
高效液相色譜法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)又稱“高壓液相色譜”、“高速液相色譜”、“高分離度液相色譜”等。它是在分析化學(xué)中常用的柱層析儀。高效液相色譜是色譜法中的一個(gè)重要分支,流動(dòng)相為液態(tài),采用高壓輸液系統(tǒng),將具有不同極性的溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動(dòng)相流入裝有固定相的色譜柱內(nèi)分離各自成分,再進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的分析[4]。該方法方便快捷地解決化學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域中的相關(guān)問(wèn)題,成為重要的分離分析技術(shù)。高效液相色譜法有高壓、高速、高效、高靈敏度的特點(diǎn)。高壓:流動(dòng)相為液態(tài),當(dāng)流動(dòng)相流經(jīng)色譜柱時(shí),為了能夠迅速通過(guò)色譜柱,對(duì)載液加高壓。高速:載液流速快、分析速度快,相比原液體色譜法速度快,可以短時(shí)間內(nèi)得到分析結(jié)果,一般1個(gè)樣品只需要15~30 min,甚至有些樣品可在幾分鐘內(nèi)完成,大部分樣品的檢測(cè)時(shí)間小于60 min。高效:分離效率高??蛇x擇固定相和流動(dòng)相以達(dá)到最好的分離效果,比工業(yè)精餾塔和氣相色譜的分離效率高很多。高靈敏度:紫外檢測(cè)器的精確度可以到0.01 ng,進(jìn)樣量在微升數(shù)量級(jí)。應(yīng)用范圍廣:70%以上的有機(jī)化合物可用高效液相色譜分析,特別是高沸點(diǎn)、大分子、強(qiáng)極性、熱穩(wěn)定性差化合物的分離分析更具有優(yōu)勢(shì)[3]。
高效液相色譜的缺點(diǎn)是有“柱外效應(yīng)”,所以,盡可能地減小柱外效應(yīng)的影響也是高效液相儀器制造技術(shù)的追求[5]。因此,有時(shí)候高效液相色譜檢測(cè)器的靈敏度不及氣相色譜[6]。
2.1.2 質(zhì)譜法
質(zhì)譜是一種測(cè)量離子荷質(zhì)比(電荷-質(zhì)量比)的分析方法,可用來(lái)分析同位素成分、有機(jī)物構(gòu)造及元素成分等[7]。質(zhì)譜法在一次分析中可提供豐富的結(jié)構(gòu)信息,將分離技術(shù)與質(zhì)譜法相結(jié)合是分離科學(xué)方法中的一項(xiàng)突破性進(jìn)展[8]。質(zhì)譜分析法對(duì)樣品有一定的要求。在眾多的分析測(cè)試方法中,質(zhì)譜學(xué)方法被認(rèn)為是一種同時(shí)具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應(yīng)用的普適性方法,可廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生命科學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域,能夠提供分子質(zhì)量信息,有助于未知物結(jié)構(gòu)的解析,具有分辨率高、信息量大、樣品用量少、靈敏快速等優(yōu)點(diǎn),在測(cè)定有機(jī)化合物精確分子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)解析、反應(yīng)機(jī)理等方面發(fā)揮著重要的作用[9]。在農(nóng)產(chǎn)品中主要用于檢測(cè)用肥是否合理、果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分、固氮分析、農(nóng)藥毒性以及土壤中有機(jī)質(zhì)等多方面的研究工作,所以質(zhì)譜法對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的研究工作有著極為廣闊的前景。
2.1.3 原子吸收法
原子吸收法的測(cè)量對(duì)象是原子狀態(tài)的金屬元素和部分非金屬元素,是由待測(cè)元素?zé)舭l(fā)出的對(duì)應(yīng)特殊譜線通過(guò)供檢測(cè)對(duì)象經(jīng)原子化產(chǎn)生的原子蒸氣時(shí),被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子吸收,通過(guò)測(cè)定輻射光強(qiáng)度減弱的程度,求出實(shí)驗(yàn)對(duì)象中待測(cè)元素的含量[10]。原子吸收一般遵循“分光光度法的吸收定律”,通常借助比較對(duì)照品溶液和實(shí)驗(yàn)品溶液的吸光度,求得供試品中待測(cè)元素的含量。
