高效前處理裝置及快速檢測(cè)儀器在第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用

(北京市理化分析測(cè)試中心，北京100089)

高效前處理裝置及快速檢測(cè)儀器在第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用

周曉萍汪雨邵鵬管笛杜美紅錢春燕杜寧王尉魏煒張經(jīng)華*

(北京市理化分析測(cè)試中心，北京100089)

樣品前處理是分析測(cè)試工作的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)闃悠非疤幚聿粌H耗費(fèi)整個(gè)分析過(guò)程60%以上的時(shí)間，而且主要的分析誤差也來(lái)自這一環(huán)節(jié)。近年來(lái)，出現(xiàn)了一些商品化的高效前處理裝置及快速檢測(cè)儀器，在第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中逐步推廣和應(yīng)用。本文就第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的定義、上述前處理裝置和快檢儀器的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

前處理裝置 快速檢測(cè)儀器 第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu) 應(yīng)用

據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，樣品分析中30%的誤差來(lái)源和61%的時(shí)間消耗來(lái)自樣品前處理過(guò)程[1]。因此，樣品前處理已經(jīng)成為制約檢測(cè)速度、準(zhǔn)確度和靈敏度的瓶頸問(wèn)題。同時(shí)，隨著快速檢測(cè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，快速檢測(cè)儀器正在逐步進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)配體系，因此也同樣受到了樣品前處理效率的影響。本文介紹了近年來(lái)的一些商品化高效前處理裝置及快速檢測(cè)儀器，并對(duì)其在第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

1 第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

一般來(lái)說(shuō)，第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)是由處于買賣利益之外的第三方，以公正、權(quán)威的非當(dāng)事人身份，根據(jù)有關(guān)法律、標(biāo)準(zhǔn)或合同進(jìn)行的商品檢驗(yàn)活動(dòng)[2]。迄今為止，尚未檢索到對(duì)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的官方明確定義。國(guó)務(wù)院于2012年2月6日印發(fā)的《質(zhì)量發(fā)展綱要(2011-2020年)》中，首次明確提出“建立健全科學(xué)、公正、權(quán)威的第三方檢驗(yàn)檢測(cè)體系，鼓勵(lì)不同所有制形式的技術(shù)機(jī)構(gòu)平等參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)[3]”，可以理解為是對(duì)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)定位的官方詮釋。因此，第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以理解為由國(guó)有檢測(cè)機(jī)構(gòu)、民營(yíng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、外資檢測(cè)機(jī)構(gòu)三方構(gòu)成[4]。其中，國(guó)有檢測(cè)機(jī)構(gòu)分為專職監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)(如各級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心)、隸屬于科技系統(tǒng)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)(如地方分析測(cè)試中心)、隸屬于教育系統(tǒng)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)(如高校的分析測(cè)試中心)、央企或國(guó)企檢測(cè)機(jī)構(gòu)(包括由企業(yè)出資設(shè)立的具有法人資格的檢測(cè)機(jī)構(gòu))。民營(yíng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)又稱獨(dú)立第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，包括生產(chǎn)企業(yè)出資設(shè)立的具有法人資格的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。上述第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，無(wú)論是國(guó)有、民營(yíng)還是外資，必須取得中國(guó)計(jì)量認(rèn)證(CMA)資質(zhì)認(rèn)定后，方可從事相關(guān)檢測(cè)活動(dòng)[5]；同時(shí)，上述檢測(cè)機(jī)構(gòu)通常也都申請(qǐng)獲得中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可(CNAS)檢測(cè)資質(zhì)。

第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)與一般科研教育機(jī)構(gòu)或企業(yè)內(nèi)設(shè)的分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)室有著顯著區(qū)別。前者是依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者技術(shù)規(guī)范，對(duì)產(chǎn)品或者法律法規(guī)規(guī)定的特定對(duì)象進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)；而后者多以輔助科學(xué)研究探索或企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量控制為主要工作內(nèi)容。因此，檢測(cè)機(jī)構(gòu)與內(nèi)設(shè)實(shí)驗(yàn)室所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、方法等有所不同，使用的前處理裝置及檢測(cè)儀器配置不同。本文主要對(duì)第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室配置的一些新型高效前處理裝置和快速檢測(cè)儀器及其應(yīng)用進(jìn)行介紹。

