课件：食品理化检验第八章食品中有毒有害物质.ppt

第八章 食品中有害有毒物质,食品中的有毒有害物质：,食品中内源性有害成分 （过敏原、有害糖苷类、凝集素、皂素等） 食品中外源性有害成分 （重金属、农药残留、二噁英、兽药等） 食物中的真菌毒素,8.1 农药,8.1.1农药残留概述 农药残留物是指由于喷施农药后存留在环境和农产品、食品、饲料、药材中的农药及其降解代谢产物、杂质，还包括环境背景中存有的污染或持久性农药的残留物再次在商品中行成的残留。 农药残留物量是指农药本体物及其代谢物的残留量的总和，并构成不同程度的毒性。,农药的残留毒性（残毒）：残留农药在食物上达到一定的浓度（即残留量）后，人或其它高等动物长期进食这些食物，就会使农药在体内积累起来，引起慢性中毒。 农药的残毒的三个来源：施用农药后药剂对作物的直接污染；作物对污染环境中农药的吸收；生物富集与食物链。 农药的残毒所造成的污染是多方面的。 在农药残留的分析过程中，分离技术往往占主导地位。由于各种色谱检测器的选择性，针对不同类型的有机化合物常需要不同的前处理技术。,8.1.2 农药的分类,根据防治对象的不同，常将防治害虫的农药称为杀虫剂，防治红蜘蛛的称为杀螨剂，防治作物病菌的称为杀菌剂，防治杂草的称为除草剂，防治鼠类的称为杀鼠剂。 根据化学组成和结构可分为无机农药、有机农药（例如有机氯、有机磷、有机砷、有机氟等）。 主要介绍有机氯杀虫剂、有机磷杀虫剂、拟除虫菊酯杀虫剂的残留分析技术。,8.1.3 有机氯杀虫剂的残留分析 有机氯农药（Organochlorine pesticides, OCPs)是具有杀虫活性的氯代烃的总称。 OCPs分为三种类型：六六六； DDT及其类似物；环戊二烯衍生物。这三类不同的氯代烃均为神经毒性物质，正常环境下不易分解。易通过食物链在生物体脂肪中富集和积累。 从20世纪70年代开始，许多工业化国家相继限用或禁用DDT、六六六及狄氏剂。,有机氯杀虫剂的残留分析方法在农药残留中是研究最早的。 在有机氯农药（OCPs）分析领域最为广泛使用的检测技术是气相色谱/电子捕获检测器（GC-ECD），它具有灵敏度高、分离效果好、定量准确等特点，是一种经典的分析方法。色谱柱通常是弱极性至中级性柱，检测器一般用ECD。,DDT 1874年Baeyer首次合成。 Mller发现它的杀虫作用，获瑞士专利，并于1948年获诺贝尔医学奖。 对温血动物急毒性低，对大白鼠的口服急性毒性LD50为250-500mg/kg，但DDT以及主要的代谢物DDE容易在动物脂肪中积累。,六六六（BHC） 六六六的工业品是多种异构体的混合物，其活性组分-BHC仅占15%左右，其余均为无效组分。 广谱性杀虫剂。 -BHC积累体内的危险性很小，对大白鼠口服急性毒性LD50为76-200mg/kg，积累在动物脂肪、奶中的BHC能很快排出体外。但工业品中-BHC积累的可能性和慢性中毒性很大。,艾氏剂 艾氏剂具有较高的蒸气压，可以以颗粒剂的形式作为土壤杀虫剂。大鼠口服急性毒性LD50为67mg/kg，由于它在血液中有较高的溶解度，因此容易扩散到所有的组织中，特别是脂肪组织。,有机氯杀虫剂残留的分析方法,有关有机氯杀虫剂的残留分析方法在农药残留中是研究最早的，对于仅有BHC和DDT农药的前处理可用浓硫酸磺化法处理，对同时含有艾氏剂、狄氏剂等多种有机氯杀虫剂时，一般采用氟罗里硅土柱净化。