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產(chǎn)儀器在食品安全域的發(fā)展
導(dǎo)讀：產(chǎn)科學(xué)儀器發(fā)展迅速,、應(yīng)用廣泛,。本文主要從5個方面綜述了產(chǎn)光譜儀,、色譜儀,、質(zhì)譜儀,、電化學(xué)儀、生命科學(xué)儀等科學(xué)儀器在食品安全檢測中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,，同時,，指出了產(chǎn)科學(xué)儀器在資金投入、技術(shù)和質(zhì)量等方面還存在著些問題,，zui后對產(chǎn)科學(xué)儀器將來的發(fā)展方向提出了展望,。
1引言
科學(xué)儀器主要包括各種電化學(xué)、光學(xué),、熱學(xué)分析儀器,，質(zhì)譜、波譜,、色譜分析儀器,、能譜及射線分析儀器、物性分析儀器,、生化分析儀器,、在線分析儀器及光學(xué)儀器、試驗機,、實驗儀器等[1],。這些科學(xué)儀器被廣泛應(yīng)用于食品安全檢測分析當(dāng)中，對食品安全保障起著重要的技術(shù)支撐作用,。食品安全檢測的內(nèi)容很多,，主要有致病菌微生物檢測，農(nóng)藥,、獸藥及其他有害化合物殘留檢測,，有毒有害元素及其價態(tài)檢測,，毒素及轉(zhuǎn)基因食品檢測等，其中所用的檢測儀器的種類也很多,，主要包括光譜儀,、色譜儀、質(zhì)譜儀,、電化學(xué)儀器,、生命科學(xué)儀器等[2~3]。
2我食品安全檢測市場需求
隨著我民經(jīng)濟高速發(fā)展與人民生活水平的提高,，食品的數(shù)量與種類日益豐富,，食品的安全問題也日益突出。每年由于農(nóng)藥,、獸藥等禁用,、濫用及環(huán)境污染而導(dǎo)致的急性食物中毒事件屢見不鮮，市場上還常常出現(xiàn)銷售參雜參假,、過期變質(zhì)和參有毒有害的化合物,，坑害消費者，zui近的“毒奶”事件就是典型之例,。另外，近年來隨著轉(zhuǎn)基因作物的大面積種植,，轉(zhuǎn)基因食品大量涌入市場,，雖然轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題在上還未定論，但已為公眾關(guān)注,。所以,，分析測試技術(shù)和儀器是食品質(zhì)量安全、消費者合法權(quán)益的重要保障,。近年來,，影響食品質(zhì)量安全的因素不斷增多，需要檢測的項目和要求也越來越多越高,，尤其些新污染源的不斷出現(xiàn),，對檢測技術(shù)和儀器提出了高要求。上許多頗有成就的大型檢測機構(gòu)在食品檢測域都有所作為,，很多科學(xué)儀器供應(yīng)商是認(rèn)準(zhǔn)發(fā)展趨勢,，爭相搶占這市場，食品安全檢驗檢測技術(shù)和儀器已成為熱門,。
3產(chǎn)科學(xué)儀器在我食品安全檢測分析工作中應(yīng)用現(xiàn)狀
產(chǎn)科學(xué)儀器底子薄,，原有水平不高，但近幾年來取得了長足的進步,，現(xiàn)逐淺析如下,。
3.1致病菌微生物檢測儀器
分離培養(yǎng)法,，是傳統(tǒng)而有效的生物分析方法，通過分離培養(yǎng),，然后利用形態(tài)學(xué),、生化特性加以鑒定，用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡等加以確證,。近幾年來,，我大量引進外的新方法和儀器，外生產(chǎn)廠有ABI,、Bio-Rad,、Thermo-Fisher、Agilant,、Biomerieux,、Dupont，Biologe,、GEHeailhcare[3]等,。而隨著科技發(fā)展與市場需要，內(nèi)已經(jīng)開始開發(fā)研制微生物快速檢測儀,，逐步商品化,、產(chǎn)業(yè)化。
3.2食品農(nóng)藥殘留,、獸藥殘留檢測儀器
