开发食品检测技术应对新兴污染物

食品污染不是一个新问题;这就是为什么食品生产商照顾执行风险评估和保持他们的操作尽可能的卫生。但近年来,崛起的一个新类污染物已成为一个主要关注的行业。

这些新兴污染物,也被称为新兴关注的污染物,¹可以通过工业废水进入供水和食物链²,包括药品、个人护理产品、农用化学品和塑料微粒。这些化合物不是设计为摄入与这样的食物,因此,其对人类和动物健康的影响通常是没有理解和潜在的危险。

考虑到潜在的风险呈现给消费者,越来越多的这些污染物现在通常在食品工业中筛查。今天,这是主要的帮助下完成的质谱分析(MS)技术,如高分辨率质谱(,8经)或串联质谱分析(MS / MS),但科学家们不断尝试开发新的和改进的方法来处理这些新兴风险。

两个令人兴奋的发展是当前正在研究的新女士的应用方法和电化学aptamer-based生物传感器的开发新兴污染物残留的快速、廉价的检测。

更进一步与质谱分析

女士是一个极其敏感的分析技术,这意味着新兴污染物甚至出席兆分之水平可以有效地检测到。因此,,8经和MS / MS方法已经广泛用于新兴污染物筛选。 ³

“,8经的一个关键优势是一个示例可以追溯分析,所以不需要有某种意义上的目标化合物。只要片段和实证确定质量,可以拼凑拼图的污染物是什么材料,“说食品科学家、作家和食品行业顾问, 布莱恩·勒博士 。

尽管这些方法很有效,还可以改进。方法之前倾向于只关注一类污染物,使得它难以研究多个潜在的风险。考虑到新兴污染物的化学多样性,是一个真正的需要一个更“普世”分析方法,可以检测到更大范围的潜在污染物残留在单个运行。

2008年,摩尔等。 ⁴ 开发了第一个综合方法,能够结合在一个分析几类物质的筛选过程。持续发展的多层次方法,最终出版的一篇论文分析和分析化学 ⁵ 今年早些时候,描述了一个多层次方法能够覆盖1000多个独特的物质在一个分析运行。

该方法使用 液相色谱串联质谱法 (质/ MS)研究超过1000种化合物2牛饲料矩阵和被研究人员内部开发和验证 大学自然资源和生命科学 , 奥地利能力中心的饲料和食品质量、安全与创新 。为了减少工作负载的方法,研究人员选择使用一个简单的“稀释和射击”样品制备方法。

“化学污染物是最适合筛选与这项技术,对于这个女士的方法,有很多潜在的用途,”安吉拉Anandappa博士说,非营利组织的创始董事 先进的卫生联盟 和一个老师在东北大学食品科学和风险评估。

“我希望我们将会看到更多的参考点的农药残留和类似的污染物可以通过这种技术被监控。在所有这些情况下,重要的是我们能够使用最新的工具和参考标准,这样可以更好的新的和新兴的食品安全风险识别和分类之前宣布成功。”

事实上,进一步发展和改进的多层次方法之前需要这种技术可能会挑战传统,8经MS / MS平均测试实验室。例如,研究人员在新后面分析和分析化学论文还报告当前的问题在一些分析运行“压倒性数据管理”。但在进一步验证,研究小组认为,实施合理的性能准则在这个问题上可以打开门同时污染物检测的新的可能性。

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电化学aptasensors快速筛选

其他途径创新食品检测已经完全远离了女士的方法。

抗菌素残留的一个新兴污染物类最相关的食品行业。这种污染会影响动物食品特别是,由于使用抗生素在动物饲养。这些通常是筛查使用物理化学技术,如质/ MS,但是也可以检测到使用免疫测试(例如, 酶联免疫吸附试验 (ELISA))或微生物板测试。

生物传感器最近成为一个新的发展途径,克服一些现有方法的局限性。虽然微生物技术是便宜的,但他们缺乏某些类型的抗菌药物的敏感性。免疫分析快速和敏感抗菌素的广泛,但是这个测试的成本可以大幅增长随着抗菌素的家庭数量的筛选需要上涨。质/ MS等技术提供最好的灵敏度,但非常昂贵。该领域的研究人员相信有效的生物传感器可以代表一个便宜,便携式测试解决方案,仍保留良好的灵敏度。

