基于膠體金試紙條定量快速檢測系統(tǒng)的糧食中重金屬鉛檢測和驗證

1、 基于膠體金試紙條定量快速檢測系統(tǒng)的糧食中重金屬鉛檢測和驗證 邢常瑞王曦如陸晨浩趙小旭張彥明袁建Summary本研究結(jié)合膠體金快速定量法，研發(fā)了重金屬離子鉛快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)。通過全國11家檢驗檢測機構(gòu)利用該系統(tǒng)測定糧食中鉛，證明其適用于大米、糙米、玉米、小麥等糧食中鉛的快速定量檢測，對結(jié)果進行統(tǒng)計分析，驗證方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性。測定大米/糙米中重金屬鉛的檢出限為12.36g/kg，定量限為35.38g/kg;測定小麥中重金屬鉛的檢出限為11.89g/kg，定量限為35.28g/kg;測定玉米中重金屬鉛的檢出限為12.26g/kg，定量限為36.34g/kg。其能夠滿足國標(biāo)檢測要求。通過對

2、不同糧食中重金屬鉛進行實驗室協(xié)作測試，重復(fù)性的變異系數(shù)小于10%，再現(xiàn)性變異系數(shù)小于15%，說明該系統(tǒng)可以實現(xiàn)糧食中重金屬鉛的檢測。Key鉛定量檢測快速檢測系統(tǒng);實驗室驗證;統(tǒng)計分析：TS201.6 ：A DOI：10.16465/431252ts.201909鉛是對人類健康有巨大毒害作用的金屬元素之一，可以通過食物、飲水和空氣進入人體1。當(dāng)人體中鉛含量升高時，會破壞血紅蛋白的合成，造成貧血、腎損傷，導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)，破壞人體的神經(jīng)中樞、影響腦發(fā)育2。環(huán)境中鉛含量絕大部分是來自含鉛汽油的使用、煤炭的燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、固體廢棄物燃燒等3。由于鉛在環(huán)境中的蓄積增加了糧食產(chǎn)區(qū)小麥、稻谷和玉米鉛的暴露風(fēng)險，

3、因此開發(fā)能夠現(xiàn)場、快速、便攜的定量檢測系統(tǒng)迫在眉睫。目前的儀器檢測方法對鉛的檢測靈敏度差、本底值高，同時儀器法價格昂貴，不適合進行現(xiàn)場快速檢測4。在之前的研究中，筆者所在團隊已經(jīng)開發(fā)了重金屬離子鎘快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)，系統(tǒng)小巧輕便、操作簡單、檢測結(jié)果可以追溯，適用于糧庫篩查和監(jiān)測5-8。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了糧食中鉛定量檢測快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)，并進行了實際樣品的測試和實驗室檢測協(xié)作驗證工作。目前利用膠體金免疫層析法系統(tǒng)檢測檢測糧食中重金屬離子鉛并進行實驗室驗證的工作較少，而儀器檢測方法的驗證工作已經(jīng)很多9-10。因此文章基于膠體金免疫層析技術(shù)，分析鉛定量檢測快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)的性能，對于

4、糧庫和糧食收購企業(yè)來說具有十分重要的意義。1 材料與方法1.1 材料與儀器HMG001系列糧食質(zhì)量安全快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)：北京美正生物科技有限公司。超純水、硝酸、硫酸、EDTA、乙酸乙酯、甲醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氯化鈉等。選擇的測試糧食樣本覆蓋大米/糙米，小麥和玉米，重金屬鉛濃度在國標(biāo)限量范圍上下（93.6320.1g/kg），樣品經(jīng)過定值，部分有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。1.2 樣品的分發(fā)樣品分發(fā)前，對樣品的均勻性、穩(wěn)定性、操作指導(dǎo)書等進行審議，通過隨機的方式發(fā)放樣品，除了第五個實驗室沒有小麥和玉米樣品，其他10個實驗室測定樣品分別為1個糙米、2個大米、1個玉米和1個小麥。樣品與操作指導(dǎo)書和檢測

5、系統(tǒng)郵寄給參加能力驗證的實驗室。1.3 檢測過程和方法基于免疫學(xué)原理和分析系統(tǒng)的原理，具體檢測過程和方法參考之前的報道8。1.4 實驗室驗證和結(jié)果統(tǒng)計分析本方法選取行業(yè)內(nèi)外11家實驗室驗證。在這個試驗中，要求操作員按照步驟進行準(zhǔn)確操作，進行重復(fù)性實驗，記錄原始數(shù)據(jù)，并將測量結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位。郵寄原始數(shù)據(jù)，并進行統(tǒng)計分析。對收集的定量檢測結(jié)果，按照測量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度 第2部分：確定標(biāo)準(zhǔn)測量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法（GB/T 6379.2-2004）11和利用重復(fù)性、再現(xiàn)性和正確度的估計值評估測量不確定度的指南（GB/Z 22553-2010）12分析數(shù)據(jù)，對統(tǒng)計分析中出現(xiàn)的可疑結(jié)果