选用的色谱柱通常是弱极性至中极性柱。检测器一般用ECD和MSD。,水果、蔬菜中多种有机氯残留农药的毛细管气相色谱测定方法： 样品的提取与净化 水果、蔬菜类样品置于组织捣碎机中高速捣碎，作为试验样品。称取样品20g于250ml具塞三角烧瓶中，加入100ml石油醚丙酮（4：1），振荡30min。用布氏漏斗抽滤，以适量石油醚洗涤残渣，滤液合并于500ml分液漏斗中，用水洗涤除去丙酮。上层石油醚经无水硫酸钠脱水收集于三角瓶中，旋转蒸发浓缩至5ml。,在2cm（ID）25cm玻璃层析柱中，于底部加入少许玻璃棉，依次加入1cm高的无水硫酸钠，5gFlorisil和1cm无水硫酸钠。先以40ml无水乙醚石油醚液（15：85）预洗柱子，弃掉淋出液。把浓缩的样液移入柱内，以适量无水乙醚石油醚液（15：85）洗脱，收集全部洗脱液，于40水浴上减压浓缩至40ml，以石油醚定容，供色谱分析。,2. 色谱条件 色谱柱：50m 0.25mm（内径）；膜厚0.20um，固定相为CP-Sil 19CB，弹性石英毛细管柱。 氮气作为流动相，进样温度250，检测器温度300，采用不分流进样方式，进样量1uL，进样0.75min后吹扫。 柱温程序：柱温100，恒温4min以后以8/min的速率程序升温至240，继续恒温20min至样品全部流出。,近几年来有机氯农药残留分析结果： 海鸟蛋，海豹，鱼粉，鱼油：毒杀芬 地表水，橄榄油：硫丹 淡水鱼：DDE 饮用水：16种OCPs 水果蔬菜：924种OCPs 药材：718种OCPs,8.1.4 有机磷杀虫剂残留的分析 有机磷农药（OPPs)是含有C-P键或C-O-P、C-S-P、C-N-P键的有机化合物。 大部分不溶于水，而溶于有机溶剂。在中性和酸性条件下稳定，不易水解，在碱性条件下易水解失效。 接触可造成中毒，它们的毒性依赖于其结构和功能团。例如，含P=O键（如敌百虫、对氧磷）的毒性通常比含P=S（如马拉硫磷）大。这些化合物主要是抑制生物体内胆碱酯酶的酶活性，导致乙酰胆碱这种传导介质代谢紊乱，产生迟发性神经毒性，引起运动失调、昏迷、呼吸中枢麻痹甚至死亡。 有机磷杀虫剂由于药效高，易被水、酶及微生物所降解，很少残留毒性等，因此目前在杀虫剂的使用方面，它仍然起主要作用。,目前正式商品化的有机磷农药有上百种，如敌敌畏、敌百虫、马拉硫磷等。 敌敌畏（DDV） O，O-二甲基-O-（2，2-二氯）乙烯基磷酸酯 无色液体，有芳香味，在水中约能溶1%，能与大部分有机溶剂相溶。 DDV是一种触杀和胃毒杀虫剂。对蝇、蚊、飞蛾等击倒速度很快。 对雄大鼠的口服急性毒性LD50为80mg/kg，在温血动物体内很快降解。,敌百虫 O，O-二甲基-1-羟基-2，2，3-三氯乙基磷酸酯 敌百虫是一种触杀和胃毒杀虫剂。对双翅目昆虫很有效。 敌百虫本身对乙酰胆碱酯酶抑制力很弱，但它在生理pH条件下就能转变成强抑制剂DDV。,乐果 O,O-二甲基-S-（N-甲基氨基甲酰甲基）二硫代磷酸酯 第一个对哺乳动物低毒的有机磷内吸杀虫剂。 乐果是一种触杀性和内吸性杀虫杀螨剂。 乐果在贮存中不很稳定，特别在温度高和存在碱及二硫代磷酸二甲酯时会分解，主要是发生烷基化反应。铁可加速其分解。,检测方法,检测有机磷的分析方法有波谱法、色谱法、酶抑制法三大类。 