理化检验技术和进展.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、分析对象,二、样品前处理技术及进展,1.样品的采集和保存,2.样品溶液的制备方法,3.分离与富集方法,4.样品的衍生化处理,目录,三、化学分析技术,四、仪器分析技术及进展,1.光学分析技术,2.电化学分析技术,3.色谱分析技术,五、新技术和新方法,一、分析对象,金属元素,无机物,分析对象 非金属元素,有机物,样品采集的原则：,代表性 典型性 适时性,1.样品的采集和保存,采样器具：,一般选用玻璃或塑料广口瓶作为容器，采样前充分洗净并干燥。颗粒状食物采样器 固体脂肪采样器 搅拌器 粉碎机 匀浆机,液体样品的采集：,先用搅拌器将其搅匀，再采集上、中、下三层处的食品。,固体样品的采集：,大颗粒的样品，须捣碎或匀浆后再取其中的一部分。充分混匀食物，再按“四分法”进行缩分。将样品分为检验、复验和备查三部分。,样品的保存方法：,密封保存法,冷藏,保存法,化学保存法：,加入酸、碱或防腐剂,2.样品溶液的制备方法,溶解法：,利用被测组分在水、酸、碱、有机溶剂中的溶解性，将它分离出来。,例如：食品经粉碎后，可直接用水溶出其中的氯化钠。食品包装材料中铅的测定，可用醋酸或稀硝酸浸出。,索氏提取 超声波提取 微波提取,分解法：,高温灰化法,利用高温分解样品的一种经典方法。其目的是使有机样品无机化，将难溶的结合态金属转化为易溶的无机离子状态。,灰分用稀酸或水溶解后，就可用来测定其中的元素。,特点,：该法设备简单，操作方便，污染少。但有些金属会在高温时挥发而造成损失。例如Na、Ag、As在400时有轻微损失；Pb、Co在500时也开始挥发。,低温灰化法,这是一种利用等离子体进行低温灰化的方法。将干燥样品置于特制的石英玻璃容器中，通入氧气，在高频电场作用下，产生氧等离子体，它能将样品在低温下燃烧，经数小时后，样品化为灰分。,该法的特点是，在低温（150 以下）密封条件下灰化，许多元素不会挥发损失，也不会带入污染物质，并且样品不需先进行炭化。另一种类似的方法是氧弹法，它利用测定有机物热值的装置，将样品放在密封罐中，在高压下燃烧而灰化。,湿消化法,这是一种利用强酸、强碱、或加入辅助氧化剂，将样品的有机或无机基体破坏的方法。湿式消化法会引入污染物质，注意设置空白试验以扣除误差。HNO,3,消化法 H,2,SO,4,消化法 HNO,3,HClO,4,或H,2,O,2,消化法 HF消化法,光辐射消化法,将酸式湿法消化法改在石英容器内进行，并辅助以紫外光照射，加快消化的化学反应速度。有机酸、糖，特别是脂肪酸的消化，用该法较为方便快捷。,酶消化法,利用酶解作用，将生物材料，特别是动物组织、器官分解，让键合在蛋白质上的物质释放出来。,超临界流体萃取,(SFE),超临界流体，是物质处在高于临界温度和压力时的一种特殊物理状态。它既非气体，也非液体。它具有液体对溶质的高溶解度，又具有气体的高流动性和渗透性，因此，是一种优良的萃取剂。,常用的超临界流体有CO,2,、NH,3,、N,2,O等。通常使用CO,2,来萃取非极性分子；而极性分子则用NH,3,和N,2,O，但效果没有CO,2,萃取非极性分子好。,通过改变压力和温度，可以改变超临界流体对不同物质的萃取能力，从而进行程序萃取分离复杂组分。目前仍局限于非极性或弱极性物质的分离。,SFE,的特点,萃取时间短，有萃取选择性，可通过调节超临界流体的密度、温度、流速等来控制萃取能力。,SFE,在食品安全检测中的应用,已用于多氯联苯，二,恶英，多环芳烃，农药以及香辛料等的分析中。