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三聚氰胺检测技术大赶考

已有 4224 次阅读 2008-10-27 23:26 |个人分类:食品安全观察|系统分类:观点评述

 按:此文已发《科学新闻 》最新出版的样刊,内容稍有不同,幸得《科学新闻》总编辑贾鹤鹏、《中国新闻周刊》科技部主任方玄昌悉心指教,在此谢过!
 
三鹿毒奶粉事件正在进入科学的主战场,关键词是三聚氰胺检测技术。
正在上演的倒奶杀牛事件,最初是由于企业拒收,现在则演变成为检测技术跟不上企业收奶需求。据农业部畜牧司统计,在国家的积极干预下,奶农倒奶从之前的每天3000多吨降至2000多吨,这一数量相当于全国55万头泌乳奶牛一天的产奶量,奶农损失惨重,预后形势依然不乐观。
大规模的市场检测需求使得三聚氰胺检测正在成为一股热潮,其中既有国家振兴奶业战略所需,也蕴藏着巨大的技术解决方案和设备采购商机。然而,业内人士指出,目前的三聚氰胺检测技术仍然有待完善,而这一点并没有足够的重视。
 
乳业重创,意外激活检测分析市场
 
10月9日,在谱尼测试科技(北京)有限公司,记者了解到,这家第三方检测机构自三鹿毒奶粉事件爆发以来,已经协助北京市工商局完成全市流通领域问题奶粉的抽检,接受200多家企业送检,最多的一次送检样品达200多个批次。“企业非常着急”,公司媒体事务负责人朱明告诉记者,北京总部的100多位实验人员一直保持全负荷工作状态。但据透露,一个三聚氰胺样品检测下来需要“3~4个小时”,谱尼北京对外承诺的检测周期是5个工作日,加急情况下也需要2.5~3个工作日。
显然,乳业企业生产严重受到检测分析技术的掣肘。来自乳业市场的巨大检测需求,迫使国家质检总局于10月7日迅速发布《原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法》(GB/T 22388-2008)国家标准,并面向社会征集征集所有有能力检测“三聚氰胺”的食品检测机构。截至10月14日的统计表明,具备资质的机构达到465家,谱尼北京有幸成为其中的一家。
目前,根据国家标准,被认定有效的三种三聚氰胺检测技术分别是高效液相色谱法、气相色谱-质谱联用法、液相色谱-质谱/质谱法三种方法,其检测定量限分别为2ppm、0.05ppm和0.01ppm。标准适用于原料乳、乳制品以及含乳制品中三聚氰胺的定量测定。
然而,在突然显现的巨大的检测分析需求面前,有人欢喜有人愁。获得资质的检测机构任务饱和,而在此门槛之外,市场上还有一些检测机构抱怨“看着粮食没饭吃”。因为仪器或者人员素质的原因,有些检测机构尚无法按照国标进行有效的检测分析。与此同时,许多乳业企业为了恢复生产也在积极购进设备进行自检。
机遇无处不在。在乳业遭受重创的同时,却意外激活了检测分析市场。与实验室检测分析技术人员一样忙碌的还有三聚氰胺检测分析技术方案和设备的提供商。
市场需求最早可以追溯至2007年3月,美国爆出宠物饲料被三聚氰胺污染事件。美国食品及药物管理局(FDA)先后提供了可用于三聚氰胺检测的气相色谱-质谱联用法、高效液相色谱法、液相色谱-质谱联用法,许多国际检测技术厂商纷纷跟进开发相应的技术解决方案和设备。
祝立群是PerkinElemer(珀金埃尔默)公司大中国区色谱产品线经理,负责公司三聚氰胺分析仪的销售, “仪器在2007年就已经研发出来,但在国内市场上一开始推出时乏人问津。直到三鹿婴幼儿奶粉事件爆发。”
2008年3月FDA又在《Journal of Food Protection》发表传统的ELISA试剂盒检测法。随后,ThermoFisher(赛默飞世儿)公司立刻跟进,推出相关快速检测技术及设备。然而,真正的市场需求猛增也发生在最近的两个月。“从8月底至今我们的销售量已有200多台,这相当于通常情况下6个月的销量。” ThermoFisher技术销售专家欧阳志荃告诉记者,而且公司为了应对乳业猛增的三聚氰胺检测需求,已经加强了仪器的生产和采购,并暂时关闭了原有其他采购渠道需求。
9月23日在上海开幕的慕尼黑生化展上,包括ThermoFisher、PerkinElmer、Agilent(安捷伦)等在内的世界一流厂商也纷纷行动起来,竞相展示各自专用的三聚氰胺检测仪器和整体解决方案。
在市场展开自由竞争的同时,另一项竞赛悄然展开。倒奶杀牛惨剧不断,企业生产遭遇收奶难题,快速检测三聚氰胺的技术成为国家提振乳业的当务之需。上述国家质检总局发布的三种三聚氰胺检测技术国家标准虽然能够对未知样品进行定量检测,确定其物质成分,但这些动辄几十万元、上百万元设备并不具有快速推广应用的条件,而长达数小时的检测时间也成为三种主流检测方法的短板。9月28日,科技部紧急征求三聚氰胺快速检测技术及产品。
 
