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不知從什么時候開始，無論哪個領域，凡是國人創(chuàng)造出異于國際的新鮮事物，都被冠以“中國特色”的名號，在那個特殊的年代“中國特色”作為一個中性詞而被國人貼上了激進的標簽，這無疑是個引以為傲的字眼，而近些年又是在不同的歷史環(huán)境下這個字眼顯得格外刺眼，很多語境下略帶幾分嘲諷的意味?！爸袊厣?、“中國制造”到底怎么了？這不應該是“窮矮搓”的代名詞。今天小編不想論證什么，只是想通過講述一臺國產(chǎn)實驗室分析儀器的前世今生，為“中國制造”發(fā)聲。
在整個實驗室儀器界，氣態(tài)氫化物發(fā)生法原子熒光光譜儀是為數(shù)不多的具有中國自主知識產(chǎn)權的實驗室分析儀器，可以說到目前為止原子熒光光譜儀是款可以為國產(chǎn)實驗室分析儀器代言的大型實驗室分析設備。商品化原子熒光光譜儀的誕生有其特殊的歷史原因，在特定的歷史環(huán)境下，這是上世紀第一代儀器人共同努力的結(jié)果。雖然那些曾經(jīng)參與研發(fā)的老一輩科學家都已遲暮，有的甚至早已離我們而去，但這些前輩的研發(fā)軼事至今還被業(yè)內(nèi)的后人津津樂道。而新世紀下，在這種儀器基礎上發(fā)展起來的液相色譜與原子熒光聯(lián)用儀既形態(tài)分析儀有著怎樣的研發(fā)歷程，恐怕聽聞者甚少。
事情要從本世紀初說起，隨著現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展，科技工作者發(fā)現(xiàn)，一種元素的生理毒理特性、生物利用度、環(huán)境行為和遷移性在很大程度上取決于它的形態(tài)，形態(tài)間差異造成了這些特性截然不同。這樣僅測定體系中元素的總量已不能滿足科學家們在生物、環(huán)保、臨床醫(yī)學、毒理學等各個研究領域的需要，研究人員迫切地需要知道元素在樣品內(nèi)的實際狀態(tài)以及化學活性、生物活性和毒性等重要信息。以砷為例，在自然界，砷元素可以以許多不同形態(tài)的化合物存在，在空氣、土壤、沉積物和水中發(fā)現(xiàn)的主要砷化物有三氧化二砷或亞砷酸鹽(As(III))、砷酸鹽(As(V))、一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)；在海產(chǎn)品中則主要以砷甜菜堿(AsB)和砷膽堿(AsC)形式存在。另外，還有其他更復雜的砷化合物，例如砷糖(Arsenosugars)、砷脂類化合物等。不同形態(tài)的砷其毒性相差很大，如砷的無機化合物一般具有毒性，無機三價砷As(III)能與帶巰基（SH）的酶生成穩(wěn)定的螯合物，使得很多的酶活性降低或消失，嚴重干擾細胞的生物功能、結(jié)構(gòu)和正常代謝；而有機砷的毒性一般比無機砷小得多，有些形態(tài)甚至幾乎無毒，像一些海產(chǎn)品中，雖然總砷含量較高，但絕大部分都是以砷糖、砷甜菜堿等無毒形態(tài)存在，因此人吃了后并不會引起砷中毒。
那時國際上早有研究者在研究用于形態(tài)分析的各種方法，其中以冷阱法和色譜法的研究最為熱門，并且均有相應的產(chǎn)品上市。在貿(mào)易市場方面，檢測手段的落后，使得國際社會的進口標準對中國部分水產(chǎn)品的出口形成強大的貿(mào)易壁壘，國內(nèi)出口貿(mào)易受損事件屢見不鮮。針對這些情況，清華大學張新榮教授團隊率先開始著手研究液相色譜與原子光譜聯(lián)用技術，用以解決樣品檢測中元素形態(tài)分析的難題。北京吉天儀器有限公司再得知此消息后，立即聯(lián)系該研究團隊，并將一臺當時生產(chǎn)的AFS-820型原子熒光光譜儀送到張教授實驗室，進行聯(lián)用試驗。經(jīng)過一段時間的摸索，基本攻克了液相色譜與原子熒光聯(lián)用接口技術的難題，2004年吉天公司開始正式上馬形態(tài)分析儀項目，組建以劉霽欣博士牽頭的研發(fā)隊伍，欲將這種儀器商品化。經(jīng)過反復的硬件調(diào)試和方法開發(fā)，于2005年10月正式推出SA-10型形態(tài)分析儀，同年被儀器信息網(wǎng)評為“2004-2005年儀器新產(chǎn)品”。至此，又一完全具有中國自主知識產(chǎn)權的“中國特色”形態(tài)分析儀正式登上歷史舞臺。不久這一儀器就在全國范圍內(nèi)得到實際應用，其中2006年12月12日的《科學時報》、2006年第6期《現(xiàn)代科學儀器》和2006年12月26日的《儀器信息網(wǎng)》分別報道了《北京吉天色光聯(lián)用儀糾正“紫菜”錯案》的信息。此時，針對這一新型儀器，吉天的應用工程師通過大量實驗摸索已經(jīng)開發(fā)和優(yōu)化出諸多樣品如海產(chǎn)品、飼料，血、尿等的前處理和檢測方法。由于這款儀器的出色表現(xiàn)，于2007年不負眾望勇折當年BCEIA桂冠。

