智能化食品安全一體機(jī)的研制與應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)高速發(fā)展以及人民生活水平的提高，對(duì)食品安全問(wèn)題提出了越來(lái)越高的要求。此同時(shí)，食品安全問(wèn)題已成為影響我國(guó)農(nóng)業(yè)和食品產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。因此，提升我國(guó)食品安全檢測(cè)技術(shù)水平成為保障我國(guó)食品安全消費(fèi)和供給的重要環(huán)節(jié)。

樣品前處理是食品安全檢測(cè)分析過(guò)程中的重要一環(huán)，也是最難控制，最不容易標(biāo)準(zhǔn)化的一個(gè)過(guò)程。傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)包括一系列復(fù)雜操作步驟，如均質(zhì)化、提取、過(guò)濾或離心、柱層析、濃縮和溶劑轉(zhuǎn)換等費(fèi)時(shí)費(fèi)力的操作，涉及均質(zhì)機(jī)、磁力攪拌器、離心機(jī)、過(guò)濾裝置、氮吹儀等多種儀器，這不僅導(dǎo)致整個(gè)方法比較復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，而且易造成系統(tǒng)誤差和偶然誤差，影響食品檢測(cè)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。另外，食品檢測(cè)會(huì)用到各種有毒試劑，在建立實(shí)驗(yàn)室時(shí)要考慮到通風(fēng)設(shè)備的安裝，浪費(fèi)很多物力及空間，同時(shí)還可能會(huì)對(duì)操作者造成危害。因此，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，樣品前處理一直是影響食品檢測(cè)效率的技術(shù)瓶頸。尤其是近年來(lái)，勞動(dòng)力成本快速增加，食品檢測(cè)的需求和數(shù)量大增，實(shí)驗(yàn)室要求減少環(huán)境污染和提高工作效率。目前，雖然各種前處理裝備質(zhì)量不斷提高，也趨于自動(dòng)化，但尚未有整個(gè)前處理過(guò)程程序控制型、自動(dòng)化、封閉式、一體化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備。

1 智能化食品安全一體機(jī)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

由北京市食品安全監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心、北京六角體科技發(fā)展有限公司共同承擔(dān)的北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)《市委、市政府重點(diǎn)工作及區(qū)縣政府應(yīng)急項(xiàng)目預(yù)啟動(dòng)》項(xiàng)目下屬課題《智能化食品安全一體機(jī)的研制與應(yīng)用》，課題編號(hào)Z131100006113022，結(jié)合食品安全監(jiān)管實(shí)現(xiàn)需求，采用微電腦程序控制形式，研發(fā)一套集自動(dòng)加液、樣品粉碎、氣動(dòng)加壓過(guò)濾、固相萃取凈化濃縮等過(guò)程于一體的智能化食品安全前處理儀器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)肉及肉制品、果蔬、水產(chǎn)品、乳及乳制品等樣品的全自動(dòng)前處理。

智能化食品安全一體機(jī)已經(jīng)在哈爾濱市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心等單位進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)各模塊、微電子控制系統(tǒng)等功能進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試。應(yīng)用結(jié)果表明，儀器可以集成高速組織搗碎機(jī)、均質(zhì)器、離心機(jī)、過(guò)濾器、氮吹儀、固相萃取儀等多臺(tái)前處理設(shè)備功能。其操作簡(jiǎn)便、時(shí)間短、人力投入少；與國(guó)標(biāo)法對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，能夠用于食品中非食用色素、獸藥殘留及激素類、有機(jī)磷類及菊酯類農(nóng)藥殘留、生物毒素檢測(cè)中的前處理過(guò)程。

2 智能化食品安全一體機(jī)的特點(diǎn)

2.1 技術(shù)方面

專用固相萃取技術(shù)：食品中非食用色素、獸藥殘留及激素類、有機(jī)磷類及菊酯類農(nóng)藥殘留、生物毒素固相萃取小柱研制及智能化一體化前處理方法的建立。

微電腦控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，可程序控制樣品的粉碎、加液、提取、過(guò)濾、凈化、濃縮等整個(gè)前處理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)前處理過(guò)程的智能化。

開(kāi)發(fā)過(guò)濾系統(tǒng)，并將過(guò)濾柱與專用固相萃取小柱連接，樣品管底部安裝濾網(wǎng)，樣品提取完成后，采取機(jī)械臂與微電腦控制相結(jié)合，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)180°，氣泵加壓控制過(guò)濾速度，連續(xù)完成過(guò)濾及固相萃取。

封閉式設(shè)計(jì)，各個(gè)前處理操作單元全部集成在一個(gè)封閉空間內(nèi)，通過(guò)外置的微電腦界面控制，操作人員不直接接觸，有效避免人為污染。

2.2 應(yīng)用方面

將傳統(tǒng)樣品粉碎均質(zhì)技術(shù)、氣動(dòng)吹掃技術(shù)、自動(dòng)加液技術(shù)及主固相萃取技術(shù)與先進(jìn)的微電子技術(shù)相結(jié)合，由此實(shí)現(xiàn)食品樣品中獸藥殘留、農(nóng)藥殘留、非法添加物、生物毒素等檢測(cè)的可控、快速一體化前處理。

2.3 結(jié)構(gòu)方面

粉碎、液、提取、過(guò)濾、凈化系統(tǒng)與為電子控制系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。機(jī)械部分全部采用封閉式設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)配套軟件，通過(guò)外置的液晶面板控制的整個(gè)樣品前處理過(guò)程；并與軟件包結(jié)合建立數(shù)據(jù)庫(kù)，為食品安全溯源和源頭監(jiān)控提供支撐；一臺(tái)儀器同時(shí)具備現(xiàn)有前處理方法的3～5臺(tái)前處理設(shè)備的功能，設(shè)備自身體積小、重量輕、便于攜帶、易于操作，適用于實(shí)驗(yàn)室及基層執(zhí)法的需要。

3 展望

相比于傳統(tǒng)的前處理技術(shù)而言，智能化食品安全一體機(jī)機(jī)身體積小、重量輕、便于攜帶、大大節(jié)省了前處理時(shí)間、減少了前處理實(shí)驗(yàn)人員、實(shí)驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，為食品安全檢測(cè)提供了方便。其次，項(xiàng)目還可推廣應(yīng)用于高校、科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)的科研開(kāi)發(fā)，促進(jìn)科研創(chuàng)新，有利于科學(xué)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。