CN106659208B - 从农产品中提取污染物的方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
从农产品(9)或者含有农产品的食品或饲料中提取污染物的方法，包括使得用于污染物的溶剂与积聚或者含有污染物的农产品(9)或者食品或饲料以及至少一种提取缓冲液(3)在任选可封闭的混合容器(1)中接触，使得可溶于溶剂中的薄膜(2)中所含的、掺混了至少一种尤其是非离子型表面活性剂的提取缓冲液(3)以及被污染的农产品(9)或者食品或饲料与作为溶剂的冷水在混合容器中接触，并且通过在混合容器中晃动或者搅拌使得提取缓冲液(3)以及污染物进入溶液之中，以及用于该方法的装置。
Description
技术领域
本发明涉及从农产品或者含有农产品的食品或饲料中提取污染物的方法，包括使得用于污染物的溶剂与积聚或含有污染物的农产品或者食品或饲料以及至少一种提取缓冲液在任选可封闭的混合容器中接触，本发明还涉及从农产品、农产品表面或者含有农产品的食品或饲料中提取污染物的装置，所述装置包括任选可封闭的混合容器。
背景技术
农产品或者含有农产品的食品或饲料经常污染或者负载污染物，如真菌毒素、变应原或者GMO(转基因生物)，污染或负载真菌毒素、变应原或者GMO不仅会导致重大经济损失，而且主要也会引起对最终消费者的严重健康损害。特别有害的是真菌毒素，特别是因为其对化学和物理影响(例如温度)具有非常高的稳定性，从而即使在农产品被加工成食品或者饲料之后，经常也能基本上以不变的浓度检出真菌毒素，并且会对最终消费者施加有害影响。变应原污染物可能会在患有相应过敏症的人群中引起过敏反应直至过敏性休克。很多国家均立法禁止在食品中混杂GMO农产品，食品制造商必须保证食品中没有受其污染。
关于真菌毒素的有害作用，已确定其中一些有致癌作用，其它会导致服用了真菌毒素污染食品或饲料的个体出现发育障碍，或者表现出例如很强的雌激素作用，因此可能会引起激素紊乱，或者最终确定也可能会使得动物的流产率升高。
其它污染物诸如转基因生物(GMO)可能也有不良作用，这些不良作用通常尚未完全为人所知，因为长期研究通常还在进行中或者尚未结束。
另一个问题是，例如在农产品到货时，要检查供货批次是否不含不希望的污染物，如真菌毒素或者GMO，或者是否其中含有污染物如真菌毒素或GMO，必要时还要检查污染物的量和类型。在常见方法的情况下，不希望的污染物的分析是利用有机溶剂例如乙醇、甲醇、醋酸乙酯、氯仿、乙腈或者其水溶液将其从农产品中溶解出来。目前尤其在美国和欧洲在粮仓中通常都会对到货粮食进行抽样，为此将粮食研磨，然后测试各种不同的参数。此类初步检查存在问题，不仅农产品仓库通常没有或者只有非常有限的实验室和设备可供检测有害物质，这既有成本原因，也因为事实上此类仓库通常并非检测有害物质的专业人员和设施可以在其中常驻或者保持储备的大型企业，而且尤其只有当完成了所有必要的测试并且没有超过法定极限值的时候，才允许从送货卡车上卸下粮食。
由US20050287682A1得知一种方法，其中将容器，如皮氏培养皿、微孔板或小管用第一物质进行填充，然后在容器内部在该第一物质上布置有易溶解膜，该膜在容器内部将第一物质与周围环境或任选其它物质隔绝。
存在各种各样的真菌毒素，不可能都使用相同的溶剂、溶剂混合物或提取剂混合物将其全部从农产品中提取出来，从而单纯对于某一项测试来说，例如在粮仓的情况下，必须储备很多各种各样的溶剂、试纸等类似物品，以便可以对某种可能或者具体的真菌毒素污染进行预检，这使得检查工作变难。结果使得运载成批粮食的卡车必须在卸货之前经受各种测试，以使得可能负载了真菌毒素的农产品不会进入食品和饲料工业，由此使得脱除污染物总体上变得比较昂贵。鉴于上述原因，特别重要的是能够尽可能简单迅速地对尽可能小的批次进行整个测试程序，因为只有当进行了所有测试并且没有超过法定极限值的时候，才允许从卡车上卸下粮食。
发明内容
本发明旨在提供一种方法，利用该方法实现从农产品或者含有农产品的食品或饲料中可靠定量提取真菌毒素，而不同时将对最终消费者有危险或者有害的物质(例如有机溶剂或者其它危险反应剂)引入到样品之中。
