国内粮食市场快检仪器的使用现状及前景应用

牛桂芬,牛梦宇

1.河南工业贸易职业学院 (郑州 450012) 2.河南省粮食科学研究所有限公司 (郑州 450009)

粮食安全是国之大计,“要牢牢把住粮食安全主动权,粮食生产年年要抓紧。”习总书记在二十大报告中也指出要“全方位夯实粮食安全根基,全面落实粮食安全党政同责”。习总书记在很多场合一直强调粮食安全对国家长治久安的重要性。在粮食的流通、收储过程中,要保证粮食的安全,只单一依据感官评价远远不够,必须借助粮食快检仪器,才能科学、有效的评价粮食的质量情况,为收储粮食安全打下重要基础。

1 粮食收储中常使用的快检仪器

1.1 谷物水分测定仪

谷物水分快速测定仪,是严格测量粮食水分含量的仪器,其原理是保持圆通极板和圆通柱极板间距离不变,将样品放入两极间,极间介质电系数会因样品自身水分含量的差异发生变化,引起电筒传感器电容量发生相应变化,达到间接测量粮食含水量目标。该仪器优点:测量快捷、无需粉碎处理样品、便携性强等[1]。

1.2 卤素快速水分测定仪

环形石英钨卤红外线在高温下将样品均匀地快速干燥,样品表面不易受损。检测效率高,智能化操作,一般样品只需几分钟即可完成测定,检测效率远远高于烘箱法。

1.3 农药残留快速分析仪

采用酶抑制原理和光电比色法原理完成测定。能准确、快速检测出粮食等农作物中有机磷和氨基甲酸脂类农药残留的快速检测。

1.4 粮食毒素仪

粮食毒素仪检测原理,是应用荧光定量检测粮食真菌毒素的仪器设备,能够快速检测粮食等食品中黄曲霉毒素、T2毒素、呕吐毒素、赭曲霉毒素、伏马毒素、玉米赤霉烯酮,前处理≤15 min,检测时间<10 s,可对样本进行定性、半定量检测。

1.5 真菌毒素荧光定量分析仪

真菌毒素荧光定量分析仪,应用时间分辨荧光竞争抑制免疫层析的原理,能够快速检测粮食等食品中黄曲霉毒素、T2毒素、呕吐毒素、赭曲霉毒素、伏马毒素、玉米赤霉烯酮,其前处理≤15 min,检测时间<10 s,可对样本进行定性、半定量检测。

1.6 胶体金毒素快检仪

胶体金快速定量法,它的测定方法就是试样提取液中赭曲霉毒素A与检测条中胶体金微粒发生呈色反应,其颜色深浅变化受试样中赭曲霉毒素A的含量影响,检测条上检测线和质控线的颜色深浅可用读数仪测定,根据颜色深浅变化和读数仪内部设置曲线,试样当中赭曲霉毒素A的含量可自动计算出[2]。

1.7 能量色散X射线荧光光谱仪

仪器利用脉冲高度分析器进行能量色散,使用小功率x射线管激发和简单的分光系统。采用半导体探测器和多道脉冲高度分析器,由微处理机处理,可测定试样中的镉、铅,分析速度快。

1.8 快速检测及监测分析系统

快速检测及监测分析系统是根据粮油系统对粮食安全监测工作的实际需要,系统内集中整合了相应的快速检测试纸条、实验过程中必备的前处理设备、检测仪器及实验耗材,将粮食真菌毒素、重金属、农药残留、转基因四大类粮食安全指标的检测统一于同一平台并且将快速检测试纸条定量化,具有便携、快速、准确、适用的特点。

2 粮食流通、收储快检中需解决的瓶颈问题

粮食流通、收储中,都需要质检人员现场快速判定粮食等级,要求质检人员拥有丰富的感官评价经验,娴熟的技能,但只有这些远远不足。因为在粮食的种植和生长过程中还会因为种种原因,使粮食中进入一些有害物质如真菌毒素、有害的重金属及农药残留。这些有害物质的判定,必须借助仪器才能定性和定量。上述中粮食快检的仪器,如谷物水分测定仪、卤素快速水分测定仪,由于价格不贵,操作简单,普通人略微培训就可操作,一般规模的粮库、收储企业都会配备。但对于农药残留测定时,要使用酶试剂,如保存方法不当,易失活,产生反应不稳定、重复性不好等影响,易造成检测结果误差较大,还需要对检测人员进行专门培训[3]、定期维护校准仪器。企业要付出的成本比较大,所以在需要检测这些项目时,一般会通过第三方检测单位付费去检测。