原子吸收法在農(nóng)業(yè)科研和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中承擔(dān)大量日常分析檢測(cè)的任務(wù),從最簡(jiǎn)單的單光路、雙光束光學(xué)系統(tǒng)掃描和雙波長(zhǎng)自動(dòng)分光光度計(jì),到應(yīng)用二極管矩陣,實(shí)現(xiàn)快速光譜掃描檢測(cè),以及適用于動(dòng)態(tài)分析的高檔儀器——紫外/可見(jiàn)光分光光度計(jì)。通過(guò)不斷的發(fā)展,檢測(cè)技術(shù)中因常要檢測(cè)蛋白一類,而出現(xiàn)了紫外分光光度計(jì)的分支,稱為核酸、蛋白檢測(cè)儀,其工作波長(zhǎng)選在對(duì)核酸、蛋白具有特定吸收特性的波長(zhǎng)上(220 nm、254 nm、280 nm、340 nm)[11],如今其型號(hào)與功能已相當(dāng)齊全,可滿足很多分析的基本需求。
2.1.4 比色法
比色法(Colorimetry)作為一種定量分析的方法,大約開(kāi)始于19世紀(jì)30-40年代。以生成有色化合物的顯色反應(yīng)為基礎(chǔ),是通過(guò)比較或測(cè)量有色物質(zhì)溶液顏色深度來(lái)確定待測(cè)組分含量的方法[12]。如檢測(cè)農(nóng)藥殘留的比色測(cè)定有3種類型:①農(nóng)藥有效成分本身具有特殊顏色,可以直接進(jìn)行比色。如敵磺鈉原藥為黃棕色,在波長(zhǎng)435 nm處具有最大吸收峰,但這種類型的農(nóng)藥較少;②經(jīng)化學(xué)反應(yīng)可以生成有顏色的化合物。如對(duì)硫磷,經(jīng)堿解后形成對(duì)硝基酚而呈黃色,可在420~480 nm波長(zhǎng)內(nèi)測(cè)量它的吸光度。③引入顯色基團(tuán)生成具有特殊顏色的化合物。如農(nóng)藥經(jīng)醇、堿水解產(chǎn)生酚類或芳胺,可與偶氮試劑進(jìn)行偶合形成有特殊顏色的化合物。還有含有氨基甲酸酯的甲萘威,經(jīng)堿解后生成α-萘酚與對(duì)硝基苯偶氮硼氟酸甲醇溶液發(fā)生反應(yīng),形成黃色物質(zhì)可以在590 nm處測(cè)定吸光度。同時(shí),在農(nóng)業(yè)中,比色法中的納米金比色還可以用于測(cè)定水中的重金屬元素[13]。
2.1.5 重量法
根據(jù)單質(zhì)或化合物的重量,計(jì)算出在實(shí)驗(yàn)品中的含量的定量方法稱作重量法。采用不同方法分離出試驗(yàn)品中的被測(cè)成分,稱取重量,以計(jì)算其含量。按分離方法不同,重量分析分為沉淀重量法、揮發(fā)重量法和提取重量法。重量法可測(cè)定某些無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物的含量。在藥物純度檢查中常應(yīng)用重量法進(jìn)行干燥失重、熾灼殘?jiān)?、灰分及不揮發(fā)物的測(cè)定等。同時(shí),重量法還是分析土壤全鹽量的標(biāo)準(zhǔn)方法[14]。
2.2.1 抗生素檢測(cè)
抗生素是指由細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物經(jīng)培養(yǎng)而獲得的,低濃度下就能選擇性地抑制某些生物生命活動(dòng)的微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物,還有些是化學(xué)半合成或全合成的衍生物,它是防治感染性疾病的重要藥物。抗生素不僅有抗菌作用,其作用還包括抗腫瘤、抗病毒、抑制免疫、殺蟲(chóng)作用、除草作用等。農(nóng)產(chǎn)品中抗生素殘留量超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),就有可能導(dǎo)致人體內(nèi)部微生物平衡的紊亂,輕者導(dǎo)致腹瀉,重者過(guò)敏,破壞人體機(jī)能、器官病變,甚至血管性水腫導(dǎo)致休克[15]。一些特定的抗生素可以使用色譜法檢驗(yàn),但是主要還是依賴微生物檢測(cè),根據(jù)抗微生物藥對(duì)特異微生物的抑制作用,來(lái)定性或定量檢測(cè)受檢樣品中殘留的抗生素。
2.2.2 菌落總數(shù)以及大腸桿菌檢測(cè)