为了实现该任务如下实施根据本发明的方法，使得可溶于溶剂中的薄膜中所含的、掺混了至少一种尤其是非离子型表面活性剂的提取缓冲液以及被污染的农产品或者食品或饲料与作为溶剂的冷水在混合容器中接触，以及通过在混合容器中晃动或搅拌使得污染物进入溶液之中。利用水在混合容器中进行晃动或者搅拌使得可溶于溶剂中的薄膜中所含的、掺混了至少一种表面活性剂的提取缓冲液进入溶液之中，实现尽可能减少储备反应剂的数量，运用这种方法尤其能够保证经过专业培训的人员，尤其是在小型企业中，不必在进行此类检测时在场，因为相信即便是外行，也能轻而易举地解开其中含有适合于提取污染物的全部溶剂的袋子。
此外如下实施该方法，使得食品或饲料与作为溶剂的冷水也在混合容器中接触，实现在同一个反应器皿中、尤其在杯子中混合所有成分，接着使得积聚在农产品上的真菌毒素定量溶解或者脱离，结果就能例如通过使用快速测试直接澄清农产品表面上是否含有真菌毒素以及含有的量的问题。
按照本发明所述方法的一种改进实施方式，如下实施该方法，使用温度介于8～25℃之间的水尤其是蒸馏水，还避免了使用加热设备或者用来将水加热的装置，从而也能将能源消耗以及执行该方法所需的时间消耗保持在极低的程度。即使该方法使用自来水完全可以起作用，然而特别是如果要保证有害物质或者干扰物质例如硝酸盐不会随溶剂带入，则应优选使用蒸馏水。
按照本发明的一种改进实施方式所述，如果从pH值为8.5的硼酸盐缓冲液、pH值为9.1的碳酸盐缓冲液、pH值为7.1的柠檬酸盐缓冲液、pH值为7.4的磷酸盐缓冲液、pH值为7.4的Tris/HCl缓冲液中选择至少一种缓冲液作为提取缓冲液，则不使用对人或动物有害的化学品就能从农产品中定量提取所有已知的真菌毒素，同时运用这种方法实现在室温下、也就是在介于15～25℃的温度下从农产品中提取真菌毒素，从而能够提供一种可以快速执行并且节能的方法，该方法还不需要使用对人或动物有害的化学品。
按照本发明的一种改进实施方式所述，如果如下实施该方法，使用浓度介于10～100mM之间的提取缓冲液，就能保证真菌毒素定量进入溶液之中，从而能够定量检测其是否存在，以及能够定量检测污染物的含量，从而能够现场决定是否例如必须对某一批到货的农产品进行进一步脱除真菌毒素的处理，或者是否可以直接继续使用，例如因为真菌毒素或者污染物负载量很低，处在对人或动物有害的范围之下。
按照本发明的一种改进实施方式所述，通过如下来实施该方法，向提取缓冲液中添加粉末状载体，尤其是惰性的粉末状硅酸盐，例如高纯度硅酸，就能使得提取缓冲液的溶解性能始终保持良好，同时还能显著改善提取缓冲液的工作性能，尤其可使其有目的地渗入到可溶于溶剂的薄膜之中，因此不仅能改善工作性能，而且尤其能够提高分析精度，因为提取缓冲液的用量也能精确量化。
按照本发明的一种改进实施方式所述，向提取缓冲液中加入0.1～1％表面活性剂，就能使得吸附在农产品上的真菌毒素在掺入了水的提取缓冲液中更加迅速、完全地溶解。此外，从聚氧乙烯(23)月桂醇醚(Brij 35)、聚氧乙烯(20)乙酰基醚(Brij 58)、4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯基-聚乙二醇(Triton X100)、(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基-聚乙二醇(Triton X114)、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯80或者十二烷基硫酸钠中选择表面活性剂，保证使得污染物尤其是真菌毒素特别迅速地进入溶液之中，从而能够实现进一步节省时间以便发现农产品或者含有这些产品的食品或饲料是否污染了真菌毒素。
按照本发明的一种改进实施方式所述，使用可溶于溶剂中的薄膜作为各面封闭的袋子，其中含有至少两种以下成分构成的缓冲液：硼酸、碳酸、柠檬酸、磷酸、亚磷酸、TRIS(三(羟甲基)氨基甲烷)的钠盐或钾盐以及NaCl，其中所述缓冲液在溶解之后具有6～250mM、尤其具有10～100mM的摩尔浓度，并且pH值在6.5～9.5范围内，尤其在7.1～9.1之间，就能特别迅速并且可靠地实现该方法。在此±0.3的pH值偏差对测试结果没有影响。运用这种方法保证了一方面不必使用可能有害或者之后难以去除的有机溶剂，而是仅仅使用对人和环境均无害的水基缓冲体系，因此简单地处理所耗用的或者负载了真菌毒素的溶液，就是说不必耗费地进行处理，例如使用有机溶剂时就是这种情况，此外由于使用各面封闭的可溶于水的塑料袋，即使不熟练的人员也能可靠地操作和溶解化学品，尤其也可以从袋子上的印刷字样得知所需用量的溶剂(即水)，因此该方法需要耗费的时间极少。最后可以简单地储存很小的密封塑料袋，在仓储期间既不需要经过培训的人员，也不需要特别小心。
