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Priciples and applications of rapid test for foods

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食品快速檢測

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Priciples and applications of rapid test for foods

  1. 1. 食品快速檢測之原理與應用 20180505 江易原 社會關懷者 / 準創業家 Email iychiang1809@gmail.com 部落格 iychiang1809.blogspot.com 教學網站 iychiang1809-home.blogspot.com0 下載課程講義原始檔及補充資料 https://iychiang1809.blogspot.tw/2018/ 04/blog-post_29.html 本講義之版權 1. 阿原個人創作的部份,放棄著作權保護,歡迎使用。 2. 所引用資料有其原始授權或版權,阿原無權更動。 若您預計將本簡報進行商業用途,請先移除標示有 ▼ ( 包括原 作者限制商業用途或合理使用的資料 ) ( 簡報使用 Libreoffice 5.1.6.2 版,在 Linux Mint 18.1 MATE 上進行編輯 ) 若發現錯誤或任何建議,歡迎來信指正。
  2. 2. 2 在談食品安全的快速檢驗之前,先分享這個概念 Food safety and nutritional quality for the prevention of non communicable diseases: the Nutrient, hazard Analysis and Critical Control Point process (NACCP) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4428102/pdf/12967_2015_Article_484.pdf 阿原翻譯標題 : NACCP ,營養素及危害分析與重要管制點,用來提升食品安 全及預防非傳染性疾病所需要的營養品質。 HACCP 專注在食品安全,現在連 2015 義大利學者發表的這 篇文章,強調還要考量感官及營養素。 現在食品快檢,多數注重安全相關的主題。從這論文可以推 測,未來可能有其他快檢法測定營養素 ( 如重要的維他命、礦 物質等 ) ,以確保這樣的過程可以兼顧食品安全及營養素。
  3. 3. 3 原料 加工 成品 理想上的檢測時機 檢測 檢測 檢測 事實上考量到的因素很多 檢測方法、檢測時間、取樣方法、檢測成本、自檢或送檢、設定 的檢驗標準、過去經驗上的風險高低。 而大家最關心的只有兩件事,怎麼執行檢驗而 1. 避免食品中毒或踩到地雷 ( 用到黑心原料 ) 2. 稽查時可以安全過關
  4. 4. 4 不同產品會有不同的監測重點 ( 在原料、加工,或是成品 ) , 共同點是:檢測速度愈快愈好,檢測成本愈低愈好 * 農藥與重金屬主要在原料階段要檢驗,對食品與團膳業來 說,之後相對不可能出現在加工產品中。 * 而微生物可能每個步驟都要注意。 * 故意提到若有人研發出丙烯醯胺與多環芳香類快檢方法,這 是在加工過程才可能出現的物質,不是在原料 ( 各位認為這兩 個是主要危害嗎? )
  5. 5. 5 企業領導人關心 * 價格 ( 儀器、耗材、保養 ) * 人員訓練 * 法規適用性 品保關心 * 檢驗時間 * 準確性 * 廢棄物處理 * 操作方便性 消費者 * 吃的安全 ( CP 值高就好,我不懂檢測 ) 主管機關 * 強化自主管理 ( 不要出問題 ) 企業怎麼做,可以同時讓主管機關放心、顧客滿意? 企業、消費者、主管機關所關注食品快速檢測的焦點