2 高效前處理裝置及其應(yīng)用

2.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域

2.1.1 土壤干燥箱

傳統(tǒng)的土壤干燥方法是將土壤樣品放在紙張或玻璃器皿上，在室內(nèi)自然風(fēng)干。樣品干燥時(shí)間長(zhǎng)，效率低。新型的土壤干燥箱采用模擬室內(nèi)空氣流動(dòng)模式，即風(fēng)干模式進(jìn)行土壤干燥。干燥空氣是經(jīng)過(guò)硅膠脫水和活性炭吸附的潔凈干燥熱空氣。樣品分室獨(dú)立存放和干燥，能夠有效地避免交叉污染，節(jié)省空間，從而提高土壤的干燥效率，并且可以使實(shí)驗(yàn)室更加整潔，避免土壤樣品擺放散亂的現(xiàn)象。

2.1.2 翻轉(zhuǎn)振蕩器

翻轉(zhuǎn)振蕩器是用于從土壤等固體樣品中提取待測(cè)成分的前處理裝置。傳統(tǒng)的提取方法是采用人工操作或搖床，效率較低。新型的翻轉(zhuǎn)振蕩器可選擇使用4、6、8、12、24及48孔等規(guī)格，可放置2L玻璃瓶、PE瓶、TEFLON瓶及ZHE容器,具有較大的負(fù)重能力和正反翻轉(zhuǎn)能力，節(jié)省了人力，提高了效率，也是依據(jù)《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)和《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》(HJ/T300 -2007)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)的必備設(shè)備，可廣泛運(yùn)用于不同樣品中生化指標(biāo)及重金屬污染測(cè)定的前期處理。

2.1.3 固相萃取裝置

傳統(tǒng)的固相萃取多采用手動(dòng)單柱操作，效率低，工作強(qiáng)度大。近年來(lái)，出現(xiàn)的多柱聯(lián)排商品化裝置，可以自由組合，可自動(dòng)化操作，大幅度降低了工作強(qiáng)度，提高了工作效率。同時(shí)，近年來(lái)推出的全自動(dòng)固相萃取儀也是全自動(dòng)化運(yùn)行固相萃取的裝置，可自動(dòng)完成柱活化、上樣萃取、干燥、淋洗以及后續(xù)收集液的在線濃縮、定容等實(shí)驗(yàn)步驟。主要用于食品、環(huán)境等樣品中有機(jī)化合物分析的自動(dòng)凈化，也可以用于水中有機(jī)物的高效快速富集。

2.1.4 蘇瑪罐

傳統(tǒng)的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC氣體)采樣方式是通過(guò)固相吸附(TDU)管，使氣體通過(guò)吸附劑保留，然后通過(guò)二級(jí)脫附分析。該方式受限于采樣環(huán)境，脫附及殘留清洗不完全。蘇瑪罐是近年來(lái)推出的用于采集存儲(chǔ)VOC氣體的一種空氣采樣罐，利用負(fù)壓的方式，通過(guò)罐體壓力差將氣體吸入罐中，配合其他設(shè)備系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)取樣、進(jìn)樣、清洗等全自動(dòng)化，且采樣不受溫度、濕度、壓力、濃度等環(huán)境條件影響。

2.2 食品安全檢測(cè)領(lǐng)域

2.2.1 凝膠凈化色譜及在線濃縮系統(tǒng)