本发明还旨在提供一种装置，利用该装置实现简单可靠地从农产品中或者从农产品表面提取污染物，该装置不需要占用太大的空间，即使不熟练的人员也能安全可靠地进行操作。为了实现该任务，本发明所述装置的基本特征在于，混合容器由可叠合的、将封装在可溶性尤其是水溶性薄膜中的提取缓冲液包围的塑料袋构成。通过混合容器由可叠合的、将封装在可溶性尤其是水溶性薄膜中的提取缓冲液包围的塑料袋构成，提供一种装置，在其中提取缓冲液包含在袋子中，并且按照优选改进实施方式所述装置也构成为可叠合的。这种装置可以将溶剂直接加入到塑料容器或塑料袋之中，并且还可加入待检的农产品中，从而例如不必储备容器，例如通常在其中进行这类检验的杯子、玻璃器皿、锥形烧瓶等等。
按照本发明的一种改进实施方式所述，利用具有撕开元件的焊缝在一端封闭塑料袋，并且还将封装在水溶性薄膜中的提取缓冲液收纳在封闭的塑料袋中，从而保证封装在水溶性薄膜中的提取缓冲液不会提前与湿气接触，例如提前溶解。此外塑料袋在一端还配有撕开元件，简单撕开塑料袋就能提供所需的混合容器，该容器已经具有适合于容器尤其是袋子大小的、封装在水溶性薄膜中的提取缓冲液的量。
按照本发明的一种改进实施方式所述，该装置经过适当设计，使得塑料袋的一端具有双底，并且指向塑料袋内部的、形成塑料袋双底的薄膜是封装提取缓冲液的水溶性薄膜，从而提供一种特别简单地操作的装置，仅需将水和待检农产品加入其中，就能检查是否存在污染物，尤其是农产品表面上的真菌毒素。
按照本发明的一种改进实施方式所述，这样设计该装置，使得撕开元件被设计成塑料棒尤其是搅拌棒，由此在加入水或加入农产品之后，通过在塑料袋内部简单搅拌，保证提取缓冲液完全并可靠溶解，并且使得可能存在于农产品上的真菌毒素脱离。
为了简化操作方法，尤其为了让不熟练的人员也能进行正确检验，按照本发明的一种改进实施方式所述，以已知的方式给塑料袋配备刻度。通过配备这种刻度实现不熟练的人员也能将准确用量的溶剂准确加入到塑料容器之中，以便进行可靠检验，尤其是进行定量检验。
以下将依据附图所示的实施例，对本发明进行详细解释。
附图说明
附图1根据本发明的含有封装在水溶性薄膜中的提取缓冲液的装置，
附图2附图1所示装置的另一种实施方式，其中在塑料袋的双底中配备提取缓冲液，以及
附图3附图1所示装置打开后的使用状态。
具体实施方式
附图1示出了塑料袋1形式的混合容器，在其内部包含容纳在水溶性薄膜2中的提取缓冲液3。可以给所述提取缓冲液掺入高纯度硅酸作为载体，由此改进灌装和均匀化，但是不影响其提取性能。附图1中所示的袋子1处在封闭状态，在其上端设置了撕开元件4，在其中封装了棒状元件5，在打开袋子1时将棒状元件5一并撕开，接着可以从撕开元件4的撕开部分中将其取出，例如可以将其用作搅拌棒。此外，袋子1在其外面还有刻度6，可以利用该刻度确定水的准确加注量。
附图2中示出了根据本发明装置的另一种变异方案，在其中尽可能保留了附图标记。袋子1配有刻度6，并且在其上端具有设计成撕开边4的撕开元件4。附图2中所示的撕开元件4配有穿孔7，当打开袋子1的时候，沿着穿孔7撕开上方的撕开元件4，即可将袋子1打开。此外，袋子1的下方区域还配有双底8，其中在袋子1的下端与双底8之间封装有提取缓冲液3。在使用中打开这样的袋子1，加入水直至达到所需的刻度，要么通过小心晃动袋子，或者在其内部搅拌，将作为双底8遮盖提取缓冲液3的可溶性薄膜2溶解，使得缓冲液与溶剂接触。在提取缓冲液3溶解之后，将待检农产品9加入到袋子1的内部，要么静置数分钟，或者继续搅拌，以使得产品9表面上所含的污染物尽快溶解。当然也可以同时或者以任意顺序加入农产品和待溶解的缓冲液。随后例如利用试纸测试检测农产品9的表面上是否存在污染物或真菌毒素，若为定量试纸测试，则可检测有多少和/或者哪些污染物或真菌毒素。
附图3中示出了附图1的袋子1，图中所示为撕开后的状态，不仅提取缓冲液3已经溶解，因为水溶性薄膜2已有裂纹并且破坏，而且也加入了待检农产品9以及溶剂水。为了溶解或者易于溶解提取缓冲液3，或者为了使污染物脱离农产品9的表面，使用搅拌棒5在袋子1内部进行搅拌。