  6. 6. 6 三個故事 1. 林杰樑醫師建議少吃豆腐乳、豆瓣醬,可能有真菌毒素汙染 --- 若您是相關業者,該如何反應? 2. 某知名品牌的燕麥片之電視廣告,通過數百種農藥檢驗 --- 太棒了! 取樣方法 ... 取樣頻率 ... 3. 市售鯖魚罐頭,只有一個品牌提到含茄紅素、 EPA 、 DHA –- 難道其他品牌的茄汁鯖魚罐頭就沒有? –- 連魚骨頭都吃進去,鈣質高不高? 是的,要設法把檢驗結果轉成行銷! 例如這幾家學校營養午餐,每天公布餐點及檢驗的訊息 https://iychiang1809.blogspot.tw/2018/04/google.html
  7. 7. 7 食品快速檢驗之特色 快速檢驗 ( 快檢、快篩 ) 是相對於公告法,有其特色,可以與公告法 搭配互補 ( 不要想成競爭 ) 一般來說快速檢驗有幾個特色: 價格相對低 1. 需要的儀器或器材相對簡單 2. 儀器保養方式相對簡單 3. 單次耗材相對低 例如某些公告法使用 GC-Mass 等高貴儀器,即使待機中還是要 需要有高純度的氦氣持續流動。 ( 您知道 6N 氦氣多少錢? ) 阿原引用莊榮輝老師的比喻:馬戲團養大象,即使沒有演出,還 是每天要餵食。這就是養某些高檔儀器的基本開銷。
  8. 8. 8 使用公告法可能需要精密儀器以及專業人員;而快速檢驗使用不 同的方式或原理,達到可接受的準確度,但是費用相對低。 例外 : 例如測總生菌數或大腸桿菌群,使用快檢片 ( 如 3M Petrifilm) 耗材單價,比實驗室製備培養基還要高,但是使用快檢 片省下許多製備的時間與需要購買的藥品,所以頗受受歡迎。 注意: 部份情況需要到許可的實驗室 (ISO17025/ 衛福部認證 ) ,就不是 快檢法可以替代的。
  9. 9. 9 一般快檢法的檢驗速度比公告法或傳統法快,因此對於需要搶時 間的產業產品,快檢法是很好的選擇,尤其一般微生物光是培養 就要 48 小時。 速度快 人員可以輕鬆上手 部份的公告法需要高度訓練的專業人員 ( 儀器操作、結果判讀 等 ) ,而學習操作快檢法相對容易。
  10. 10. 10 法規適用性 在合格的實驗室 (ISO17025/ 衛福部實驗室認証 ) 使用公告法的檢驗結果,才有法律效力。 但是並非所有的情況都需要這樣正規的檢驗,例如驗收食材,假 如送到合格的實驗室,一般要一個星期後才能拿到報告 ( 樣品排 隊、檢驗、結果等主管簽核 ) ,一個星期後告訴供應商,他們食 材是否可以通過驗收,這非常不切實際。 所以在自主管理、內部檢驗,就是快檢法發揮的戰場。
  11. 11. 11 Q9: 符合最低週期之強制性檢驗,是否包括利用快篩法或快速檢 測套組等所進行之檢驗? A9: 食品業者於例行性自主品管,可逕採用快篩法或快速檢測套 組,惟符合最低週期之強制性檢驗,仍應以中央主管機關訂定之 檢驗方法,或國際間認可之檢驗方法(如 AOAC 官方方法)為 之。衛生機關於執行本法規符合性查核時,亦會確認強制性檢驗 所採用的檢驗方法是否符合本公告事項之要求。 業者對於檢驗結果可信度應有所確認及要求,避免檢驗流於形 式,檢驗結果如有不符相關法規規定者,應採取有效改善措施處 理,並予以作成紀錄,以確保食品衛生安全。 食品法規: 公告修正「應辦理檢驗之食品業者、最低檢驗週期及其他相關事 項」,名稱並修正為「應訂定食品安全監測計畫與應辦理檢驗之食品 業者、最低檢驗週期及其他相關事項」。 【發布日期: 2016-04-21 】
  12. 12. 12 這裡主要規範是資本三千萬以上,或是特定的業別如食品添加物, 要進行檢驗。然而目前法規沒有要求小規模的業者,但是: 1. 未來的政策趨向嚴格,不只資本額三千萬以上,連中小規模的也 會納入檢驗與自主管理。 2. 阿原建議目前還沒有納入的業者,要及早準備 ( 記得,設法檢驗 轉行銷 ) 。 請看這草案: 「食品業者應保存產品原材料、半成品及成品來源文件之種類與期 間」問答集 ( 草案 ) 107 年 4 月 23 日公布 Q3 本規定規範對象為何 ? A3 本規定係要求「食品業者」應保存產品原材料、半成品及成品之 來源相關文件,依據食安法第 3 條第 7 款「食品業者係指從事食品 或食品添加物之製造、加工、調配、包裝、運送、貯存、販賣、輸 入、輸出或從事食品器具、食品容器或包裝、食品用洗潔劑之製 造、加工、輸入、輸出或販賣之業者」,故所有食品業者不分規模 皆應依本規定辦理。 ---> 法規會越來越嚴格!
