检测食品污染

无论是在餐馆准备还是在杂货店出售,消费者都希望知道他们的食物是安全的。这是食品检测实验室的工作,它们通常检测食品中的病原体,如细菌,化学品和小分子,如抗生素和杀虫剂。

Bio-Rad实验室食品科学部市场开发经理Michael Clark 表示,他的公司的食品检测客户在合同实验室,食品制造商,政府和大学实验室之间平均分配。后者包括由美国食品和药物管理局运营的实验室,以及拥有食品科学计划的大学。

通常,客户根据“有风险”化合物或**有可能针对特定食品类型的化合物来决定要测试的内容。这通常与针对特定食物调节的化合物一致。例如,AB SCIEX食品和环境市场全球营销经理Lauryn Bailey表示,“对于水果和蔬菜,人们会测试农药而不是抗生素。”另一方面,肉类会检测抗生素或细菌。克拉克说,例如,家禽经常接受沙门氏菌或弯曲杆菌的污染筛查。

测试化学品和小分子

质谱  (MS)通常用于识别化学污染物,如杀虫剂,抗生素,激素,染料,非法化合物和化学掺杂物(添加到食品中的禁用化学品,以及双酚A或BPA)。

Bailey说两种类型的MS通常用于食品测试。目标筛选或“名义”测试扫描样品中的一种或一组已知化合物,例如该特定食物类型的**可能污染物的列表。非目标筛查使用MS来搜索食物样本中的未知污染物,这在您不知道自己在寻找什么时非常有用。

可以使用相对简单的低质量精度和低分辨率质谱仪完成目标测试。非目标筛查需要更高分辨率(通常更昂贵)的硬件,这对于检测低水平的污染**关重要。

“食物很复杂,”贝利说。“由于涉及的复杂性,数据处理和软件是关键。”该软件挑选出食品样品中的预期成分,从而使用户能够专注于意外和可能污染的组件。“首先,你要识别正常或预期的分子并将其从分析中删除,”她说。“那么你可以专注于异常分子。”

Bailey说,通常,高分辨率的MS仪器对于常规检测或监测是不切实际的,大多数食品检测实验室才刚刚开始使用它们。尽管如此,虽然更高分辨率的MS仪器价格更高,但AB SCIEX在其QTRAP®6500等高端型号中的销量增长**大。“它更灵敏,可以节省实验室工作人员的时间和劳动力,减少样品制备,”Bailey说。

其他可用于食品测试的质谱仪包括Thermo Scientific的Q Exactive™Focus,这是一种混合四极杆 - Orbitrap系统,可以高速扫描以进行高通量筛选。沃特世还提供特定的  农药筛选应用解决方案(包括高分辨率液相色谱,然后在其Xevo®G2-S QTof系统上进行质谱分析)和UNIFI™,一种科学的信息系统。布鲁克的  PesticideScreener™是一个交钥匙,基于MS的系统,加上布鲁克的TargetAnalysis筛选软件。

检测病原体

食品中的病原体检测主要涉及寻找可能或疑似形式的细菌污染病原体,如大肠杆菌,沙门氏菌,李斯特菌,弯曲杆菌和葡萄球菌。这些测试分为两类。一种是在琼脂平板上电镀食物样本并观察细菌菌落的生长,这可能需要几天时间。使用生色琼脂和适当的富集程序 - 工具箱中提供的工具,例如Bio-Rad的快速生色琼脂分析,可以加速这一过程。

使用实时定量PCR(qPCR)的病原体测试  提供了更快的食物分析(次日测试结果),并且可以适应自动化。例子包括Bio-Rad的  iQ-Check®实时PCR 试剂盒以及  基于qPCR的 Thermo Scientific病原体检测试验。

Clark表示,选择是否使用平板或PCR检测取决于几个因素。如果速度**关重要,qPCR是显而易见的选择。但样本数量也很重要。“如果你有一个相对干净的产品和很多产品,你可能想要这样做,因为它可能更便宜,”他说。但有时使用两种测试的组合是有利的,从平板测定开始。“然后,您可以从琼脂平板上挑选一个有问题的菌落,而不是进行一百个PCR检测,然后通过PCR检测进行检测。”食物类型也可以影响选择哪种检测方法(参见下面)。

然而,无论您使用哪种测定类型,样品制备大致相同:将食物样品用包含在测定中的缓冲液匀浆,然后在特定食物类型的适当温度下孵育过夜。在富集培养期间,靶病原体生长。然而,“不同的病原体通常需要不同的富集培养基,孵化时间,营养和温度才能生长,”克拉克说。因此通常不可能对一个准备好的样品进行多次测试。

主要挑战

食品测试中的一个主要挑战是准备样品,以使“基质干扰”**小化。矩阵指的是样本中不是目标的分子,它们以如此丰富的量存在,以**于它们淹没(或抑制)用户感兴趣的较弱信号(例如低水平污染物)。

更高分辨率的MS系统可以通过在电喷雾期间去除一些基质材料来帮助解决这个问题,其中样品分子在分离之前被电离。Bailey说AB SCIEX的  QTRAP 4500 MS系统在食品测试应用中很受欢迎,因为它虽然不如QTRAP 6500敏感,但它“坚固耐用,能够处理重复进样并且不易受到基质干扰。”

食物的内在特性带来了另一个挑战。例如,当测试乳制品的污染时,丰富的酪蛋白和乳清蛋白会通过“淹没”目标信号来干扰测试。此外,“香料天然抑制病原体增殖,”克拉克说。一些物质,如肉桂,对PCR有抑制作用。

背景细菌也可能是一个问题。“食物的天然菌群可以阻碍病原体的检测,因为所有的细菌都在争夺营养,”克拉克说。“他们可以使目标细菌消失,或过度生长并掩盖它们。”一种解决方案是增加一个额外的准备步骤,其中一小部分浓缩样品再生成另一个样品,这可以击倒背景细菌,Clark说。使用PCR而不是电镀测定可以减轻这种并发症。

但是,请注意,污染的食品检测不一定是定量的,而在板和qPCR检测的情况下则不然。“通常人们不在乎那里有多少,”克拉克说。“当涉及食品污染时,零容忍。”