菌落總數(shù)以及大腸桿菌是農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中典型的微生物指標(biāo),根據(jù)GB 4789.2-2016[16]對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)的操作檢測(cè),細(xì)菌總數(shù)是指1 mL或者1 g需要檢測(cè)的樣品中,通過(guò)稀釋平板計(jì)數(shù)法,計(jì)算形成的菌落數(shù),它能反應(yīng)樣品中的活菌數(shù)量。應(yīng)用于奶制品和農(nóng)產(chǎn)品初加工后的產(chǎn)品檢測(cè)。
2.2.3 致病菌、霉菌以及其他毒素檢測(cè)
致病菌、霉菌以及其他毒素的產(chǎn)生是由于農(nóng)產(chǎn)品在生長(zhǎng)過(guò)程中受損,儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的設(shè)施不當(dāng)造成創(chuàng)口,甚至導(dǎo)致霉變,感染部位發(fā)生肉眼可見(jiàn)的霉斑,切開(kāi)還會(huì)有顏色以及氣味的變化。檢測(cè)方法主要還是依靠傳統(tǒng)的平板培養(yǎng)法,進(jìn)行生化鑒定。檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)如今在逐步提高,相關(guān)的設(shè)備也在不斷研發(fā)。
在農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中大部分農(nóng)產(chǎn)品的檢測(cè)指標(biāo)屬于理化檢測(cè),微生物指標(biāo)相對(duì)較少。微生物檢測(cè)法應(yīng)用較為廣泛,但是在沒(méi)有配置相關(guān)檢查檢測(cè)儀器時(shí)只能使用傳統(tǒng)方法,其優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用低,大部分實(shí)驗(yàn)室都能滿足相關(guān)操作需要的條件,其缺點(diǎn)是測(cè)定時(shí)間長(zhǎng),結(jié)果誤差較大,操作復(fù)雜[15]。而理化檢測(cè)需要的指標(biāo)又依賴精密儀器,導(dǎo)致普及程度不高,比如高效液相色譜和氣相色譜這種精密儀器對(duì)于檢測(cè)農(nóng)藥殘留必不可少;檢測(cè)重金屬的殘留時(shí)需要使用原子吸收分光光度計(jì),雖然也有別的方法可以得到檢測(cè)結(jié)果,但是沒(méi)有相應(yīng)的專業(yè)設(shè)備高效快捷。
以上方法雖然精確快捷,但是由于檢測(cè)設(shè)備體積大,不能滿足一些實(shí)地考察的任務(wù)。隨著科技的發(fā)展進(jìn)步,手持檢測(cè)儀、小型快速檢測(cè)儀也悄然誕生,這些儀器也可以粗略的檢測(cè)二氧化硫、亞硝酸鹽甚至可以簡(jiǎn)單的檢測(cè)一些農(nóng)藥殘留等。如今,很多大型農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)都有了自己的檢驗(yàn)室和檢測(cè)人員,簡(jiǎn)單檢測(cè)其大批量購(gòu)買(mǎi)的農(nóng)產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn),雖然沒(méi)有精密儀器的數(shù)據(jù)精確,但還是可以大致地了解是否符合標(biāo)準(zhǔn),以防止上市后出現(xiàn)問(wèn)題,減少損失,同時(shí),也是對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全多一份保障??傮w來(lái)說(shuō),現(xiàn)在市面上的快速檢測(cè)儀器主要做定性分析,可以粗略大致的檢測(cè)有沒(méi)有超標(biāo)。而精密儀器是定量分析,可以檢測(cè)出具體的含量,再與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比得到精確的結(jié)果。
隨著科技的發(fā)展,在農(nóng)產(chǎn)品的檢測(cè)中可以使用的儀器和方法越來(lái)越多,方法和設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇。同時(shí),方便高效、成本低的檢驗(yàn)方法也可以讓民眾有自主送檢的能力。而且,檢測(cè)儀器也在向智能化、微型化的趨勢(shì)發(fā)展,在農(nóng)產(chǎn)品安全檢測(cè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。新檢測(cè)儀器、新檢測(cè)方法的不斷開(kāi)發(fā)將為農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)、為農(nóng)產(chǎn)品安全提供更有力的保障。