食品中農(nóng)藥殘留和獸藥殘留問題直是政府和公眾非常關(guān)注的問題,，為了防止對人畜的危害，目前很多和地區(qū)都將農(nóng)藥殘留和獸藥殘留作為主要的控制項目,，列為必檢指標(biāo),，我就有10種化學(xué)農(nóng)藥列為優(yōu)先檢測，近年已公布實施了8個農(nóng)藥多殘留檢測的標(biāo),。檢測農(nóng)藥和獸藥殘留的主要方法包括氣相色譜,、液相色譜法和色-質(zhì)聯(lián)用檢測法等[2~8]，所用的儀器為GC,、HPLC,、GC-MSLC-MS-MS，后二類儀器多用于確認(rèn)和多殘檢測,。上GC,、GC-MS、GC-MS-MS的產(chǎn)品為Agilent,、Shimadzu,、Thermo-Fisher、PerkinElmer、Varian等統(tǒng),；LC,、LC-MS和LC-MS-MS的產(chǎn)品為Thermo-Fisher、Waters,、ABI,、Agilent、PerkinElmer,、Dionex,、Varian等統(tǒng)[3]。
內(nèi)產(chǎn)品雖然在整體上不能與外產(chǎn)品相媲美,，但近幾年來在GC,、LC、GC-MS方面取得了長足進展,，如北京東西電子,、上海精科、天美,、伍豐,、溫嶺、北分,、依利特等的產(chǎn)品贏得了用戶的好評,，并擁有定的市場空間。
3.3食品有毒有害元素檢測儀器
原子吸收光譜法（AAS）和電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP）是食品中有毒有害物質(zhì)zui經(jīng)典的檢測方法,，尤其是AASzui為普及,。近幾年來ICP與MS聯(lián)用（ICP-MS）檢出限可達到ng級，得到重視,。外的生產(chǎn)廠為：Thermo-Fisher、PerkinElemer,、Shimazu,、Varian、Agilent,、JenaAG等,；內(nèi)AAS生產(chǎn)廠有普析通用、東西電子,、瑞利,、上海精科、上海光譜,、天美等,，近年來其技術(shù)得到大幅度提升和完善，主要技術(shù)指標(biāo)已接近外同檔水平,，且價格便宜,，具有定的競爭力,。
原子熒光光譜儀（AFS）用于檢測砷、鉛,、汞,、錫、硒,、鍺,、銻等元素，靈敏度高,、檢出限低,、可多元素同時檢測。原子熒光光譜儀是目前我具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,，主要廠有吉天,、海光、瑞利等,，其中吉天還生產(chǎn)LC-AFS,，即元素價態(tài)檢測儀，其靈敏度,、檢出限均能滿足農(nóng)產(chǎn)品,、食品安全檢測的要求，且性價比高[2],，產(chǎn)品不滿足內(nèi)需求,，且已有外商代理、銷往外,。
AAS和AFS兩種儀器是我科學(xué)儀器中基礎(chǔ)的產(chǎn)品,，其中、AAS的技術(shù)與外差距不很大,，而AFS已處水平的科學(xué)儀器,，很值得在實施產(chǎn)業(yè)化中予以有力支持，擴大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,，不斷提升技術(shù)水平,，勢必能與外產(chǎn)品抗衡。
可以看出,，我產(chǎn)儀器基本上能夠滿足有毒有害物質(zhì)的檢測,，尤其是對于縣、地（市）級食品安全質(zhì)檢站,，而且產(chǎn)儀器*可以代替儀器[2,、9]。
3.4轉(zhuǎn)基因食品檢測儀器
現(xiàn)在，市場出現(xiàn)越來越多的轉(zhuǎn)基因食品,，其檢測主要借鑒轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的檢測技術(shù),。內(nèi)也將轉(zhuǎn)基因食品的檢測作為食品安全檢測的項重要內(nèi)容。轉(zhuǎn)基因食品檢測包括兩方面的內(nèi)容：是核酸的檢測,，也就是基因水平的檢測,，主要用各種PCR定性、定量方法和基因芯片技術(shù)[10],；二是蛋白質(zhì)的檢測,，也就是外源基因表達的蛋白質(zhì)的檢測。核酸是遺傳信息,，是對熱十分穩(wěn)定的分子,，在環(huán)境中釋放的影響要比蛋白質(zhì)大，而且在加熱過程中破壞較小,，利于檢測,；而蛋白質(zhì)是熱敏分子，在食品的深加工中會被破壞,，而且蛋白質(zhì)免疫檢測在方法學(xué)上還存在著些局限性,，所以，轉(zhuǎn)基因食品的檢測主要集中在對特征性DNA進行的檢測,。主要使用儀器按檢測程序分三部份：
3.4.1用于制備DNA樣品的儀器設(shè)備
試劑盒,、微量移液器、離心機,、水浴鍋,、分光光度計等。
在對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進行定量檢測時,，核酸制備有時會用到試劑盒方法,，試劑盒操作簡易、使用方便,，試劑不需要自己配制,，不接觸氯仿等有機試劑，因此在提取DNA上應(yīng)用很廣泛,。目前,，生產(chǎn)這種試劑盒的產(chǎn)品有很多：天根生化科技有限公司,、杭州維特潔,、上海華舜、中鼎生物,、上海生工,、上海申能博彩等等。天根生化科技有限公司，從2001年注冊到現(xiàn)在,，四年的時間就成為內(nèi)線的核酸純化品,。