波谱法是跟据有机磷农药中某些官能团或水解、还原产物与特殊的显色剂在一定的条件下，发生氧化、磺酸化、酯化、配合等化学反应，产生特定波长的颜色反应来进行定性和定量测定，检测限在g级水平。,色谱法 (1) 薄层色谱法是一种比较成熟的、广泛应用的微量快速检测方法，检出限达0.10.01g。 GC AOAC在20世纪80年代就对大部分有机磷农药建立了气相色谱分析方法，我国食品理化检验国家标准方法也采用了气相色谱检测有机磷杀虫剂。随着气相色谱仪的普及，对可能存在有机磷农药残留的样品，如食品、果蔬、饲料、水产品、土壤、水体及血液、化妆品等都建立了气相色谱分析方法。,(3) HPLC 对气相色谱不能检测的高沸点或热不稳定、易裂解变质的有机磷农药可以采用HPLC法检测。AOAC中有近半数的有机磷农药都建立了HPLC法，研究报道也较多。 当使用GC或HPLC发现违规的农药残留时，必须使用其它方法来确认。 可以利用GC借助其在两根或多根极性不同的柱子上的保留时间来确认，也可以用GC/MS。,酶抑制法是利用有机磷杀虫剂的毒理性质建立的一种快速检测方法。 由于有机磷能抑制乙酰胆碱酯酶的活性，使该酶分解乙酰胆碱的速度减慢或停止，再利用一些特定的颜色反应来反映被抑制程度，从而达到检测目的。 操作简单、速度快，不需昂贵仪器，特别适合现场检测以及大批量样品的筛选。 灵敏度、重复性和回收率相对较差。 新方法：酶抑制-生物芯片分析法。,茶叶中多种有机磷农药残留量测定方法： 提取 称取0.5g粉碎茶叶于试管中，加入2ml蒸馏水和无水硫酸钠，在混匀器上混匀，加入2ml乙酸乙酯，混匀，离心，取上清液。残渣用乙酸乙酯和正己烷（1：1）混合液再提取一次，合并两次提取液，过活性炭小柱，用乙酸乙酯：正己烷（1：1）混合液洗脱，将洗脱液低温浓缩至0.5ml，供气相色谱分析。外标法峰面积定量。,色谱条件 色谱柱：HP-1石英毛细管柱，氮磷检测器，流动相：氮气、氢气和空气。 程序升温：60（保持0.5min），以10/min，至250（保持3min）。 进样口温度：250。 检测器温度：300。 不分流进样：进样量1uL。,8.1.5 拟除虫菊酯的残留分析,拟除虫菊酯（pyrethroids)是一类重要的杀虫剂，具有高效、广谱、低毒和生物降解等特性。 拟除虫菊酯在化学结构上具有共同的特点之一是分子结构中含有数个不对称碳原子，因而包含多个光学和立体异构体。它们具有不同的生物活性，即杀虫效果也不大相同。,拟除虫菊酯的检测 在植物样品中拟除虫菊酯的测定要点： 提取一般采用匀浆提取法，对于色素较深的样品，可在匀浆时加入活性炭再进行。也有用索氏提取器用乙醚提取的报道。 提取溶剂多用丙酮。 净化通常采取液液分配加柱层析法，层析柱填料多用氟罗里硅土和硅胶。 检测仪器一般用气相色谱带电子捕获检测器，但也有用HPLC/UV的报道。 气相色谱测定一般采用非极性至弱极性柱。,除虫菊酯农药热稳定性较高，使用毛细管色谱柱在高温区段（250-280）有利于分离，杂质干扰较少，用ECD检测灵敏度较高，可以满足食品中拟除虫菊酯农药残留量的测定。 将有机氯和拟除虫菊酯农药同时测定，在一般情况下，有机氯如BHC、DDT出峰在前，而拟除虫菊酯出峰在后。,水果、蔬菜中拟除虫菊酯残留量测定 1.前处理 称取约20g试样，至于锥形瓶中，加入适量丙酮，振荡40min，过滤。