SA-10型形態(tài)分析儀

隨后的幾年中，根據(jù)檢測市場的需求，吉天又先后開發(fā)出硒、汞、銻的形態(tài)分析方法，并在多個檢測領域推廣應用。尤其是對汞元素不同形態(tài)的檢測條件的摸索，直接推動了深圳出入境檢驗檢疫局和湖南出入境檢驗檢疫局關于汞形態(tài)行標的制定，為我國海產(chǎn)品的出口檢測做出重要貢獻。而SA-10也經(jīng)過反復改進，升級為SA-20型形態(tài)分析儀，儀器性能有了進一步提高。

SA-20型形態(tài)分析儀

這款儀器的誕生無疑為當時過分依賴進口儀器而國產(chǎn)儀器普遍疲軟的的檢測市場注入了一針強心劑，中國除了制造也可以創(chuàng)造。當然同為一類色譜聯(lián)用技術的高端儀器“液相色譜與電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀”不得不直面形態(tài)分析儀帶來的挑戰(zhàn)。毫無疑問，與價格高昂、運行成本昂貴、操作復雜的“液質(zhì)聯(lián)用”儀相比，形態(tài)分析儀在中國現(xiàn)有的經(jīng)濟條件下更具備普適性，就如同當年原子熒光一樣，形態(tài)分析儀的普及有著它獨特的土壤，等到“春暖花開時”必定會紅遍大江南北。
現(xiàn)在，這股春風來了！隨著食品中砷汞檢測新國標的正式實施，形態(tài)分析儀這個國產(chǎn)儀器的寵兒再一次被推到了風口浪尖。只不過這次不再是吉天來唱獨角戲，而是整個原子熒光廠商的聯(lián)袂演出。我們可喜的看到經(jīng)過眾多國內(nèi)儀器人的努力，國產(chǎn)儀器的整體實力有了飛躍式的發(fā)展，當下的時代再不是“唯進口論”的時代，為國產(chǎn)儀器而發(fā)聲的呼吁越來越多。這場大戲剛一開鑼，舞臺上的群演們就按捺不住，吵得沸反盈天，煞有群猴大鬧凌霄殿的氣勢，個個誓要在猴年把這猴戲唱到底，殊不知這鬧得天宮的只有那吉天大圣一人，我們暫且不評論這場開年大戲，先來看看這佛祖的經(jīng)文上寫了什么。
此次國標GB 5009.11當中將2003版的GB/T 5009.11“食品中總砷及無機砷的測定”這一標準名稱改為“食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定”，仔細辨認標準號少了一個T，這意味著 “砷標”從此由推薦標準升級為強制標準，既然上升到國家食品安全的高度那么無機砷由過去的總砷超標才檢測變?yōu)楸仨殭z測，這對檢測人員的職業(yè)技能是個不小的考驗。取消了總砷測定的砷斑法及硼氫化物還原比色法，取消了食品中無機砷測定的原子熒光和銀鹽法。毫無疑問，手工方法一直存在著操作繁瑣，重現(xiàn)性差的缺陷，此次被取消意料之內(nèi)。增加了食品中總砷測定的電感耦合等離子體質(zhì)譜法；增加了食品中無機砷測定的液相色譜與原子熒光光譜法和液相色譜與電感耦合等離子體質(zhì)譜法。那么重點來了，ICP-MS被作為總砷檢測的第一方法，意味著這一國際上常用的方法，逐漸被國內(nèi)所接受，在未來將會對原子熒光產(chǎn)生不小的沖擊。今天主扒形態(tài)分析儀，總砷的測定方法暫不展開論述。而無機砷的檢測的第一方法被規(guī)定為液相色譜與原子熒光聯(lián)用法，這是各原子熒光廠家為之躁動的主要原因，為什么不將液相色譜與ICP-MS聯(lián)用的方法作為第一方法而選了液相與熒光聯(lián)用作為第一方法，小編猜測除了ICP-MS操作繁瑣，運行成本高，現(xiàn)階段不利于推廣外，還與它本身原理上存在的問題會對砷信號產(chǎn)生影響有關。