6、和異常值，需要結(jié)合專家評議方式來判定是否采用。2 結(jié)果和分析對11個實驗室的檢測結(jié)果根據(jù)國標(biāo)GB/T 6379.2-200411和GB/Z 22553-201012，采用柯克倫檢驗和格拉布斯檢驗剔除離群值，計算重復(fù)性、再現(xiàn)性以及變異系數(shù)，評價檢測和監(jiān)測系統(tǒng)的性能。2.1 原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計收集到的11個實驗室檢測結(jié)果和單元平均值分別見圖1和表1，5個不同水平的樣品標(biāo)記為糙米A、大米B、大米C、小麥D和玉米E?？芍?，對于糙米A檢測最低值為83.63g/kg，最高值為112.73，平均值為96.94g/kg。大米B測定的最低值為180.42g/kg， 最高值為243.19g/kg，平均值為217.028

7、g/kg。對于大米C測定的最低值為286.15，最高值為363.33g/kg，平均值為326.755g/kg。對于小麥D測定最低值為183.21g/kg，最高值為223.20g/kg，平均值為216.613g/kg。對于玉米E測定最低值為178.55g/kg，最高值為243.85g/kg，平均值為233.196g/kg。2.2 原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析2.2.1 精密度精密度指的是在規(guī)定條件下，獨立測試結(jié)果間的一致程度，精密度越低，標(biāo)準(zhǔn)差越大。標(biāo)準(zhǔn)差，在概率統(tǒng)計中最常使用作為統(tǒng)計分布程度上的測量，反映組內(nèi)個體間的離散程度。由表2可知，對于糙米A檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為2號實驗室，結(jié)果為11.158，最低為8

8、號實驗室，結(jié)果為2.588。對于大米B檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為7號實驗室，結(jié)果為14.185，最低為1號實驗室，結(jié)果為3.207。對于大米C檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為3號實驗室，結(jié)果為18.291，最低為5號實驗室，結(jié)果為2.890。對于小麥D檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為2號實驗室，結(jié)果為17.514，最低為7號實驗室，結(jié)果為1.137。對于玉米E檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為11號實驗室，結(jié)果為12.728，最低為7號實驗室，結(jié)果為1.651。2.2.2 一致性和離群值的檢查對統(tǒng)計的測定結(jié)果進行一致性和離群值的檢查。離群值是指樣本中的一個或幾個觀測值，它們離開其他觀測值較遠，暗示它們可能來自不同的總體。根據(jù)樣品（n）的數(shù)量和實驗室（p

9、）的個數(shù)，按照規(guī)定進行分析，結(jié)果見表3。n=3，p=11，柯克倫檢驗5%臨界值為0.417;1%臨界值為0.504。對水平1，實驗室2的s最大：S=544.331;柯克倫檢驗統(tǒng)計量值=0.229 （1）對水平2，實驗室7的s最大：S=981.826;柯克倫檢驗統(tǒng)計量值=0.205 （2）對水平3，實驗室3的s最大：S=1724.375;柯克倫檢驗統(tǒng)計量值=0.194 （3）水平1，水平2和水平3的檢驗統(tǒng)計量小于或等于5%臨界值，表明被檢驗項目為正確值。n=3，p=10，柯克倫檢驗5%臨界值為0.445;1%臨界值為0.536。對水平4，實驗室2的s最大：S=491.847;柯克倫檢驗統(tǒng)計量值=

10、0.624 （4）對水平5，實驗室11的s最大：S=577.639;柯克倫檢驗統(tǒng)計量值=0.280 （5）水平4的檢驗統(tǒng)計量大于1%臨界值，表明被檢驗項目為統(tǒng)計離群值，且用雙星號（*）標(biāo)出。水平5的檢驗統(tǒng)計量小于或等于5%臨界值，表明被檢驗項目為正確值。水平4中的一個最小單元平均值經(jīng)檢驗為離群值，需要將其剔除。對剩余的單元值經(jīng)過重復(fù)檢驗;檢驗結(jié)果表明沒有一個單元均值（極大值）為離群值。對兩個離群值進行格拉布斯檢驗表明沒有一個單元均值為離群值。水平5中的兩個最小單元平均值經(jīng)格拉布斯檢驗為離群值，需要將最小單元平均值值剔除。對剩余的單元值的兩個離群值（極大值）進行格拉布斯檢驗表明沒有一個單元均值為