在提取缓冲液3完全溶解之后，可以例如利用常规的试纸测试检验是否存在污染物。
实施例1：玉米样品中各种不同真菌毒素的回收率：
下表示出了当使用盐和表面活性剂构成的不同缓冲液进行测试时，玉米样品中各种不同真菌毒素的回收率，以及磷酸盐缓冲体系中的毒素回收率汇总(浓度分别为10mM和100mM)，利用ELISA法进行测试：
-碳酸盐缓冲液，pH 8.5，
-碳酸盐缓冲液，pH 9.1，
-柠檬酸盐缓冲液，pH 7.1，
-磷酸盐缓冲液，pH 7.4以及
-Tris/HCl缓冲液，pH 7.5。
表格中注明了以下回收率代码：
| 结果 | 回收率 |
| (+) | <30％ |
| + | 30-50％ |
| ++ | 50-80％ |
| +++ | >80％ |
试纸测试结果(LFD):
黄曲霉素：
表1示出了玉米样品中的黄曲霉素回收率。测试了不同的缓冲液组合(盐+表面活性剂)。
表1：黄曲霉素
脱氧雪腐镰刀菌烯醇：
表2示出了玉米样品中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇回收率。测试了不同的缓冲液组合(盐+表面活性剂)。
表2：脱氧雪腐镰刀菌烯醇
伏马菌素：
表3示出了玉米样品中的伏马菌素回收率。测试了不同的缓冲液组合(盐+表面活性剂)。
表3：伏马菌素
玉米赤霉烯酮：
表4示出了玉米样品中的玉米赤霉烯酮回收率。测试了不同的缓冲液组合(盐+表面活性剂)。
表4：玉米赤霉烯酮：
表5：LFD结果一览表：
从这些表格可知，LFD和ELISA结果相当，可以将不同的缓冲体系以及不同的表面活性剂和浓度应用于提取方法，并且提供可靠的结果。
实施例2：利用水溶性薄膜中包含的提取缓冲液提取食品变应原：
将各自封合在水溶性薄膜中的Tris/HCl和PBS缓冲液放入塑料容器之中，并且掺入冷自来水，直至各自形成100mM、150mM、200mM和250mM溶液。视所使用的缓冲液而定，这些溶液具有6.5～8.8之间的pH值。
使用这两种提取缓冲液，以所有四种不同的浓度定量提取了以下食品变应原：β-乳球蛋白、酪蛋白、腰果、蛋白、花生、鱼、榛子、甲壳动物、羽扇豆、杏仁、牛奶、卵清蛋白、开心果、芥末、芝麻、大豆、核桃。
实施例3：利用水溶性薄膜中包含的提取缓冲液提取转基因生物：
将各自与Tween或者Triton和硅胶共同封合在水溶性薄膜中的Tris/HCl、PBS和硼酸盐缓冲液放入塑料容器之中，并且掺入冷自来水，直至各自形成100mM、150mM、200mM和250mM溶液。
使用两种提取缓冲液，以所有四种不同的浓度定量提取以下转基因生物，并且利用
和
-阅读器定量分析结果：RUR,Cry1F,CrylAB,Cry3bb,LL,Cry34AB1,VIP,Btk,BR,B2R,EPSPS,DAS CrylAc。
Claims (18)
1.从农产品(9)或者含有农产品的食品或饲料中提取污染物的方法，其中所述污染物选自真菌毒素、食品变应原和转基因生物，所述方法包括使得用于污染物的溶剂与积聚或者含有污染物的农产品(9)或者食品或饲料以及至少一种提取缓冲液(3)并且任选与粉末状载体在任选可封闭的混合容器中接触，其特征在于，使得包含在可溶于溶剂中的薄膜(2)中的、掺混了0.1～1％的至少一种非离子型表面活性剂的提取缓冲液(3)以及被污染的农产品(9)或者食品或饲料与作为溶剂的冷水在混合容器中接触，并且通过在混合容器中晃动或者搅拌使得提取缓冲液(3)以及污染物溶解；并且
其中所述非离子型表面活性剂选自聚氧乙烯(23)月桂基醚(Brij 35)、聚氧乙烯(20)乙酰基醚(Brij 58)、4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基-聚乙二醇(Triton X100)、(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基-聚乙二醇(Triton X114)、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯80或者十二烷基硫酸钠。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用温度介于8～25℃之间的水。