理化檢驗(yàn)技術(shù)和進(jìn)展課件

1、衛(wèi)生理化檢驗(yàn)技術(shù)和進(jìn)展一、分析對(duì)象二、樣品前處理技術(shù)及進(jìn)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(xué)分析技術(shù)四、儀器分析技術(shù)及進(jìn)展 1. 光學(xué)分析技術(shù) 2. 電化學(xué)分析技術(shù) 3. 色譜分析技術(shù)五、新技術(shù)和新方法一、分析對(duì)象 金屬元素 無機(jī)物分析對(duì)象 非金屬元素 有機(jī)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(shí)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(jī) 勻漿機(jī) 樣品

2、的保存方法：密封保存法冷藏保存法化學(xué)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(cè)組分在水、酸、堿、有機(jī)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(cè)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(jī)樣品無機(jī)化，將難溶的結(jié)合態(tài)金屬轉(zhuǎn)化為易溶的無機(jī)離子狀態(tài)?；曳钟孟∷峄蛩芙夂?，就可用來測(cè)定其中的元素。低溫灰化法 這是一種利用等離子體進(jìn)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(shí)后，樣品化為灰分。 該法的特點(diǎn)是，在低溫（150 以下）密封條件下灰化，許多元素不會(huì)揮發(fā)損失，也不會(huì)帶入污染物質(zhì)，并且樣品不需先進(jìn)行炭化。 另一種類似的方法是氧彈法，它利用測(cè)定有機(jī)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(nèi)進(jìn)行，并輔助以紫外光照射，加快消化的化學(xué)反應(yīng)速度。有機(jī)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(dòng)物組織、器官分解，讓鍵合在蛋白質(zhì)上的物質(zhì)釋放出來。超臨界流體萃取(SFE)超臨界流體，是物質(zhì)處在高于臨界溫度和壓力時(shí)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(duì)溶質(zhì)的高溶解度，又具有氣體的高流動(dòng)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(duì)不同物質(zhì)的萃取能力，從而進(jìn)行程序萃取分離復(fù)雜組分。目前仍局限于非極性或弱極性物質(zhì)的分離。SFE的特點(diǎn)萃取時(shí)間短，有萃取選擇性，可通過調(diào)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(cè)中的應(yīng)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(zhì)類物質(zhì)(如卵磷酯、甘油

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

6、合反應(yīng)，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(shù)的特點(diǎn)消化速度快，分解完全，無損失，且可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品的處理。對(duì)萃取成分選擇性高，產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)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(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)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(zhì)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(yù)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(qiáng)烈空化效應(yīng)、擾動(dòng)效應(yīng)、擊碎和攪拌

7、作用等多種效應(yīng)，增大物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)速度，增加溶劑穿透力，從而加速目標(biāo)成分進(jìn)入溶劑，促進(jìn)提取的進(jìn)行。超聲波萃取的特點(diǎn)與常規(guī)的萃取技術(shù)相比，超聲波萃取技術(shù)快速、價(jià)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(cè)中的應(yīng)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(yù)處理3.分離與富集方法 樣品中待測(cè)組分與基質(zhì)和其它干擾組分共存時(shí)，常使分析無法進(jìn)行，必須將待測(cè)組分提取分離出來，或?qū)⒏蓴_成分分離出去，同時(shí)分離操作也起到濃縮的作用。溶劑萃取法 利用物質(zhì)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(zhì)易溶于極性溶劑中，非極性物質(zhì)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(cè)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(cè)溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?，使被測(cè)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(cè)組分無關(guān)的沉淀物，利用共沉淀作用，將待測(cè)組分捕集而達(dá)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(nèi)，置于水中，數(shù)小

9、時(shí)后，食品中的糖精鈉就會(huì)進(jìn)入水中，而蛋白質(zhì)、淀粉等大分子則留在袋內(nèi)，水相即供糖精鈉分析用。反復(fù)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(jìn)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(zhì)）活化-除去柱子內(nèi)的雜質(zhì)并創(chuàng)造一定的溶劑環(huán)境上樣-將樣品轉(zhuǎn)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(biāo)化合物）活化: 除去小柱內(nèi)的雜質(zhì)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(zhuǎn)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(cè)物質(zhì)洗脫下來并收集SPE法的特點(diǎn)簡單、快速和簡化了樣品預(yù)處理操作步驟，縮短了預(yù)處理時(shí)間處理過的樣品易于貯藏、運(yùn)輸，便于實(shí)驗(yàn)室間進(jìn)行質(zhì)控不出現(xiàn)乳化現(xiàn)象 ，提高了分離效率僅用少量的有機(jī)溶劑 ，降低了成本易于與其他儀器聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在線分析SPE法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)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(cè)固相萃取技術(shù)與分子印跡技術(shù)和納米技術(shù)結(jié)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(shù)也稱為分子烙印技術(shù)，是一種新型高效分離及分子