11、離群值。2.2.3 平均值（mj）、重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差（Srj）和再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差（SRj）的計算按照GB/T 6379所定義的諸方差進行計算，結(jié)果見表4和表5。將來自11個實驗室5組糧食樣品的結(jié)果進行統(tǒng)計分析，樣品包含天然陽性樣品，陽-陰定量混配樣品，有證標(biāo)準(zhǔn)樣品。精密度分析結(jié)果見表4。表4中的數(shù)據(jù)沒有顯示出它們與m有任何依賴關(guān)系。因而可用它們的平均值。檢測結(jié)果在93.6320.1g/kg，重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差（Sr =8.283），再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差（SR=16.051），試驗中共測到2個離群值，在分析中予以剔除。重復(fù)性的變異系數(shù)小于10%，再現(xiàn)性變異系數(shù)小于15%，均符合食品法典委員會程序手冊（第二十版）中關(guān)于

12、聯(lián)合驗證的要求。說明本方法在各實驗室驗證均有很好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。3 結(jié) 論本次實驗室驗證按照計劃，共有11家國內(nèi)檢測機構(gòu)參與，評價了糧食中鉛定量檢測快速檢測系統(tǒng)的性能，并對結(jié)果進行了統(tǒng)計分析，部分實驗室出現(xiàn)可疑結(jié)果，剔除離異值。對結(jié)果進行統(tǒng)計分析表明，測定結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性符合要求。由此可知，該檢測快速檢測系統(tǒng)適用于糧食收購現(xiàn)場快速檢測和監(jiān)測。Reference1 余雅芹.食品中鉛污染狀況及其健康風(fēng)險評價研究D.武漢：武漢輕工大學(xué)，2014.2 姚智卿.鉛對人體健康的危害J.微量元素與健康研究，2011， 28（5）：67-68.3 趙多勇，魏益民，魏帥，等.基于鉛同位素解析技術(shù)的土壤鉛污

13、染來源研究J.安全與環(huán)境學(xué)報，2015，15（6）：329-333.4 張高強，袁建，賈繼榮，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定大米中27種元素的含量J.糧食與飼料工業(yè)，2016（11）：14-17+24.5 郭健，張念英，張璐璐，等.膠體金免疫層析快速定量檢測糧食中鎘殘留J.食品科技，2018，43（11）：354-357.6 趙小旭，柳家鵬，柴艷兵，等.膠體金免疫層析法快速檢測乳制品中重金屬離子鉛J.糧食科技與經(jīng)濟，2018，43（3）：51-54.7 劉美辰，路宏博，趙小旭，等.膠體金免疫層析法快速定量檢測糙米中重金屬離子鉛J.糧食科技與經(jīng)濟，2018，43（2）：61-64

14、.8 郭健，路宏博，趙小旭，等.重金屬離子鎘快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)的評價J.糧食科技與經(jīng)濟，2018，43（2）：46-48.9 耿穎，陳華，楊化新，等.含量測定類方法可靠性評價研究理化類測定方法驗證的統(tǒng)計指標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)探討J.藥物分析雜志，2019，39（1）：183-188.10 袁磊，喬榮霞，楊洪，等.2017年食品檢驗實驗室能力驗證結(jié)果分析J.食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2018，9（20）：5504-5510.11 GB/T 6379.2-2004.測量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度 第2部分：確定標(biāo)準(zhǔn)測量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法S.12 GB/Z 22553-2010.利用重復(fù)性、再現(xiàn)性和正確度

15、的估計值評估測量不確定度的指南S.Colloid Gold Strip Quantitative Detection System Based Lead Detection and Verification in GrainXing Changrui1，Lu Chenhao1，Wang Xiru1，Zhao Xiaoxu2， Zhang Yanming2，Yuan Jian1（1.Nanjing University of Finance and Economics，Jiangsu，Nanjing 210023;2.Beijing Meizheng Biotech Co.，Ltd.，Beiji

16、ng 102101）Abstract： Combined with colloidal gold rapid quantification， this study developed lead rapid detection and monitoring and analysis system. By using the system， 11 detection institutions have determined the concentration of lead in grain， such as rice， brown rice， corn and wheat. The result

17、s were through a statistical analysis to obtain the repeatability and reproducibility. The detection limit of heavy metal lead in rice/brown rice was 12.36 g/kg and the quantitative limit was 35.38 g/kg. The detection limit of heavy metal lead in wheat was 11.89 g/kg and the quantitative limit was 35.28 g/kg. The detection limit of heavy metal lead in corn was 12.26 g/kg and the quantitative limit is 36.34 g/kg. The results could meet the national standard testing requirements. Through laboratory collaborative testing of heavy metal lead in different grains， the coefficient of repetitive