快速检测技术现场大比拼
 
科技部要求检测限小于或等于2ppm,重现性好。检出所需时间也是考察要素,检测技术及产品被要求适合奶站收奶及企业生产现场的快速检测,平均每个样品检测时间小于30分钟(包括样品前处理时间)。此外,经济便利性也在主考官心中占据重要位置,因为未来将会有大量的基层奶站将有望用上这一最新技术。科技部明确要求技术产品或仪器设备要成本较低,运行费用低。
考题已出,10月7日是赶考截止日。留给考生的时间只有9天时间,包括7天“十一”假期。
就在此间的10月4日,FDA发表的有关报告显示:三聚氰胺和相关化合物低于2.5ppm (即2.5毫克/公斤)不会引发成人健康问题。报告是在对暴露情况作最坏假设,并考虑了人类每日的容许摄入量后进行评估得出的,该报告得到国际社会的普遍认可。不过FDA同时指出,根据目前的研究,还无法对婴儿奶粉建立一个他们认为不会引起健康顾虑的三聚氰胺标准。“我们对三聚氰胺了解得太少了。”FDA专家们在其网站上发布的新闻稿中称。
10月7日,国家卫生部、工业与信息化部、农业部、国家工商管理总局、国家质检总局五部门联合制定了乳品中三聚氰胺临时管理限量值。五部委制定的三聚氰胺在牛奶与乳制品中的临时管理限量值是:婴幼儿配方乳粉中三聚氰胺的限量值为1ppm;液态奶(包括原料乳)、奶粉、其他配方乳粉中三聚氰胺的限量值为2.5ppm;含乳15%以上的其他食品中三聚氰胺的限量值为2.5ppm;凡高于限量值的产品一律不得销售。
一个值得注意的事实是,在前述三种检测方法的国标中,检测定量限为2ppm的高效液相色谱法,并不能满足卫生部等五部门制定的婴幼儿配方乳粉1ppm的临时管理限量值。
10月10日下午,记者亲历了由科技部、国家质检总局、农业部和卫生部组织的第二批生鲜奶中三聚氰胺统一测试现场。选择生鲜奶,显然是为了适应奶站收奶的迫切需求。现场赶考的有31家测试单位。此前的10月6日,已有8家9种技术快检技术赶考,最终仅有中国计量科学研究院研发的一种液相色谱检测技术获得通过。
第二次统一测试由于参与机构众多显得竞争十分激烈。据记者观察,液相色谱法是考场中应用最多的检测技术,共有六七家,北京工业大学和中国检验检疫科学研究院祭出拉曼光谱法,ThermoFisher、中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所以及一家北京的公司选择了酶联免疫法(即ELISA试剂盒法),此外还有双色定量法、目视法、电子鼻法、电泳法、目视法、显微镜法等十余种检测技术。
每一种检测技术都有其优越性和局限性。最早通过四部门初审的中国计量科学研究院的液相色谱法,适用于生鲜乳中0.3ppm~100.0ppm的三聚氰胺定量检测,目前正在积极申请成为该方法的国家标准。10月10日,在第二轮现场测试的同时,中国计量科学研究院与14家参与共同精密度试验的单位一起对液相色谱法的初次试验结果进行研讨。记者在采访中了解到,这一测试方法速度快,灵敏度高,平均回收率高受到业内专家的一致肯定。但是,在十分关键的样品前处理过程中,例如样品的震荡混匀6分钟的实验操作,实验人员的个体差异、操作规程执行情况以及实验技术能力差异等因素均可能影响检测结果。另外还出现个别低浓度样品检测结果与标准值相差较大的情况,其原因尚需要进一步明确。
10月10日下午,第二批生鲜奶中三聚氰胺统一测试结束。下午5时许,随着各家考试成绩一项项揭晓,ELISA试剂盒方法和拉曼光谱法胜出。现场有业内人士惊叹,利用ELISA试剂盒法做出的最好结果可以与色谱法相媲美。而拉曼光谱法也因为其检测的精准度和18分钟左右的快检时间赢得了各方的尊敬。
然而,一位接受记者采访的业内人士表示,拉曼光谱法的最大优势在于其准确的数据,和快速的检测,但是缺点也十分明显,其成本高达15-18万元左右,平均下来每个样品的成本为60元左右。
参与现场测试的ThermoFisher工作人员告诉记者,酶联免疫方法是一种经典的免疫学测定方法,广泛应用于临床诊断、食品安全(如瘦肉精)、农药残留等的检测,作为一种准确的定量检测方法得到美国FDA认可。应用ELISA试剂盒法优势也很明显,一次检测可以处理多达90个样品,检测精度可以做到0.2ppm,平均单个样品检测时间仅为1~2分钟,成本为40元左右。它的低成本、高通量,以及对技术人员的要求低,显然能够满足目前基层质监部门和奶站等小型企业的迫切需求。
不过这位工作人员也表示,相比一招“定生死”的色谱、质谱检测法,ELISA试剂盒法可以用于“粗筛”,对疑似含有三聚氰胺的奶制品进行快速定量检测,如果需要定性分析,仍然需要借助高灵敏度的质谱和色谱仪。
 