对于快速检测及监测分析系统,虽然系统内集中整合了相应的快速检测试纸条和粮食安全指标检测等多项功能,企业不用购买多款对应的检测设备,为企业节省了资金。但由于快检试纸条还是属于比较贵的耗材。仪器操作对操作人员的要求也比较高,没有经过专业培训和长期使用仪器积累丰富经验的,准确性无法保证。再者由于使用过程中所涉及的快检仪器、试剂盒、环境条件等因素都会对结果产生一些干扰,影响了测定结果的准确性。

基于免疫技术的ELISA试剂盒、胶体金试纸条和基于酶抑制技术的农药速测卡等检测相关产品在国内应用较广[3],其应用比较多的也是政府监管部门、大型国有粮库和检测任务比较重的专业检测机构。中小型粮食收储企业使用还是偏少。国内粮食和食品快速检测仪器及试剂盒生产市场也是良莠不齐,一些科研能力差的企业,只是跟风仿制,其产品存在生产技术不过关、性能不稳定等质量缺陷。再者相关快检产品的质量均一性和稳定性也存在不足,像胶体金试纸条和农药速测卡这类快检类产品,不同厂家的产品在检出率、假阳性和假阴性等指标上差别很大,甚至于同一生产公司的不同批次产品,就存在着较大的质量差异[4]。这样就容易造成检测结果假阳性与假阴性率高、灵敏度低、特异性不强等等问题。对于普通使用者来说,这些质量缺陷和影响精度的问题,没有长时间的积累,是不容易发现这些缺陷问题的。

3 粮食市场快检仪器的发展前景

由于快检产品在粮食现场收储中实际功效非常强, 要求使用的快检仪器应该具备这样一些特点:如样品前处理简单、配套试剂、耗材、辅助设备齐全和完善、不需要特殊的实验环境等。所以快检仪器未来的发展方向,首先是现场简便性,仪器体积要更小,检测过程更简便,设备性能更稳定;其次要向数字信息化方向发展,实现“互联网+”,检测出来的数据通过信息化处理,可以集约化管理。

运用全自动检测技术的设备研发,也是未来的发展方向。仪器设备操作实现全自动,没有人工干涉,不但降低人工成本,减轻操作者工作量,操作过程还简便而又轻松。设备性能稳定,检测速度快,检测精确度还高。

提高便携式质谱仪、生物化学传感器等便携式小型化仪器设备的研发。生物化学传感器,是将生物识别元件、信号转换元件紧密结合,从而检测目标化合物的,这类分析设备也被称为电子鼻、电子舌[3]。不仅可以高特异性、高灵敏的对痕量的违禁食品添加剂、农药和兽药残留、真菌毒素等化学性有害物检测,还可以检测致病性微生物[3]。这些便携式质谱仪,目前主要在环境监测方面应用,但随着实时直接分析等原位电离技术的进一步成熟[3],希望不久的将来,便携式质谱仪这类快检仪器,在粮食安全领域会得到普遍应用的。

市场上现有的快检仪器,它检测的项目比较单一,不能有效融合。如:农药残留,一般快检仪器只能检验几种,而农药的种类非常多,所以需要的仪器种类多,可以考虑研发具有多功能的综合体的快检仪器,服务于市场。

此外,由于环境污染带来的像重金属污染类的快检需求也将逐步加大,前处理简便、痕迹量的重金属检测方法将是技术研究热点,相关快检仪器设备的需求也将不断扩大。

由于粮食保存不当,其中微生物易大量繁殖,影响粮食安全。所以便携式微生物快速检测仪器也将会是一个发展亮点。

4 结语

通过运用快检仪器,能够现场快速、准确得出结果,科学有效评价粮食质量,充分发挥各种快检仪器在粮食收储中的重要作用,为国家粮食安全、民众放心消费提供重要保障。