凝膠凈化色譜(GPC)是近年來(lái)實(shí)驗(yàn)室重要的凈化手段，主要依靠分子間體積的差異進(jìn)行分離，適用于常規(guī)樣品的處理過(guò)程，可以將脂肪、色素、蛋白、甾醇等大分子雜質(zhì)或硫等小分子雜質(zhì)從樣品中去除。經(jīng)GPC純化后的樣品導(dǎo)入全自動(dòng)定量濃縮儀，該濃縮系統(tǒng)可將大體積的樣品溶液自動(dòng)濃縮，濃縮后的樣品直接轉(zhuǎn)移到分析儀器的小瓶中，進(jìn)行分析。

2.2.2 石墨消解儀

傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)分析中，樣品的消解多采用電熱板上放置燒杯的開放式方式，效率低，污染嚴(yán)重。全自動(dòng)石墨消解平臺(tái)采用濕法消解的原理，模塊化設(shè)計(jì)，可任意搭配16～30位消解模塊。該裝置采用石墨體加熱方式，在提高消解速率的同時(shí)，保證溫度傳導(dǎo)的均勻性，具有樣品架升降、震蕩混勻等功能。適用于食用油、奶粉、臘肉、巧克力等樣品。

2.3 其他領(lǐng)域

2.3.1 混勻器

樣品的充分混勻一直是困擾著實(shí)驗(yàn)室人員的難題。近年來(lái)推出的商品化混勻器，根據(jù)Schatz Geometric 原理, 將不同比重的顆粒物質(zhì),放置在一密閉容器內(nèi),在多軸空間快速翻轉(zhuǎn)、倒置、搖動(dòng)、可混合至最大均勻度?；靹蚱鞅粡V泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域。

2.3.2 分樣儀

采用混勻器混勻后的樣品需要分樣(裝)。傳統(tǒng)的分樣方法是人工使用樣品勺取樣、稱量后再放入保存容器。近年來(lái)，商品化的分樣儀可將一份整體樣品平均分成6-10份的均勻小份樣品。分樣儀的原理為待處理樣品通過(guò)自動(dòng)分樣儀的進(jìn)樣漏斗進(jìn)入，落入錐形旋轉(zhuǎn)管內(nèi)，旋轉(zhuǎn)管勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，樣品在離心力的作用下向通道運(yùn)動(dòng)，被分配在各個(gè)通道外部的容器內(nèi)。每個(gè)容器內(nèi)的樣品理化性質(zhì)均相同。樣品最大處理量達(dá)到5000毫升。

3 快速檢測(cè)儀器或技術(shù)及其應(yīng)用

3.1 快速檢測(cè)儀器及其應(yīng)用

3.1.1 電子鼻氣味指紋分析儀

氣味分析具有快速、原位、無(wú)損檢測(cè)的特點(diǎn)。電子鼻氣味指紋分析儀其系統(tǒng)主要包括傳感器陣列系統(tǒng)和模式識(shí)別系統(tǒng)。通過(guò)建立氣味特征數(shù)據(jù)庫(kù)，可進(jìn)行氣味差異判定和特征分類工作。該儀器可應(yīng)用于名貴中藥材的真?zhèn)舞b別、產(chǎn)地區(qū)分、食品新鮮度判別、質(zhì)量控制等。還可應(yīng)用于廢水檢測(cè)、有害氣體分析等環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

3.1.2 自動(dòng)電位滴定儀

國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定醬油中氯化物的檢測(cè)方法為硝酸銀滴定法，該方法在加入鉻酸鉀指示劑后，由于滴定液顏色較深其滴定終點(diǎn)的觀察存在一定難度，加上醬油本來(lái)具有的顏色使滴定終點(diǎn)更不容易準(zhǔn)確地觀察[6]。近年來(lái)出現(xiàn)的商品化自動(dòng)電位滴定儀與一般容量分析相比，不需要用指示劑、對(duì)深色或渾濁溶液的滴定效果好；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制滴定過(guò)程、處理數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果，操作簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。被廣泛應(yīng)用于食品中的氯化物、味精中的谷氨酸鈉、油脂中的酸價(jià)和過(guò)氧化值等分析工作中。