现有检测技术困境犹存
 
记者在采访中发现,添加在乳品中的三聚氰胺不容小觑,它正在对现有的检测技术发起全面的挑战。
即使是三聚氰胺检测国标中的三种主流分析方法,检测结果也会因为样品前处理方法,实验室操作人员,所用仪器设备,甚至做实验的次数而异,各种误差的出现几乎是不可避免的。
在实际的检测中,即使是精确度较高的液相色谱法和液相色谱—质谱法(液质方法)在对同一样品进行检测时,也可能会出现数量级上的差异。
据一家分析仪器公司提供的资料,他们对四份样品分别用液相方法和液质方法检测三聚氰胺。结果发现,某样品用液相方法检测三聚氰胺含量为8.700 mg/kg,而液质方法为1.1701 mg/kg,前者数据明显高于后者数倍,而且这种差别在四个样品检测中均存在,最悬殊的一组数据居然相差近60倍。
业内专家赵元初(化名)在接受记者采访时表示,这也意味着,在几个ppm(mg/kg)这个级别上,“或者可能出现漏检,也可能冤枉无辜”,“不过真的被冤枉的人这时候也不会喊冤,因为大家都不干净。”
按照赵元初的观点,在传统的色谱检测方法中,需要加入离子对试剂以增强目标化合物的识别效果,但是在三聚氰胺的检测中,待检样品中各种带正电基团的化合物的保持都得到增强,例如水溶性维生素VB族、核酸等均可能和三聚氰胺一样,在色谱图上同时出峰,对分析结果产生误判,以至得到“假阳性”的检测结果。
利用质谱方法进行三聚氰胺检测并非高枕无忧。三聚氰胺是弱碱性物质,而奶制品中含有大量的极性不挥发性有机酸,如果酸性和碱性化合物得不到良好分离对双方的荷质比(电荷/质量)都会有大幅降低,这样,依靠荷质比来判断三聚氰胺含量的方法,则可能出现很多“假阴性”。出现“假阴性”则意味着漏检,进入市场的产品就会有问题。对此,国家质检总局副局长刘平均曾表示,检测方法即使出现千分之一“假阴性”率也不能向外推广。
10月15日,由中国计量科学研究院推出的原料乳中三聚氰胺快速检测液相色谱法,通过国家标准化管理委员会应急评审成为国家标准并正式发布实施。在媒体的公开报道中,应用这一方法,单个样品的检出时间为“15分钟”,“普通工作人员经过简单培训即可操作。”
对此,一家专注于检测技术的著名国际公司驻北京办事处的邱毅博士(化名)评论认为,“液相色谱方法检测样品的制备往往需要耗费较长时间,快速检测必然会简化前处理过程。但这一前处理过程会否出现为了做低灵敏度而先除去可能与三聚氰胺同时出峰的其他有害杂质,这对于检测来说非常关键。”
“分析检测这个行业对从业人员的素质要求是很高的”,邱毅强调,液相色谱法的大规模推广必然要求系统的人员培训。“如何操作仪器,使用时间长了何时以及如何对仪器进行维护,检测数据如何去理解和评判,这些都需要操作人员得到足够的教育和培训。”而根据他的了解,在检测实验室里经常出现的情形是,检测人员就像熟练工人一样,只是“假定程序是正确的”,按照实验程序操作,根本不会去分析测试结果。但是,“同样的样品,同一个实验流程,第1次检测与第1000次检测的结果可能相去甚远。”
 