從總體上看“液相色譜與原子熒光光譜聯(lián)用”這一標準方法前處理相對簡單，對于含油脂脂肪和大分子蛋白質(zhì)的樣品專門設計了樣品凈化的過程，可降低色譜柱的損耗。當然作為一類針對性強的標準，也存在部分不足。比如標準中只列出了稻米樣品、水產(chǎn)動物樣品和嬰幼兒輔助食品三類樣品的提取方法，而對于廣泛食用的植物性水產(chǎn)品沒有給出相應提取方法。所有樣品均用稀酸浸泡過夜，雖然提高了提取率，但是也延長了檢測周期。對于動物性水產(chǎn)品洗脫采用梯度程序，提高了無機砷與有機砷的分離效果，但是流動相平衡時間較長，檢測一個樣品所用時間為32分鐘，那么做一條7個點的標準曲線就需要將近4個小時，同時還要消耗掉大量的反應試劑，這不利于樣品的大量檢測。另外，整個標準缺乏相應的編制說明或指導性文件，沒有向操作者解釋條件選擇優(yōu)化的過程和機理以及遇到問題后的解決對策。吉天擁有成熟的應用案例，可在兩小時內(nèi)完成樣品的提取，并且可以在等度條件下完成動植物水產(chǎn)品的檢測，提高檢測效率。
另一個備受關注的國標GB 5009.17將2003版的GB/T5009.17“食品中總汞及無機汞的測定”改為“食品國家安全標準食品中總汞及無機汞的測定”，這也意味著“汞標”同樣成為食品安全標準而被強制推行。取消了總汞測定的二硫腙比色法，有機汞測定的氣象色譜法和冷原子吸收法，和“砷標”類似手工檢測方法存在重現(xiàn)性差的缺陷，而氣象色譜法和冷原子吸收法的檢出限和靈敏度均不及原子熒光光譜法。增加了甲基汞測定的液相色譜-原子熒光光譜法（LC-AFS），并作為甲基汞檢測的第一法被寫入該標準。這同樣為形態(tài)分析儀的全面爆發(fā)，吹響了號角。從整體上看，甲基汞的檢測方法與吉天早期摸索的方法類似，均是將樣品經(jīng)酸提取后，用C18反相柱分離，分離液再經(jīng)紫外消解將有機汞轉(zhuǎn)化為易于氫化物發(fā)生的無機汞，然后被原子熒光檢測。這一方法分離效果佳，檢測速度快，但是也存在一些不足，比如標準中對樣液的pH 范圍的規(guī)定太寬泛，2-7的范圍足以影響到樣品中目標組分的電離度，進而影響樣品極性，造成甲基汞在反相柱中的分離狀況出現(xiàn)差異。另外標準溶液以流動相定容，這又與樣品pH不一致，造成兩個基體間存在差異。150mm的色譜柱雖然能將無機汞和甲基汞分離，但是分離效果不佳，如果改用250mm的色譜柱分離效果會更好。吉天自主研發(fā)的恒溫混懸離心集成系統(tǒng)，可在短時間內(nèi)完成樣品的提取，無需浸泡過夜，超高效的紫外消解裝置，不需要通入輔助氧化劑，簡化了管路，減小柱后擴散的風險。
以上是關于食品新國標的簡單分析，不難看出吉天的形態(tài)分析儀足以滿足國標方法的要求，而吉天長期摸索的檢測方法，又是對國標方法的補充，既可以滿足廣大用戶對國標方法的需求，又可以適應不同類型用戶對特殊方法的需求。
這次食品國標對“液相色譜與原子熒光光譜聯(lián)用”技術的肯定，將為形態(tài)分析儀帶來新一輪的采購熱潮，連鎖反應下又會帶動儀器生產(chǎn)、銷售以及終端檢測甚至技能培訓環(huán)節(jié)的快速增長，這對國產(chǎn)儀器擴大影響力是個很好的契機，我們呼吁各位儀器界同仁在賺得盆滿缽滿的同時，認真思考國產(chǎn)儀器的未來，積極探索國產(chǎn)儀器突圍的新道路，相信通過各界關心國產(chǎn)儀器同仁們的努力，國產(chǎn)儀器真正與進口儀器分庭抗衡公平競爭的時代指日可期。

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