離心機是實驗室分析提純*的設(shè)備，市場需求量大,，內(nèi)在上海,、北京、長沙,、圖門等地都有生產(chǎn)企業(yè),，較典型的是上海天美，但只能生產(chǎn)臺式,、小型及般高速離心機,，我缺乏高速、超高速,、大離心力變頻電機（電機）,，且穩(wěn)速、制冷,、恒溫,、真空、超高速運行部件的材料和加工以及整體安全穩(wěn)定運行控制諸多方面的技術(shù)性能尚不及外產(chǎn)品,，所以,，盡管價格昂貴，在高校,、科研機構(gòu)或的些重點實驗室還是選用的產(chǎn)品,，產(chǎn)品均被外壟斷；而對于水浴鍋,、分光光度計這類中低檔產(chǎn)品,，實驗室要求不高，價格便宜,，內(nèi)產(chǎn)品在實驗室被普遍采用,，代表性的廠有：普析通用、北分瑞利,、上海棱光,、上海光譜、上海精科,、北京拓普等,。
3.4.2用于基因擴增、分離,、分析,、檢定的儀器設(shè)備
定性PCR擴增儀以及混合液,，保真DNA聚合酶，試劑盒,，核酸電泳系統(tǒng),、成像分析、核酸測定儀,、自動電泳分析系統(tǒng),、酶標(biāo)儀、洗板機,、定量PCR儀等,。
這些儀器設(shè)備外廠是Bio-Rad、Thermo-FisherSciences,、GE等,；在內(nèi)，西安天隆科技有限公司生產(chǎn)民族品PCR儀已有十年歷史,，是內(nèi)*具有定性,、終點定量、實時定量PCR儀三個醫(yī)療器械注冊證和CE認(rèn)證的民族品,，其生產(chǎn)的PCR儀在產(chǎn)同類產(chǎn)品中累計銷量*,；東南大學(xué)自主研發(fā)的管蓋基因芯片及其檢測系統(tǒng)，已經(jīng)成功地檢測了生物制品檢定所提供的SARS標(biāo)準(zhǔn)品,，并在華大基因中心檢測了30多個SARS樣本,，取得了滿意的結(jié)果。該基因芯片對于SARS,、人,、禽流感的預(yù)防和控制具有重要的價值；另外,，東南大學(xué)還研制開發(fā)了核酸擴增雜交熒光檢測儀,，該儀器集PCR過程、雜交過程,、清洗過程,、檢測過程于體的自動檢測儀器，能快速地進行PCR反應(yīng),，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)進行高通量基因表達平行分析,、大規(guī)模基因序列分析,、尋找新基因,、基因多態(tài)性分析和基因組研究等，此外,，內(nèi)生產(chǎn)PCR儀的還有杭州博日,、郎基等企業(yè)。雷勃,、上海三科,、北京拓普、南京華東電子集團醫(yī)療裝備有限責(zé)任公司生產(chǎn)酶標(biāo)儀,、洗板機,；北京市六儀器廠，是我目前生產(chǎn)電泳儀電源,、電泳儀及配套儀器品種全,、產(chǎn)量大、質(zhì)量好,、銷售覆蓋面廣的行業(yè)企業(yè),，在各大高校實驗室、科研單位都普遍使用,。
3.5食品安全快速檢測儀器
隨著食品流通的加快,，尤其在我食品生產(chǎn)企業(yè)多、規(guī)模小,，法治和自律意識弱,，而消費人群多、渠道雜,，所以對食品安全快速檢測和篩查具有特殊意義,，要求能在很短的時間內(nèi)得到檢測結(jié)果，甚要求在現(xiàn)場檢測,。有很多新鮮食品要求檢測的時效性特別高,，如果檢測時間過長，食品已被售出或已經(jīng)腐爛,，檢測結(jié)果就失去了意義,。另方面，面對食品安全突發(fā)事件的發(fā)生,，快速檢測和篩查的應(yīng)急分析是應(yīng)急機制*的技術(shù)支撐之,，而實驗室些常規(guī)的檢測雖然準(zhǔn)確可靠，但程序復(fù)雜,、繁瑣,，檢測儀器昂貴，檢驗周期較長,，分析操作人員還需要培訓(xùn)等等,，因此快速檢測篩查技術(shù)和手段來是適應(yīng)社會發(fā)展的急需。
*的迅速發(fā)展為食品快速檢測提供了好的技術(shù)平臺,?？鞕z儀器在“光-機-電-算體化”的基礎(chǔ)上,，大量引進日新月異的*，諸如納米,、芯片,、免疫學(xué)、傳感器,、基因工程等新技術(shù),，成為各種*的集大成者?？焖贆z測儀器具有高靈敏度,、高通量、快速,、簡便等特點,，實現(xiàn)現(xiàn)場或在線的實時檢測。外在此方面起步比較早,，發(fā)展比較快,，許多產(chǎn)品較成熟，且部分已商品化,。在我,，近年來也涌現(xiàn)批廠，其中具有代表性的生產(chǎn)廠商有：