头痛医头
 
尽管检测手段层出不穷,赵元初却指出,因为不法添加物存在多样性,所以目前检测三聚氰胺的方法从本质上存在对目标物进行预先假设的盲区。现在检测对象单一锁定三聚氰胺只是头痛医头,脚痛医脚的临时措施。科学界尚需要从污染路线图到毒理学做大量系统工作。
例如,媒体报道说不法奶商在前几年学会添加三聚氰胺之前,曾经添加更加便宜的尿素来增加鲜奶中的氮含量,但是尿素有强烈的刺激味,不好作假,“可是在几个ppm这个层次上,尿素的刺激性根本就难以让人察觉”,赵说。但如果不考虑尿素或者是其他随着不纯的三聚氰胺可能渗入牛奶的化合物,不但检测结果值得商榷,对污染物如何影响人体健康也难以准确把握。
不过,PerkinElmer公司的色谱专家朱敏认为,如果三聚氰胺已经低到几个ppm这个量级上,不纯的三聚氰胺所携带的其他化合物对健康造成的问题也不会太大。
另一方面,服用毒牛奶形成肾结石的致病机理尚不完全明确,这也需要检测部门的努力。“形成肾结石可能是三聚氰胺和三聚氰酸相互结合形成不溶于水的大分子复合物的结果,而三聚氰酸与三聚氰胺结构类似,并且同时存在于化工生产过程中。单独检测三聚氰胺的做法很可能反而漏掉了在病理上同样有害的三聚氰酸、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺。”赵元初说。
他呼吁检验检测学术界进行更系统的理论研究,而不仅仅是探讨仪器用法。
与赵元初的呼吁相一致的是,学术界的确没有对三聚氰胺检测做过系统研究,尽管2007年美国的数千只宠物已经因为食用可能是中国出口的宠物食品而致病、致死。不过这一事件对检测界的影响还是可以看得出来的。根据文献,2007年之前,几乎所有对三聚氰胺的研究都集中在其作为助燃剂在化工领域的应用,而2007年之后,断断续续出现了几篇三聚氰胺检测及其毒性研究的文献,大多不过是具体试验的复述。
但是紧迫的需求和巨大的商机显然淹没了理性探讨的呼声。
全国目前有3万多家奶站,即使经过整顿留下数千家,加上400多家具备资质的检测机构,最终通过有关部门评审通过的三聚氰胺快速检测技术所面临的巨大市场机遇不言自明。
赶考者还将陆续增加,显然除了“原料乳以及不含添加物的液态奶制品”之外,品种繁多的乳制品同样亟须开发类似的三聚氰胺快速检测技术。但是,接下来的问题则是,究竟需要多少三聚氰胺技术解决方案和检测分析设备才能保证消费者吃上放心的乳制品?如果下次不是三聚氰胺我们该怎么办?


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