3.1.3 多通道流動(dòng)注射分析儀

流動(dòng)注射分析儀主要應(yīng)用在總磷、總氮、揮發(fā)酚、氰化物和陰離子表面活性劑等水質(zhì)分析工作中。采用該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多通道同時(shí)測(cè)定樣品，并且通過(guò)不同功能模塊的聯(lián)用，可實(shí)現(xiàn)包括稀釋、蒸餾、加熱、消解、萃取和離子交換等在線的自動(dòng)操作預(yù)處理工作，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，減少了實(shí)驗(yàn)人員與毒性試劑的接觸[7]。

3.2 快速檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

3.2.1 超順磁性免疫層析技術(shù)

免疫層析技術(shù)是上世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一種具有快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)的免疫檢測(cè)技術(shù)，基于超順磁性磁珠的免疫檢測(cè)是將磁性材料與免疫層析技術(shù)結(jié)合，從而使免疫層析技術(shù)向定量化、系統(tǒng)化、高靈敏度等方向發(fā)展，目前在食品安全檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域都有了重大的研究進(jìn)展[8]。

3.2.2 彩色乳膠免疫層析技術(shù)

乳膠微球可分為彩色乳膠微球和熒光乳膠微球，彩色乳膠微球具有分散性好、粒徑分布窄、色彩鮮艷等特性，在免疫層析試紙技術(shù)中得到了有效的應(yīng)用[9]。目前，已有學(xué)者建立了萊克多巴胺的熒光膠乳顆粒免疫層析快速檢測(cè)技術(shù)，用于萊克多巴胺殘留、克倫特羅、黃曲霉毒素M1等的檢測(cè)中。

3.2.3 免疫磁珠微生物快速檢測(cè)技術(shù)

功能性納米磁珠通過(guò)化學(xué)鍵偶聯(lián)方法在磁珠表面進(jìn)行抗體固定，形成免疫磁珠，在微生物致病菌檢測(cè)前處理中引入免疫磁分離技術(shù)，省去了前增菌過(guò)程，縮短了增菌時(shí)間，大大節(jié)約了檢測(cè)時(shí)間。

4 其他相關(guān)設(shè)備

4.1 室內(nèi)凈氣型通風(fēng)櫥

該設(shè)備自身配置風(fēng)機(jī)和高效分子過(guò)濾器裝置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中風(fēng)機(jī)抽風(fēng)將柜內(nèi)操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程中散發(fā)出來(lái)的有毒有害試劑帶到過(guò)濾器裝置處，經(jīng)高分子過(guò)濾器過(guò)濾后，直接將干凈氣體排到實(shí)驗(yàn)室，有毒有害氣體被分子過(guò)濾器截留，出來(lái)干凈空氣。過(guò)濾系統(tǒng)內(nèi)安裝了兩層安全相同的分子過(guò)濾器，一層位于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)上方，一層位于風(fēng)機(jī)的過(guò)濾器可以繼續(xù)發(fā)揮過(guò)濾作用。雙重保護(hù)，確保了化學(xué)氣體不會(huì)泄漏到室內(nèi)。

4.2 實(shí)驗(yàn)室凈氣型儲(chǔ)藥柜

由風(fēng)機(jī)、高效活性炭過(guò)濾器或者高效粒子過(guò)濾器組成，專門為吸附化學(xué)品存儲(chǔ)時(shí)揮發(fā)的有毒氣體或者粉塵顆粒而設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)將柜內(nèi)有毒氣體和粉塵經(jīng)活性炭過(guò)濾器或者高效粒子過(guò)濾器過(guò)濾成潔凈的空氣而排出，同時(shí)在柜內(nèi)形成負(fù)壓，室內(nèi)的有毒氣體通過(guò)底部進(jìn)氣口進(jìn)入柜內(nèi)，形成循環(huán)，可以有效防止實(shí)驗(yàn)員長(zhǎng)期吸入化學(xué)氣體。分為凈氣型有機(jī)儲(chǔ)藥柜和凈氣型無(wú)機(jī)儲(chǔ)藥柜。

4.3 實(shí)驗(yàn)室洗瓶機(jī)