1上海雷勃,、上海三科,、北京拓普、南京華東生產(chǎn)的酶標(biāo)儀和洗板機,，用于農(nóng)藥,、獸藥殘留，致病菌,、毒素以及轉(zhuǎn)基因檢測,，應(yīng)用范圍廣，產(chǎn)品較成熟,；
2科學(xué)院電子學(xué)研究所傳感技術(shù)重點實驗室是早開展表面等離子體諧振（SPR）生化分析儀研究的單位,，其成功研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列SPR生化分析儀，該儀器應(yīng)用域?qū)?，實用化程度高,，在?nèi)已有多科研單位和高校使用[11~12]。
3以山東省生物傳感器重點實驗室中的服務(wù)系統(tǒng)為支撐,，乳酸,、葡萄糖、谷氨酸三種生物傳感器已成為我生物傳感器應(yīng)用的基本品種,，每年消費的固定化酶超過1000多個,，年實現(xiàn)生物傳感器的快速分析200萬次以上,。并形成系列化的產(chǎn)品和配套的固定化酶膜及試劑盒，與外同類儀器的競爭中表現(xiàn)明顯的優(yōu)勢,。
4博奧生物有限公司等近幾年來取得了長足的進步,，已開發(fā)并生產(chǎn)食源性致病菌檢測、食源性病毒檢測和獸藥殘留檢測的生物芯片（儀器和試劑盒）,，目前暫適用于實驗室，將進步面向現(xiàn)場速測,、并向微縮芯片實驗室發(fā)展[9],。
5我是農(nóng)業(yè)大，在農(nóng)產(chǎn)品快速檢測方面發(fā)展比較迅速,，產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品快速檢測儀（硝酸鹽,、甲醛、吊白塊,、二氧化硫,、過氧化值等）做的也比較成熟，其產(chǎn)品性能,、技術(shù)指標(biāo)都能滿足內(nèi)檢測的要求,，這方面吉林大學(xué)的小天鵝企業(yè)有優(yōu)勢。內(nèi)企業(yè)在快速檢測域已經(jīng)顯示了相當(dāng)?shù)膭萘?，很多技術(shù)和產(chǎn)品都走在了快速檢測的前列,，進步開發(fā)、完善快速檢測技術(shù)成為內(nèi)企業(yè)又重點努力的方向,。
4我產(chǎn)科學(xué)儀器的發(fā)展存在的問題
4.1我產(chǎn)儀器的總體水平還比較落后,，基礎(chǔ)比較薄弱
我產(chǎn)科學(xué)儀器工業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，已具有定的研究,、開發(fā)和生產(chǎn)的能力,，但是我產(chǎn)科學(xué)儀器的總體水平還較落后，基礎(chǔ)比較薄弱,，集成度不高,，穩(wěn)定性和可靠性欠佳?？茖W(xué)儀器產(chǎn)品總體技術(shù)水平與*水平相差約5-10年,，目前，我科研用分析測試儀器70%左右仍依賴,，些急需的儀器還屬空白,，嚴(yán)重制約了我科學(xué)技術(shù)和民經(jīng)濟的發(fā)展。
4.2對科學(xué)儀器研究和發(fā)展的投入低于發(fā)達,。
總體來講,，我自主研發(fā)投入少,，核心技術(shù)匱乏。近年來,，我對科技的投入大幅度增加,，但“重引進，輕自主研發(fā)”的現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重,。據(jù)統(tǒng)計,，“十五”期間，863計劃,、973計劃和科技攻關(guān)計劃等科技計劃經(jīng)費的20％左右用于購置科學(xué)儀器,，985工程、211工程以及知識創(chuàng)新工程將大量的經(jīng)費用于科學(xué)儀器購置,，但在科學(xué)儀器研發(fā)方面,，政府支持仍顯不足。863計劃,、973計劃和科技攻關(guān)計劃等3大主體科技計劃“十五”期間共計330億元,，用于“科學(xué)儀器設(shè)備研制與開發(fā)”項目的0.85億元，而美,，以自然基金（NSF）為例,，2003和2004年投入到大學(xué)的相關(guān)項目中，有關(guān)科學(xué)儀器研制或功能改進等占支持科學(xué)儀器發(fā)展的資金占總金額的25.3%,。投入不足使我具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科學(xué)儀器十分有限,。