用丙酮洗涤残渣，将滤液收集在100ml容量瓶中，并用丙酮定容。 吸取5ml提取液于具塞离心管中，加入20ml2硫酸钠溶液，用正己烷萃取两次。合并萃取液，并通过无水硫酸钠柱脱水并以少量正己烷洗涤柱。流出液合并后浓缩至1ml。在微型层析柱的下端填入少量脱脂棉，依次装入0.5cm高的无水硫酸钠、1g硅胶和1cm高的无水硫酸钠。用5ml正己烷预淋洗层析柱，弃去流出液。将浓缩液倒入柱内，以二氯甲烷淋洗层析柱，收集洗脱液，浓缩至干，再以正己烷定容，供气相色谱测定。,2. 色谱条件 色谱柱：HP-5MS石英毛细管柱 氮气：1ml/min 柱温：60（保持0.5min），以10/min，至280（保持20min） 进样口温度：260 检测器ECD温度：280 进样方式：不分流,8.2 兽药,在食用动物饲养过程中广泛使用药物，会造成药物残留在可食用产品中。动物性食品的药物残留会对人类健康产生影响。 兽药的检测方法包括：筛查，检测和确认。 筛查方法是就某种基质中一定浓度的某种药物做出阳性或阴性反应的试验方法：微生物抑制试验（用于对大批量样品进行抗生素筛查）、放射和酶免疫快速测试盒（对指定药物的筛查）。只能分类，不能确认是某种具体的化合物。 如果样品中确实存在违规的药物残留，就需要使用其它的分析方法来确认：薄层色谱法、GC、HPLC、GC/MS和HPLC/MS。,8.2.1 -兴奋剂的残留分析,-激动剂，在化学上属苯乙醇胺，为儿茶酚胺、肾上腺素和去甲肾上腺素的化学类似物。一般可分为含取代基的苯胺型（如克伦特罗）和苯酚型（如沙丁胺醇）两大类。 它能与肌体绝大多数组织细胞膜上-受体发生作用。 某些合成的-激动剂，当以高剂量饲养动物时，会导致营养物质从脂肪组织向肌肉组织的转移，使畜禽瘦肉增加。由于这种用法造成的可是用组织中的药物残留在毒理学等方面的种种问题，致使许多国家禁止在使用动物中使用该类药物。,2019/8/24,33,可编辑,测定方法,检测-兴奋剂的样品种类很多，有饲料、尿、血浆、内脏（肝、肾）、肌肉、毛发、视网膜等。其中最能积累-兴奋剂的是内脏、视网膜。所以，在上述样品中，检测是否违法使用-兴奋剂作为生长促进剂的合适样品是肝脏。另外，尿样本前处理较简单，可实现快速检测。,样品的前处理 样品的前处理包括样品提取、酶解（酸解）、净化，如果采用GC检测，还增加衍生化步骤。 -兴奋剂检测进行酸解、酶解的必要性：因为-兴奋剂在样品中往往会与其它成分形成结合物，如在葡糖苷酸酶、硫酸酯蛋白相结合，所以样品在提取氏要用酸或酶水解。 酶解、酸解的条件选择：酶的品种、酶解的酶用量、酶解时间,提取 提取的方法有液液萃取法、固相萃取法、超临界提取法。 净化 最常用的净化手段是固相萃取法（SPE），也有人采用免疫亲和色谱法、液液净化法。 免疫亲和色谱法：用实验动物生产出特异性抗体，抗体纯化后被结合到琼脂糖胶上制成柱，样品上柱后， -兴奋剂就与这些柱上的抗体结合在一起而保留下来，然后再用溶剂洗脱。现在已有商品化的可重复使用的IAC柱。,衍生化 GC/MS、GC/FTIR确证前，采用衍生化技术以提高检测灵敏度。最常用的衍生化试剂有：三甲基硅烷（TMS）、环状二甲基硅烷吗啉（DMS）。另外还有碳酰氯（COCl2）、甲基硼酸（MBA）、五氟一丙酐。,2. 