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发展食物测试技术以对抗新出现的污染物

发布日期:2022-10-17 19:26:55 |
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食品污染不是一个新问题;这就是为什么食品生产商注意进行风险评估,并尽可能地保持其操作的卫生性。但是近年来,一类新的污染物的兴起已成为该行业的一个主要关注点。


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这些新出现的污染物,也被称为新出现的污染物。1,可以通过工业废水2进入供水和食物链,包括药品、个人护理产品、农业化学品和微塑料等。这些化合物在设计上并不是以这种方式与食物一起摄入的,因此,它们对人类和动物健康的影响通常还没有得到很好的理解,而且有潜在的危险。


鉴于给消费者带来的潜在风险,现在越来越多的这些污染物在食品工业中被例行筛查。今天,这主要是借助质谱(MS)技术完成的,如高分辨率质谱(HRMS)或串联质谱(MS/MS),但科学家们正在不断尝试开发新的和改进的方法来处理这些新出现的风险。


目前正在研究的两个令人兴奋的发展是应用新的质谱方法和开发基于电化学诱导剂的生物传感器,以快速和廉价地检测新出现的污染物残留物。


进一步利用质谱技术


质谱是一种极其敏感的分析技术,这意味着甚至在万亿分之一的水平上存在的新出现的污染物都可以被有效检测。因此,HRMS和MS/MS方法已被广泛用于新兴污染物的筛选。


"对于HRMS来说,关键的优势之一是可以对样品进行追溯分析,因此不需要提前对目标化合物有一定的了解。只要确定了碎片和经验质量,人们就可以拼凑出材料中的污染物,"食品科学家、作者和食品工业顾问Bryan Le博士说。


但是,尽管这些方法是有效的,它们仍然有待改进。以前的方法往往一次只关注一类污染物,因此很难研究多种潜在风险。鉴于新出现的污染物的化学多样性,确实需要一种更 "通用 "的分析方法,能够在一次运行中检测出更大范围的潜在污染物残留物。


2008年,Mol等人4开发了第一个全面的方法,能够在一个分析程序中结合多个物质类别的筛选。多类方法的开发一直在继续,最终在今年早些时候在《分析与生物分析化学》5上发表了一篇论文,描述了一种多类方法,能够在一次分析过程中涵盖1000多种独特的物质。


该方法使用液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)研究2种牛饲料基质中的1000多种化合物,由自然资源和生命科学大学以及奥地利饲料和食品质量、安全和创新能力中心的研究人员内部开发和验证。为了最大限度地减少与该方法有关的工作量,研究人员选择使用一种简单的 "稀释和拍摄 "样品制备方法。


"非营利性高级卫生联盟的创始董事、东北大学食品科学和风险评估讲师Angela Anandappa博士说:"化学污染物最适合[用]这种技术、这种MS方法进行筛选,而且有很多潜在用途。


"我希望我们能看到更多的可以通过这种技术监测的农药残留和类似污染物的参考点。在所有这些情况下,对我们来说,重要的是使用最新的工具和参考标准,以便在宣布成功之前能够更好地识别和分类新的和正在出现的食品安全风险"。


事实上,在这种技术有可能挑战普通检测实验室中的传统MS/MS和HRMS之前,还需要进一步发展和完善这种多类方法。例如,新的《分析与生物分析化学》论文背后的研究人员也报告了目前在一些分析运行中存在的 "压倒性的数据管理 "问题。但随着进一步的验证,该研究小组认为,在这个问题上实施合理的性能准则可以为同步污染物检测打开新的可能性。


用于快速筛选的电化学感应器


食品检测的其他创新途径已经完全脱离了MS方法。


抗菌剂残留是与食品工业最相关的新兴污染物类别之一。由于在动物饲养中使用了抗菌剂,这种污染往往特别影响到动物来源的食品。通常使用物理化学技术,如LC-MS/MS进行筛选,但也可以使用免疫学试验(如酶联免疫吸附试验(ELISA))或微生物平板试验来检测。


最近,生物传感器作为一种新的发展途径出现,以克服这些现有方法的一些限制。虽然微生物学技术很便宜,但它们对某些类型的抗菌药物可能缺乏敏感性。免疫学检测是快速的,并且对广泛的抗菌素敏感,但随着需要筛选的抗菌素家族数量的增加,这种测试的成本会急剧增加。像LC-MS/MS这样的技术提供了最好的灵敏度,但成本极高。该领域的研究人员认为,有效的生物传感器可以代表一种更便宜的、便携式的测试解决方案,并且仍然保持良好的灵敏度。


电化学诱导传感器6是为此目的而提出的主要技术之一。这些是一类生物传感器,利用合剂(单链DNA或RNA分子的名称)作为生物传感器的识别元素。这种适配体可以很容易地进行化学修饰,以确保对有关目标分子的良好亲和力,并可以进一步用纳米材料进行功能化,以改善各种性能特征,包括灵敏度和稳定性。


Le博士解释说:"基于合酶的传感器是尖端的分析技术,对各种分析物高度敏感,包括重金属离子、毒素、病原体和小分子,"。


"大部分研究都集中在医疗领域的诊断用途上,因此该技术尚未在食品应用中得到标准实践,也没有用于检测食品污染物的基于合剂的传感器的大规模商业制造商。然而,适配体比基于抗体的传感器更具成本效益,对污染物的现场检测很有价值。它们是一种很有前途的新技术,将推动降低类似于ELISA的检测的成本,这些检测使用合剂来代替抗体作为结合平台"。


最近对用于食品中抗菌剂筛选的电化学诱导剂的科学回顾7发现了许多实例,其中概念验证装置能够有效地检测和量化特定样品中的抗菌药物。检测被广泛禁止的抗生素(如氯霉素)的使用似乎是一个特别感兴趣的领域,7因为在这些情况下避免假阳性是至关重要的。电化学感应器的特异性在这里可以得到极大的发挥。


该评论还强调了一些未来需要改进的领域。最关键的是,这些传感器仍然需要在更多的真实世界的样品上进行测试。审查中发现有几项研究报告了能够有效测试牛奶样品的方法,9但该技术仍然需要被证明对测试固体食物有用。在这些电化学感应器被认为不仅仅是概念验证之前,必须进行更多的验证检测。不过,从现有的文献中可以看出,这种技术在未来有很多潜在的前景。


在工业化农业中使用杀虫剂,在动物饲养中使用抗菌剂,以及普遍使用个人护理产品和药品,是现代生活中不可避免的需要。只要这种情况存在,科学家就必须有能力有效地测试这些化合物在食品中的污染痕迹。多级质谱和开发廉价而敏感的生物传感器只是科学家们目前正在探索的两个途径,以应对新出现的污染物所带来的威胁,但令人非常鼓舞的是,这两种技术都显示了未来的巨大前景。


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