4.3內(nèi)市場巨大，但科學(xué)研究主要依賴,，不利于我科學(xué)儀器創(chuàng)新
我每年上萬億元的固定資產(chǎn)投資中,，有60%是用于設(shè)備，其中精密科學(xué)儀器等高技術(shù)含量和高附加值的產(chǎn)品主要依賴,。以分析測試儀器為例,，據(jù)保守統(tǒng)計，分析儀器總額從2001年的9億美元猛增到2004年20億美元以上,。在生命科學(xué)儀器方面,，我對發(fā)達的依賴則為嚴(yán)重。尤其是投入大量資金建立的研究實驗基地,，雖然裝備精良,，但重要科學(xué)儀器及其輔助設(shè)備基本都依賴?？茖W(xué)研究依賴科學(xué)儀器不科技發(fā)展受制于人而且也使得我科學(xué)儀器創(chuàng)新面臨十分不利的局面,。
4.4提高產(chǎn)科學(xué)儀器的穩(wěn)定性和可靠性，注重售后服務(wù)
由于我科學(xué)儀器的加工業(yè)和制造業(yè)等還比較落后，使得產(chǎn)科學(xué)儀器在穩(wěn)定性,、可靠性方面與發(fā)達產(chǎn)品有定的差距,。據(jù)調(diào)查，80%以上的內(nèi)用戶由于產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性不高,，而不選擇產(chǎn)儀器,，這樣大地限制了產(chǎn)科學(xué)儀器的使用范圍，降低了使用的可信度,。外廠商的優(yōu)勢在于能夠提供*的設(shè)備,，還能提供完善的售后服務(wù)。目前Agilent,、Thermo-FisherSciences,、Waters、Dionex,、AB,、GEHeailhcare,、Dupont,、Shimadzu等外供應(yīng)商在的*都非常可觀,，般政府檢測機構(gòu)在采購時都會在這些供應(yīng)商之間選擇產(chǎn)品,。因為他們的產(chǎn)品無論在穩(wěn)定性方面還是智能化、自動化方面都做得較為出色,，重要的點是這些外供應(yīng)商都能提供非常全面的售后服務(wù),。
所以，對于內(nèi)檢測設(shè)備制造企業(yè)而言,，要不斷在產(chǎn)品的穩(wěn)定性,、可靠性、操作自動化,、智能化方面進行研發(fā),，還應(yīng)該逐步健全售后服務(wù)體系，因為這兩點正是目前內(nèi)企業(yè)的缺陷所在,。
5展望
科學(xué)儀器的水平是發(fā)達程度的重要標(biāo)志,，發(fā)展自主的科學(xué)儀器及其工業(yè)是立之本，富之需,，強之源,。針對我產(chǎn)科學(xué)儀器的現(xiàn)狀和市場需求，我政府已在“九五”,、“十五”“十五”科技發(fā)展計劃中,，不斷加大對產(chǎn)科學(xué)儀器開發(fā)、研究與應(yīng)用的支持和扶植力度：“九五”期間，選擇農(nóng)業(yè)科學(xué),、生命科學(xué),、材料科學(xué)、環(huán)境分析所用的色譜,、光譜,、電化學(xué)、生化分離分析及電子光學(xué)儀器作為重點,；“十五”重點加強科研基礎(chǔ)設(shè)施和平臺的建設(shè),，加大研發(fā)力度，提升產(chǎn)科學(xué)儀器整體技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模,；“十五”重點建設(shè)批大型科學(xué)儀器中心,，加強重點實驗室等基地儀器設(shè)備建設(shè)，提升儀器設(shè)備整體水平,，整合資源,，大幅提高儀器設(shè)備使用效率，加強科學(xué)儀器設(shè)備自主研發(fā),。我科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)還處于不斷發(fā)展階段,，我們應(yīng)該冷靜、清醒地看到并承認(rèn)差距和困難,，也要意識到后10-15年是我儀器工業(yè)追趕*水平的關(guān)鍵時期,。只要堅持以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)全局，轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念,、創(chuàng)新發(fā)展模式,、逐步將創(chuàng)新主體向企業(yè)轉(zhuǎn)移，提高發(fā)展質(zhì)量,，我們的目標(biāo)定可以實現(xiàn),。