检测,GC/MS 这是-兴奋剂检测非常有效、灵敏、准确的手段，电离方式有电子轰击EI、化学离子化CI两种方式。 采用TMS作衍生化试剂、EI电离方式电离某些-兴奋剂的碎片如下： 克伦特罗：86，262，243，333，277，187 沙丁胺醇：86，369，350，440，384，294 特布他林：86，356，336，426，370，280,HPLC 常用的检测器有紫外（UV）、荧光、电化学等。 免疫分析法 放射免疫分析法、酶免疫分析法 优点：一次可处理多个样品、有商品化试剂盒供应，检测灵敏度高 薄层色谱法 HPLC/MS GC/FTIR,合成的-激动剂,瘦肉精克伦特罗；盐酸克伦特罗；盐酸双氯醇胺；克喘素；氨哮素；氨必妥；氨双氯喘通；氨双氯醇胺。,化学名为“2-（叔丁氨基）甲基4-氨基-3，5-二氯苯甲醇盐酸盐”，是一种从天然儿茶酚胺衍生合成的化合物；也称羟甲叔丁肾上腺素, 是一种强效兴奋剂。,上世纪80年代初，美国脂胺公司研究人员意外地发现，将一定量的盐酸克伦特罗加入饲料中，能够改变营养物质的代谢途径，促进动物肌肉特别是骨胳肌蛋白质的合成，同时抑制脂肪合成，从而促进动物生长，增加瘦肉率。根据试验得出，在饲料中添加适量的盐酸克伦特罗，可以提高饲料转化率、生长速率、瘦肉相对增加10以上，于是这项技术开始在养殖业中大行其道。,瘦肉精用于养殖的发现,作用机理,它的主要作用机理是作为一种强效激动剂，选择性的作用于肾上腺素2受体上，激活腺苷酸环化酶(cAMP)，使环磷腺苷增加，加强脂肪分解，促进蛋白质合成，实现动物营养再分配，故又将瘦肉精称作“生长促进剂(growth promoter)”和营养“重分配剂(repartitioning agent)”。,为提高猪肉的瘦肉率，瘦肉精作为饲料添加剂，使用剂量是人用药剂量的10倍以上。它用量大、使用的时间长、代谢慢，所以屠宰后上市的猪肉中瘦肉精残留量很大。同时该药化学性质稳定，一般加热方法不能将其破坏。残留药物通过食物进入人体，大量积蓄使人中毒。如果一次摄入量过大，会导致严重中毒。,瘦肉精的危害,对人的危害的主要表现,反复使用会产生耐受性，对支气管扩张作用减弱及持续时间缩短。,克伦特罗还可通过胎盘屏障进入胎儿体内产生蓄积，从而影响子代。,易引起急性中毒：表现为心悸，面颈、四肢肌肉颤抖，头晕、乏力。心动过速，室性早博，心电图示S-T段压低与T波倒置。,与糖皮质激素合用可引起低血钾，从而导致心律失常。,8.3 食品中动植物毒素,生物毒素（Biotoxin)是一大类生物活性物质的总称，包括动物毒素、植物毒素和微生物毒素。 生物毒素已经对食品安全和人类健康构成了威胁，因此，食品/饲料中生物毒素的研究也日益显现出其必要性和迫切性。,8.3.1 真菌毒素,真菌毒素（Mycotoxins）是某些丝状真菌产生的具有生物毒性的次级代谢产物，这些毒性真菌包括曲霉、青霉、镰刀霉、链格孢酶、棒孢酶和毛壳酶等。 最先被分离纯化的真菌毒素是麦角生物碱（Ergot Alkaloid, 1875)和青霉酸（Penicillic Acid, 1913)。然而，对真菌毒素的真正研究却是从1962年黄曲霉毒素的发现开始的。,8.3.2 海洋藻类毒素,海洋藻类毒素是由海洋中的微藻或海洋细菌产生的一类生物活性物质的总称。由于这些毒素通常是通过海洋贝类或鱼类等生物媒介造成人类中毒的，因此这些毒素常被称作贝毒或鱼毒。 