,农副产品植物油脂、酒花及咖啡因的萃取，脂质类物质(如卵磷酯、甘油酯、脂肪酸)的分离，动物油脂(如鱼油、肝油等)的萃取。,加速溶剂萃取,（ASE）,加速溶剂萃取是在一定的温度和压力下用溶剂对固体或半固体样品进行萃取的方法。,使用常规的溶剂，利用增加温度和提高压力提高萃取的效率，其结果大大加快了萃取的速度，并明显降低萃取溶剂的使用量。,增加温度和提高压力对溶剂萃取的作用,提高被分析物的溶解能力,降低样品基质对被分析物的作用或减弱基质与被分析物间的作用力,加快被分析物从基质中解析并快速进入溶剂,降低溶剂粘度有利于溶剂分子向基质中扩散,增加压力使溶剂的沸点升高，确保溶剂在萃取过程中一直保持液态,ASE,的特点,适合现有气相色谱、液相色谱、色质联用等分析仪器样品预处理。,缩短萃取时间，提高萃取效率，减少萃取溶剂用量，显著降低了单个样品的提取费用，具有节省溶剂、快速、健康环保、自动化程度高等优点。,解决固体、半固体样品前处理的新技术。,ASE,在食品安全检测中的应用,熟肉食品、奶制品、水果、蔬菜中多种残留农药、兽药的测定,鱼及海产品中多氯联苯的测定,食品中游离态脂肪的萃取,微波技术的应用,微波消解,:,在聚四氟乙烯密封罐中，先将样品与强酸混合反应，然后将罐置于微波炉中加热数分钟，就可以将样品消化。,微波萃取,:,微波可加速萃取过程。,微波技术的特点,消化速度快，分解完全，无损失，且可同时进行多个样品的处理。,对萃取成分选择性高，产率高，产品质量好。,溶剂用量少，后处理方便，安全，无污染，属于绿色工程，生产线组成简单，节省投资。,微波技术在食品安全检测中的应用,适用于原子吸收光谱、原子荧光光谱、电感耦合等离子体-原子发射光谱、电感耦合等离子体-质谱等分析方法的样品前处理,适用于麦制品、奶制品、豆制品、谷制品、食用油、蔬菜等样品的预处理,超声波萃取,(UE),超声波萃取，亦称为超声波辅助萃取、超声波提取，是利用超声波产生的强烈空化效应、扰动效应、击碎和搅拌作用等多种效应，增大物质分子运动速度，增加溶剂穿透力，从而加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行。,超声波萃取的特点,与常规的萃取技术相比，超声波萃取技术快速、价廉、高效。在某些情况下，甚至比超临界流体萃取和微波辅助萃取还好。,超声波萃取在食品安全检测中的应用,食品样品中残留农药、兽药的萃取,适用于麦制品、奶制品、豆制品、谷制品、食用油、蔬菜等样品的预处理,3.分离与富集方法,样品中待测组分与基质和其它干扰组分共存时，常使分析无法进行，必须将待测组分提取分离出来，或将干扰成分分离出去，同时分离操作也起到浓缩的作用。,溶剂萃取法,利用物质在互不相溶的两种溶剂中溶解度的不同，将某组分富集到另一种溶剂中的过程称为萃取。根据“相似相溶”原理，极性物质易溶于极性溶剂中，非极性物质易溶于非极性溶剂中。,挥发法,在常温或加热恒温条件下，向样品溶液吹入惰性气体，将某组分带出，然后用吸收液或固体吸附剂（活性炭等）将组分收集。,蒸馏法,将样品溶液加热至沸，或向其中通入水蒸汽，令待测组分挥发或随水蒸汽一起蒸出，然后冷凝收集，使某组分得到分离。,沉淀法,在被测溶液中加入适当的沉淀剂，使被测组分或干扰组分生成溶解度小的沉淀物。或在溶液中生成与被测组分无关的沉淀物，利用共沉淀作用，将待测组分捕集而达到分离的目的。,透析分离法,利用半透膜的透析作用，将小分子与大分子分离。