电化学aptasensors ⁶ 的一个主要技术被提出。这是一类生物传感器,利用一个适配子——单链DNA或RNA分子的名字——作为生物传感器的识别元素。这个适配子可以很容易地修改化学,以确保良好的亲和力为目标分子的问题,可以进一步功能化纳米材料改善各种性能特征,包括敏感性和稳定性。

“Aptamer-based传感器尖端分析技术,对各种分析物是高度敏感,包括重金属离子、毒素、病原体和小分子,”勒博士解释说。

“大部分的研究集中在诊断使用在医疗领域,所以这项技术还没有在食品应用程序和标准的做法没有大规模商业制造商aptamer-based传感器用于检测食品污染物。然而,寡核苷酸适配子比基于抗体更具有成本效益的传感器,将宝贵的现场检测的污染物。他们是一个有前途的新技术,将降低成本的ELISA-like使用寡核苷酸适配子的化验代替的抗体绑定平台。”

最近的一项科学评论 ⁷ 抗菌检测的电化学aptasensors食品发现了许多实例概念验证设备能够检测和量化抗菌药物有效地在一个给定的样本。检测广泛禁止抗生素的使用(如氯霉素 ⁸ )似乎是一个特别感兴趣的领域, ⁷ 因为它是至关重要的,以避免假阳性在这些情况下。电化学的特异性aptasensor可以用于很大的优势。

报告也强调了一些地区未来的改进。最重要的是,这些传感器仍然需要更多的实际样品进行测试。有几项研究发现报告的审查方法能够测试牛奶样品 有效, ⁹ 但是这项技术仍然需要被证明是有用的测试固体食物。其他验证分析之前必须进行这些电化学aptasensors可以被认为是概念验证。不过,从现有的文献,很明显,这种技术拥有大量潜在的对未来的承诺。

使用杀虫剂在工业农业、抗菌素在动物饲养和个人护理用品和药品的使用是一个不可避免的现代生活的必要工具。只要是这种情况,它是至关重要的,科学家有能力测试这些化合物作为有效食品中污染物的痕迹。多层次女士和廉价而敏感的生物传感器的发展只是两个科学家目前正在探索的途径应对新兴污染物所带来的威胁,但它是非常令人鼓舞的,这两种技术对未来显示相当大的承诺。

引用

1。新兴污染物。美国地质调查局。https://www.usgs.gov/mission-areas/water-resources/science/emerging-contaminants?qt-science_center_objects=0 qt-science_center_objects。2021年5月21日通过。

2。小吏新兴污染物在水:来源,和治疗效果。188金宝搏备用技术网络。//www.dile1000.com/applied sciences/articles/emerging -污染物在水-资源-影响-和-治疗- 296802。2018年出版。2021年5月21日通过。

3所示。Farre M, Barcelo D, Barcelo D新兴食品中污染物的分析。TrAC趋势肛门化学。2013;43:240 - 253。doi:10.1016 / j.trac.2012.12.003

4所示。摩尔HGJ Plaza-Bolanos P,佐莫P, De Rijk TC Stolker麦,穆德PPJ。向一个通用的提取方法,同时测定杀虫剂、真菌毒素,植物毒素,和兽药饲料和食品矩阵。肛门化学。2008;80 (24):9450 - 9459。doi:10.1021 / ac801557f

5。施泰纳维,Malachova Sulyok M, Krska r .挑战和未来的发展方向在LC-MS-based多级量化方法开发的食品污染物。肛门Bioanal化学。2021年,413 (1):25 - 34。doi:10.1007 / s00216 - 020 - 03015 - 7

6。Di Pietrantonio F, Cannata D,他m .第八章,基于纳米材料的生物传感器技术。微型和纳米技术。爱思唯尔;2019:181 - 242。doi:10.1016 / b978 - 0 - 12 - 814401 - 5.00008 - 6

7所示。发言诉的贡献发展纳米材料的电化学aptasensors食品中抗生素残留的检测。Chemosens。2021;9 (4)。doi:10.3390 / chemosensors9040069

8。粮农组织敦促各国停止使用氯霉素在动物生产。联合国粮食及农业组织。http://www.fao.org/asiapacific/news/detail-events/en/c/47419/。1月24日,2002年出版。

9。穆罕默德Danesh N,他M, Sarreshtehdar Emrani, Abnous K, Taghdisi SM。一种新型电化学aptasensor基于弓形aptamer-complimentary链共轭结构和核酸外切酶我对链霉素敏感检测。Biosens Bioelectron。2016;75:123 - 128。doi:10.1016 / j.bios.2015.08.017