實(shí)驗(yàn)室洗瓶機(jī)屬于特殊類清洗設(shè)備，可以批量清洗玻璃器皿，保證了清潔質(zhì)量的一致性和高清潔度，并且清洗的過(guò)程可記錄，清洗條件可追溯，符合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代化和自動(dòng)化的要求，大大提高了清洗效率，節(jié)省了人力成本，還解決了高強(qiáng)酸污染和人員傷害的問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，分析儀器的自動(dòng)化水平不斷提高，傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)與裝置不能完全滿足第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室快速、高效、批量化處理樣品的需求。因此，高效前處理裝置不斷涌現(xiàn)。同時(shí)，基于新技術(shù)和新原理的快速檢測(cè)儀器也逐步進(jìn)入第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。本文介紹的高效前處理裝置、快速檢測(cè)儀器及相關(guān)配套系統(tǒng)在食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域正在得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

[1]鄭建國(guó),周明輝,李政軍.化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展本文結(jié)合第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)[J].檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊,2011,6:1-4.

[2]http://baike.baidu.com/item/%E7%AC%AC%E4%B8%89%E6%96%B9%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%9C%BA%E6%9E%84.百度百科.

[3]國(guó)發(fā)〔2012〕9號(hào).質(zhì)量發(fā)展綱要(2011-2020年).

[4]王賀珍,蘇晶.廣州市第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀及整合發(fā)展思路初探[J].標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，2016,477(6):116-121.

[5]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定管理辦法.總局令第163號(hào).

[6]莫國(guó)榮.自動(dòng)電位滴定儀測(cè)定醬油中氯化物[J].衛(wèi)生管理，2007,45(3)：46-47.

[7]張舵,對(duì)亞硝酸鹽含量測(cè)定采用流動(dòng)注射分析儀前處理的研究[J].輕功科技，2014,190(90):17-18.

[8]王策,劉曉婷,王成彬.基于超順磁性磁珠的免疫層析技術(shù)的應(yīng)用[J].臨床檢驗(yàn)雜志(電子版),2015,4(2)856-866.

[9]李建武,宋春美,劉芳,吳淑燕,李浩林,劉程,邱實(shí),曾海娟,吳嫚,劉箐.免疫層析試紙技術(shù)及其在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品科學(xué),2014,35(8):36-41.

2017-05-12

周曉萍，女，1985年出生，碩士，助理研究員，科研管理，zhouxiaoping2004@126．com。?通訊作者：張經(jīng)華，男，1958年出生，博士，研究員，儀器分析，zhangjh@bjast．a(chǎn)c．cn。

信息簡(jiǎn)訊

內(nèi)蒙古烏海一項(xiàng)新型氣體報(bào)警器檢定裝置獲國(guó)家專利

日前，由內(nèi)蒙古烏海市產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)所總工程師楊傳旺帶領(lǐng)課題組研制的“新型氣體報(bào)警裝置”獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用型專利證書。

該所課題組針對(duì)目前市場(chǎng)上低端氣體報(bào)警檢定裝置存在的減壓閥壽命低、操作繁瑣、儀表示值讀取不便、殘留氣體排空不暢等諸多缺陷，研制出集創(chuàng)新型、實(shí)用性、安全性和可操作性為一體的新型氣體報(bào)警器檢定裝置。從根本上解決了殘留有害氣體徹底排放干凈問(wèn)題， 確保了檢定人員的人身安全，也從技術(shù)層面解決了檢測(cè)準(zhǔn)確度的干擾及環(huán)境安全問(wèn)題，具有設(shè)備小型化、可遙控測(cè)試特性，實(shí)現(xiàn)了吸入式與擴(kuò)散式一鍵相互切換的設(shè)計(jì)原理。鑒定專家組認(rèn)為，這一研制成果具有攜帶方便、價(jià)位低廉、便于操作、技術(shù)含量較高、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，有著廣泛的推廣價(jià)值。(中國(guó)質(zhì)量報(bào))

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.05.015