例如，含有糖精钠的食品溶液，将其装在透析袋内，置于水中，数小时后，食品中的糖精钠就会进入水中，而蛋白质、淀粉等大分子则留在袋内，水相即供糖精钠分析用。反复透析，可将某组分完全分离。,固相萃取（SPE）,根据色谱分离原理，用固相萃取柱将样品溶液中某组分，通过吸附、分配、离子交换等过程进行分离。,常用的固定相有活性炭、硅胶、氧化铝、阴阳离子交换树脂、巯基棉、C,18,柱等。,固相萃取操作步骤,（填料保留杂质）,活化-除去柱子内的杂质并创造一定的溶剂环境,上样-将样品转移入柱,洗脱-用小体积的溶剂将组分淋洗下来并收集，合并收集液,（此种情况多用于食品或农残分析中去除色素）,固相萃取操作步骤,（填料保留目标化合物）,活化:除去小柱内的杂质并创造一定的溶剂环境,上样:将样品用一定的溶剂溶解，转移入柱并使组分保留在柱上,淋洗:最大程度除去干扰物,洗脱:用小体积的溶剂将被测物质洗脱下来并收集,SPE,法的特点,简单、快速和简化了样品预处理操作步骤，缩短了预处理时间,处理过的样品易于贮藏、运输，便于实验室间进行质控,不出现乳化现象，提高了分离效率,仅用少量的有机溶剂，降低了成本,易于与其他仪器联用，实现自动化在线分析,SPE,法在食品安全检测中的应用,食品或农残分析中去除色素,蔬菜、水果中的农药残留,鸡蛋中三聚氰胺的检测,固相萃取技术与分子印迹技术和纳米技术结合,分子印迹固相萃取,纳米TiO,2,固相萃取,多壁碳纳米管固相萃取,分子印迹固相萃取,(MISPE),分子印迹技术也称为分子烙印技术，是一种新型高效分离及分子识别技术，是源于人们对抗体-抗原专一性的认识，合成对模板分子具有特定识别能力的聚合物的技术。,分子印迹聚合物,(MIP),具有与天然抗体相近的选择性和亲和力。,分子印迹固相萃取是将分子印迹技术和固相萃取技术结合起来，与常规,SPE,一样，将微量,MIP,填充入萃取柱中使用。,整个萃取过程包括预处理、加样、除杂质和洗脱4个步骤。,MISPE,操作过程,MISPE,的特点,选择性极高、物理和化学稳定性很好，能够抵抗很强的机械作用力，在高温、高压、酸、碱、高浓度离子及有机溶剂等各种恶劣条件下也能保持其原有的特性。,能反复使用达100次之多，在室温下保藏 8个月而烙印能力未见衰减，优越的识别性和选择性，近年来在食品安全检测中得到了广泛的应用。,MISPE,在食品安全检测中的应用,食品中杀虫剂的分析检测,食品中除草剂的分析检测,食品中生物毒素污染的分析,固相微萃取,(SPME),由涂渍有固定相的萃取头和外套组成,通过萃取头上的固定相涂层对样品中的待测物进行萃取和预富集,可采用浸入式和顶空两种萃取方法,固相微萃取装置,SPME,操作过程及方式,涂有固定相的萃取头插入样品或位于样品上方,待测物在固定相涂层与样品间进行分配直至平衡,将萃取头插入分析仪器的进样口，通过一定的方式解析后进行分离分析,SPME,的特点,操作简便、不需溶剂、萃取速度快,便于实现自动化以及易于与色谱、电泳等高效分离检测手段联用,与,SPE,法相比，,SPME,法具有萃取相用量更少、对待测物的选择性更高、溶质更易洗脱等特点,SPME,法在食品安全检测中的应用,食品中的农药残留,食品中的兽药残留,食品中的香料,分子印迹固相微萃取,(MISPME),通过固相微萃取与分子印迹技术结合，将分子印迹聚合物作为固相微萃取的涂层材料，它既具有固相微萃取高效萃取的优点，又具有分子印迹聚合物所具有的强大的分子识别能力。,分子印迹固相微萃取的形式,管内,MISPME,，即将一定粒度的,MIP,装填到毛细管柱内作为预处理柱。