常见的贝毒有麻痹性贝毒， 腹泻性贝毒，记忆缺失性贝毒，神经性贝毒等。 我国浙江、福建、广东等地曾多次发生贝类中毒，导致中毒的贝类有蚶子、花蛤、香螺、织纹螺等常食用的贝类。,麻痹性贝毒 麻痹性贝毒是分布最广，危害最大的一类毒素。它是由甲藻产生的一类四氢嘌呤毒素的总称。 主要症状表现为面部、肢端麻木，严重的会因呼吸肌麻痹而导致死亡。 腹泻性贝毒 腹泻性贝毒毒素主要来自甲藻中的鳍藻属和原甲藻属。 主要症状为呕吐和腹泻，长期毒性效应可能导致癌症。,记忆缺失性贝毒 记忆缺失性贝毒的活性成分为软骨藻酸。 中毒者表现出肠道症状和神经紊乱，严重的有短暂的记忆丧失现象。 神经性贝毒 神经性贝毒是到目前为止危害范围较小的一类毒素。 表现出神经中毒的症状。,腹泻性贝毒检测 腹泻性贝毒的分析主要采用荧光化合物ADAM标记反相高效液相色谱分析的方法。由于ADAM不稳定，而且不易获得，因此又有了一些改进的方法，包括采用不同的衍生剂和提取方法。但由于目前样品前处理及色谱过程，对DSP结构类似物不能有效分离，因此HPLC法测定DSP效果不是很理想。目前HPLC-MS技术已用于DSP的分析，成为DSP液相色谱法的重要补充。,麻痹性贝类毒素检测 麻痹性贝毒（PSP）是一类四氢嘌呤化合物，这类毒素通常是非结晶、高极性、难挥发的物质，检测方法主要采用液相色谱法。由于PSP本身生色基团很弱，不易被检测，因此检测前须氧化修饰，将PSP分子的环结构氧化成荧光生色基团。LC/MS和毛细管电泳/质谱（CE/MS）联用技术已用于麻痹性贝毒分析。,神经性贝毒检测 神经性贝毒（NSP）色谱分析包括薄层层析法（TLC）和HPLC。TLC不够灵敏，目前已很少应用。HPLC法由于流出物背景干扰，在检测灵敏度和选择性方面存在问题。近年来，HPLC-MS联用技术开始应用于神经性贝毒分析。,河豚毒素(Tetrodotoxin) 河豚(Spheroides vermicularis)又名钝鱼，它的某些脏器及组织中均含有毒素，是一种神经毒，其毒性稳定（220），经炒煮、盐淹和日晒等均不能被破坏，可使神经中枢和神经末梢发生麻痹。中毒症状始发于使用后10秒，先是口腔麻木和刺痛，继发为虚弱、麻痹、血压降低和脉搏快而弱，如不及时治疗可出现死亡。,Tetrodotoxin,治疗： 1、尽快排除毒物：催吐、洗胃、导泻。 2、应用吸附剂减少毒物的吸收。 3、补液、利尿，可给予葡萄糖、维生素、辅酶、等，促进毒素的排泄。 4、使用肾上腺皮质激素，如地塞米松，提高组织对毒素的耐受性。 5、对症治疗：防治呼吸衰竭。 河豚毒素中毒目前无特殊解毒剂，但由于毒素存在体内解毒和排泄很快，如果发病后小时未死亡，多能恢复，因此，一旦发现中毒，应尽快给予各种排毒和对症处理的措施，让病人度过危急期。,河豚毒素测定方法,小鼠生物试验法 免疫化学测定法 毛细管等速电泳电压检测法 荧光法 TLC/火焰离子检测法 TLC/快原子轰击质谱法 HPLC HPLC/MS,HPLC-MS测定河豚鱼中河豚鱼毒素 1.前处理 将河豚鱼肉或皮中的河豚鱼毒素用乙醇乙酸水（75：1：14）提取，过滤后，提取液经旋转蒸发浓缩，用离子交换树脂净化，用10乙酸溶液洗脱。洗脱液经浓缩后用活性炭净化，用乙醇乙酸水（20：1：79）洗脱。洗脱液经浓缩后用水定容后供HPLC-MS测定。,2.测