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水是蒸馏水。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，从pH为8.5的硼酸盐缓冲液、pH值为9.1的碳酸盐缓冲液、pH值为7.1的柠檬酸盐缓冲液、pH值为7.4的磷酸盐缓冲液和pH值为7.4的Tris/HCl缓冲液中选择至少一种缓冲液作为提取缓冲液(3)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，使用浓度介于10～100mM之间的提取缓冲液(3)。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，使用惰性粉末状硅酸盐作为粉末状载体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述惰性粉末状硅酸盐是高纯度硅酸。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，可溶于溶剂中的薄膜(2)作为各面封闭的袋子使用，其中含有由至少两种以下成分构成的缓冲液：以下物质的钠盐或钾盐：硼酸、碳酸、柠檬酸、磷酸、亚磷酸，TRIS(三(羟甲基)氨基甲烷)，以及NaCl，所述缓冲液在溶解之后具有6～250mM的摩尔浓度，并且pH值在6.5～9.5范围内。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述缓冲液在溶解之后具有10～100mM的摩尔浓度。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述pH值在7.1～9.1之间。
11.从农产品(9)或农产品(9)表面或者含有农产品的食品或饲料中提取污染物的装置，其包括任选可封闭的混合容器，其特征在于，混合容器由可叠合、将封装在可溶性薄膜(2)中的、掺混了0.1～1％的至少一种非离子型表面活性剂的提取缓冲液(3)包围的塑料袋(1)构成，其中所述污染物选自真菌毒素、食品变应原和转基因生物；并且
其中所述非离子型表面活性剂选自聚氧乙烯(23)月桂基醚(Brij 35)、聚氧乙烯(20)乙酰基醚(Brij 58)、4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基-聚乙二醇(Triton X100)、(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基-聚乙二醇(Triton X114)、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯80或者十二烷基硫酸钠。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，可溶性薄膜(2)是水溶性薄膜。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，将塑料袋(1)利用具有撕开元件(4)的焊缝封闭，并且将封装在水溶性薄膜(2)中的提取缓冲液(3)收纳在封闭的塑料袋(1)中。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，将塑料袋(1)在一端利用具有撕开元件(4)的焊缝封闭。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的装置，其特征在于，塑料袋(1)的一端具有双底(8)，并且指向塑料袋(1)内部的、形成塑料袋(1)的双底(8)的薄膜(2)是封装提取缓冲液(3)的水溶性薄膜(2)。
16.根据权利要求11～14中任一项所述的装置，其特征在于，将撕开元件(4)设计成塑料棒。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述塑料棒是搅拌棒。
18.根据权利要求11～14中任一项所述的装置，其特征在于，塑料袋(1)以本身已知的方式具有刻度(6)。
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