,与商品化的,SPME,装置类似，把,MIP,涂布在,SiO,2,纤维表面，将这种涂有,MIP,的,SiO,2,纤维头安装在,SPME,手柄上，可实现与色谱装置的在线联用。,MISPME,的特点,结合了,MIP,的高选择性与,SPME,技术操作简便、易自动化的特点。,能够更高效地从复杂样品中分离富集目标分子，清除基体干扰，从而降低检出限，提高分析的精度和准确性。,MISPME,在食品安全检测中的应用,分子印迹固相微萃取-液相色谱联用测定黄豆、玉米中三嗪类除草剂,液相微萃取,（LPME),液相微萃取源于,液-液萃取,。,该技,术可独立作为样品的前处理技术，也可与气相色谱、液相色谱联用。,A.直接液相微萃取,液体基质中的分析物 基质一般较为纯净,液滴稳定性,膜保护措施,B.,顶空液相微萃取,液相微萃取与顶空取样分析的结合,特别适合于挥发性或半挥发性微量有机化合物的萃取,复杂基质,C.,分散液液微萃取,液相微萃取的特点,有机溶剂用量小，一般为几到几十微升，污染少,集目标物的萃取、纯化、浓缩于一步，操作简单，劳动强度小,无需特殊设备，成本低,通过调节萃取用溶剂的极性或者酸碱性，可实现选择性萃取，可减少基质干扰,LPME,在食品安全检测中的应用,液相微萃取技术与气相色谱-质谱联用，测定食品中的防腐剂。,液相微萃取-高效液相色谱法测定乳制品中的三聚氰胺。,饮料分析：酒中醇类及污染物赭曲霉素A。,4.样品的衍生化处理,气相色谱法,：,低沸点或热稳定的化合物,高效液相色谱法：,紫外吸收的物质,荧光物质,样品前处理技术发展方向,减少甚至不用有毒有机溶剂,减少操作步骤,尽量集采样、萃取、净化、浓缩、预分离、进样于一身，适用于高效、高速、高灵敏度和高通量分析,能适应处理复杂介质、痕量成分、特殊性质成分分析的要求,三、化学分析技术,化学分析,分析化学,仪器分析,重量分析,化学分析,滴定分析,酸碱滴定法,配位滴定法,滴定分析,沉淀滴定法,氧化还原滴定法,光,学分析,仪器分析,电,化学分析,色谱分析,四、仪器分析技术及进展,1.光学分析技术,紫外-可见分光光度法,分子荧光分析法,化学发光分析法,原子吸收光谱法,原子荧光光谱法,原子发射光谱法,电感耦合等离子体-原子发射光谱法,2.电化学分析技术,电位分析法,离子选择电极法（pH值和氟离子）,电化学生物传感器,电导分析法,库仑分析法,溶出伏安法,电位溶出法,3.色谱分析技术,气相色谱法,高效,液相色谱法,离子色谱法,毛细管电泳法,气相色谱-质谱法,高效液相色谱-质谱法,发展趋势,：,化学分析 仪器分析,联用技术,计算机技术的应用,提高分析方法的灵敏度,提高分析方法的,选择性,五、新技术和新方法,传感器,等离子体-质谱法(,ICP-MS,),芯片实验室(,lab on chip,),或,称,微全分析系统(,miniaturized total analytical system,-TAS,),二维色谱技术,：,气相色谱-气相色谱-质谱,液相色谱-液相色谱-质谱-质谱,系统生物学方法,:,蛋白质组学,代谢组学,高速逆流色谱,技术,无固体支撑的液相色谱,不混溶的两相溶剂系统 离心力,不可逆吸附丢失、污染、变性,完全回收样品 全成分色图谱,加工前后的变化,色谱峰出现/消失,色谱峰升高/降低,食品中未知有害物的识别技术,我国已有1070项食品工业国家标准和1164项行业标准，还有进出口食品检验方法行业标准578项,但是不能用于系统筛查和鉴定非法加入食品中的以及食品加工/烹调过程中新生成的有害物质。,研究基于高速逆流色谱和质谱的全组分分析技术，发展“指纹”检测技术和建立“指纹图谱库”，用于食品掺杂掺假检测。,