11、識(shí)別技術(shù)，是源于人們對(duì)抗體-抗原專一性的認(rèn)識(shí)，合成對(duì)模板分子具有特定識(shí)別能力的聚合物的技術(shù)。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(shù)和固相萃取技術(shù)結(jié)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(gè)萃取過程包括預(yù)處理、加樣、除雜質(zhì)和洗脫4個(gè)步驟。MISPE操作過程MISPE的特點(diǎn)選擇性極高、物理和化學(xué)穩(wěn)定性很好，能夠抵抗很強(qiáng)的機(jī)械作用力，在高溫、高壓、酸、堿、高濃度離子及有機(jī)溶劑等各種惡劣條件下也能保持其原有的特性。能反復(fù)使用達(dá)100次之多，在室溫下保藏 8個(gè)月而烙印能力未見衰減，優(yōu)越的識(shí)別性和選擇性，近年來在食品安全檢測(cè)中得到

12、了廣泛的應(yīng)用。MISPE在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用食品中殺蟲劑的分析檢測(cè)食品中除草劑的分析檢測(cè)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(duì)樣品中的待測(cè)物進(jìn)行萃取和預(yù)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(cè)物在固定相涂層與樣品間進(jìn)行分配直至平衡將萃取頭插入分析儀器的進(jìn)樣口，通過一定的方式解析后進(jìn)行分離分析SPME的特點(diǎn)操作簡便、不需溶劑、萃取速度快便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及易于與色譜、電泳等高效分離檢測(cè)手段聯(lián)用與SPE法相比，SPME法具有萃取相用量更少、對(duì)待測(cè)物的選擇性更

13、高、溶質(zhì)更易洗脫等特點(diǎn)SPME法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)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(shù)結(jié)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(diǎn)，又具有分子印跡聚合物所具有的強(qiáng)大的分子識(shí)別能力。分子印跡固相微萃取的形式管內(nèi)MISPME，即將一定粒度的MIP裝填到毛細(xì)管柱內(nèi)作為預(yù)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(shí)現(xiàn)與色譜裝置的在線聯(lián)用。MISPME的特點(diǎn)結(jié)合了MIP的高選擇性與SPME技術(shù)操作簡便、易自

14、動(dòng)化的特點(diǎn)。能夠更高效地從復(fù)雜樣品中分離富集目標(biāo)分子，清除基體干擾，從而降低檢出限，提高分析的精度和準(zhǔn)確性。MISPME在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用分子印跡固相微萃取-液相色譜聯(lián)用測(cè)定黃豆、玉米中三嗪類除草劑液相微萃取（LPME)液相微萃取源于液-液萃取。該技術(shù)可獨(dú)立作為樣品的前處理技術(shù)，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(zhì)中的分析物 基質(zhì)一般較為純凈液滴穩(wěn)定性膜保護(hù)措施 B.頂空液相微萃取液相微萃取與頂空取樣分析的結(jié)合特別適合于揮發(fā)性或半揮發(fā)性微量有機(jī)化合物的萃取復(fù)雜基質(zhì)C.分散液液微萃取液相微萃取的特點(diǎn)有機(jī)溶劑用量小，一般為幾到幾十微升，污染少集目標(biāo)物的萃取、純化、濃縮于一步

15、，操作簡單，勞動(dòng)強(qiáng)度小無需特殊設(shè)備，成本低通過調(diào)節(jié)萃取用溶劑的極性或者酸堿性，可實(shí)現(xiàn)選擇性萃取，可減少基質(zhì)干擾LPME在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用液相微萃取技術(shù)與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，測(cè)定食品中的防腐劑。液相微萃取-高效液相色譜法測(cè)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(diǎn)或熱穩(wěn)定的化合物高效液相色譜法： 紫外吸收的物質(zhì) 熒光物質(zhì)樣品前處理技術(shù)發(fā)展方向減少甚至不用有毒有機(jī)溶劑減少操作步驟盡量集采樣、萃取、凈化、濃縮、預(yù)分離、進(jìn)樣于一身，適用于高效、高速、高靈敏度和高通量分析能適應(yīng)處理復(fù)雜介質(zhì)、痕量成分、特殊性質(zhì)成分分析的要求三、化學(xué)分析技術(shù) 化

16、學(xué)分析 分析化學(xué) 儀器分析 重量分析化學(xué)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(xué)分析儀器分析 電化學(xué)分析 色譜分析四、儀器分析技術(shù)及進(jìn)展1.光學(xué)分析技術(shù)紫外-可見分光光度法 分子熒光分析法化學(xué)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(xué)分析技術(shù)電位分析法 離子選擇電極法（pH值和氟離子） 電化學(xué)生物傳感器電導(dǎo)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(shù)氣相色譜法高效液相色譜法離子色譜法 毛細(xì)管電泳法氣相色譜-質(zhì)譜法高效液相色譜-質(zhì)譜法發(fā)展趨勢(shì)：化學(xué)分析 儀器分析聯(lián)用技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)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(shù)和新方法傳感器等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)芯片實(shí)驗(yàn)室(lab on chip)或稱微全分析系統(tǒng)(miniaturized total analytical system, -TAS)二維色譜技術(shù)： 氣相色譜-氣相色譜-質(zhì)譜 液相色譜-液相色譜-質(zhì)譜-質(zhì)譜系統(tǒng)生物學(xué)方