  13. 13. 13 照片: https://en.wikipedia.org/wiki/Colloidal_gold 作者: Aleksandar Kondinski 授權: CC-BY-SA-4.0 圖片來源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3869370/ 開放式期刊 Beilstein J Nanotechnol. 2013; 4: 743–749. 授權: CC-BY-2.0 作者: Elena B Tatlybaeva, Hike N Nikiyan, Alexey S Vasilchenko, and Dmitri G Deryabin 膠體金不同形狀與大小,肉眼觀察,會 看到不同的顏色 快檢原理:免疫層析法
  14. 14. 14 圖片來源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3446759/ 開放式期刊 Viruses 2012, 4, 1235-1257 題目: Updated Values for Molecular Diagnosis for Highly Pathogenic Avian InfluenzaVirus 作者: Akira Sakurai and Futoshi Shibasaki * 授權: CC-BY-3.0 免疫層析法之原理 針對目標物之抗體,一個在試紙上,一個與膠體金結合,當樣品中 出現目標物,就會聚集在試紙固定抗體的位置,數量夠多,就呈現 肉眼可辨識的線 ( 下方為示意圖 )
  15. 15. 15 照片: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lateral_flow_im munochromatographic_test.jpg 作者: ManatYesbol, Zhansaia, Eskendirova C.Z 授權: CC-BY-SA-4.0 圖片來源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4105419/ 開放式期刊 PLoS One. 2014; 9(7): e103088. 作者: Ingrid Kikkas, Roberto Mallone, Etienne Larger, Hervé Volland, and Nathalie More 授權: CC-BY 一般免疫反應是肉眼無法見到,所以免疫層析法中使用呈色方式, 可以如圖中使用 Streptavidin-tracer 或是膠體金
  16. 16. 16 這類的免疫層析法常應用在化學 ( 動物用藥 ) 或微生 物的檢驗,例如國內常見的快篩試劑 圖片取自:台灣尖端先進生技醫藥股份有限公司 ▼ Fair use here
  17. 17. 17 衛福部食藥署 105 年度「食品快篩試劑套組之研發與 產業化推廣應用」委託研究計畫需求說明書 分項一 : 食品中添加物 針對食品中過氧化氫、二氧化硫、苯甲酸或甲醛 分項二 : 食品中重金屬 分項三 : 食品中真菌毒素 針對食品中真菌毒素 ( 以橘黴素 (Citrinin) 及赭麴毒素 A (Ochratoxin A) 為優先 研發新的快篩試劑套組 ( 產品型式設計原理不拘 , 快篩試片、晶片、 孔盤、酵素免疫檢測試劑套組或其他平台皆可 ), 或對現有快篩試劑套 組進行改良精進 ( 如提高專一性、降低偽陰偽陽性、延長使用效期提 升檢測效率等 ), 產品需能進行定性、半定量或定量分析。
  18. 18. 18 產品需經過完整效能評估並出具報告 , 報告內容須包含原始數據 或圖譜 , 並針對產品之專一性、準確度、精密度 ( 包含重複性、 中間精密度及再現性 , 其中再現性須評估至少 3 間以上之實驗室 ( 含本署 ) 執行結果 ) 、定量極限 / 偵測極限及偽陰 / 偽陽性等 進行說明 , 且須符合本署公布之「食品化學檢驗方法確效規範」 或歐盟、美國之相關規範 , 以保產品之效能及品質。若選擇研發 之項目為市面上已有眾多商業化產品者 , 需說明其進及創新處。 4. 針對 10 件以上相關市售檢體 , 分別以所研發之產品及 本署公告檢驗方法進行檢驗 , 完成檢測比較報告 1 份。
  19. 19. 19 衛福部食藥署 106 年度「食品中真菌毒素快篩試劑套組之研發」 委託研究計畫需求說明書 針對食品中汙染風險較高之真菌毒素 , 研發新的快篩試紙條、試劑 套組或檢測設備等 , 或針對現有相關產品進行改良精進 , 最終產出 能進行半定量或定量分析之快篩檢測產品。其中 , 以橘黴素 (citrinin) 為優先研發標的 , 因其在紅麴米之汙染率及汙染量皆高 , 市面上相關快篩產品闕如 , 我國又訂有限量標準 ( 紅麴米 :5 ppm, 使用紅麴原料製成之食品 :2 ppm), 因此 , 若能開發相關快篩產品 , 將有助食品業者執行自主品管檢驗時使用 , 避免產品含量超出法規 限量 , 而危害民眾身體健康。
  20. 20. 20 106 年度「食品中氯酸鹽及亞氯酸鹽快篩試劑檢測套 組之研發」委託研究計畫需求說明書 針對食品中氯系殺菌劑 - 氯酸鹽及亞氯酸鹽 , 開發或改 良快篩試劑檢測套組及其平台 , 產品型式與設計原理不拘 , 需能進 行定量分析 , 檢測靈敏度應能符合我國相關法規標準所需 ( 食品中 氯酸鹽及亞氯酸鹽殘留濃度總和 1 ppm 以下 ) 。 產品之檢測靈敏度應能符合我國相關法規標準所需 ( 食品中氯酸鹽 及亞氯酸鹽殘留濃度總和 1 ppm 以下 ) 。氯酸鹽及亞氯酸鹽應盡 可能做到可以分別定量。 7. 選擇蔬菜、水果等不同類型高風險產品至少 3 件 , 分別製作檢 量線 (Calibration Curve) 。每一條檢量線需有 5 個添加濃度點 , 每 一個濃度點進行 5 重複試驗 , 藉 3 以評估檢量線之線性及再現性。
  21. 21. 21 其實使用者不需要了解快檢法的細節與原理,也不需 要了解食藥署的徵求的計畫的細節 ( 除非您要研發相 關試劑 ) 但是使用上要知道幾件事情 1. 準確性 ( 以及偽陰性 / 偽陽性 ) 2. 偵測極限 與法規要求 ( 例如尖端醫的萊克多巴胺快篩片,可以 測到 2 ppb 以上。美國牛容許 10 ppb 。台灣牛不得使用 )
  22. 22. 22 False positive and false negative 檢測結果呈現偽陰性與偽陽性,可能造成 的問題 以愛滋病做比喻: * 偽陰性 ( 事實上是陽性 ) :患者以為沒事,繼續 ... * 偽陽性 ( 事實上是陰性 ) :患者以為自己得病 ... 以食安來說,誤判的結果可大可小,不同階段,也有不 同的應對方法。 例如北市某醫院團膳部門與廠商合約,使用雙氧水測試 進行豆乾驗收,一旦有陽性反應,馬上拒收。
  23. 23. 23 換個話題:流感快篩的準確性 -- 七成 故事 1 :某年假日阿原感冒發燒,到某醫院急診。 試劑自費 $500 , swab 取樣 ........ 結果陰性 故事 2 :半年前,阿原的寶貝感冒發燒,醫生說測一下 流感。阿原告訴醫生,我學微生物,儘管說明,我會儘 量配合醫生指示 ....... 醫師說流感準確性只有七成 .... 回到食安,目前多數人使用的快檢,都有一定的使用 經驗與口碑。但是遇到比較特殊或是高風險的情況,一 定要再三考量要使用傳統法還是快檢法?是否需要送外 檢? 勞安演講者常引用「墨菲定律」來告誡勞工。食品的環 境,也符合「墨菲定律」嗎?
  24. 24. 24 衛福部食藥署之食品簡易檢測 過氧化氫、皂黃、澱粉性殘留、脂肪性殘留等 ( 適用在哪些階段? ) 圖片來源:食藥署
  25. 25. 25 其他項目快檢片 如國內業者代理快檢片 圖片來源:日澤國際 https://www.nizawa-int.com.tw ▼ Fair use here
  26. 26. 26 水活性檢測 Source: http://www.cscscientific.com/moisture/ water-activity Source: https://www.metergroup.com/food ▼ Fair use here ▼ Fair use here
  27. 27. 27 水活性檢測 部份產品特性,可以使用控制水活性以降低微生 物可能造成的汙染或破壞品質。 步驟簡單,一般 5 分鐘內可以完成一個樣品的檢 測。 開機 測量標準品與校正 準備樣品 ( 均質化 ) 測量樣品
  28. 28. 28 食物或飲料之 pH Source: http://camblab.info/wp/index.php/how -can-i-measure-the-ph-of-food/ Source: https://ourdailybrine.com/how- to-test-the-ph-of-food-and- drink/ ▼ Fair use here ▼ Fair use here
  29. 29. 29 Source: https://www.instrumentchoice.com.au/instrument-choice/environment-meters/ph-meters- 2/0563-2062-testo-206-ph2-instrument-set-one-hand-ph-c-measuring-instrument-ph2-probe-head-for- semi-so Source: https://hannainst.com/hi99161-haccp-ph- meter-for-food-and-dairy.html 食物或飲料之 pH ▼ Fair use here ▼ Fair use here
  30. 30. 30 3M Petrifilm 微生物快檢 圖片來源: https://www.3m.com.tw ▼ Fair use here
  31. 31. 31 3M™ Petrifilm™ 大腸菌群快檢片 24 小時內提供確定的大腸菌群計數結果 3M™ Petrifilm™ 大腸桿菌 / 大腸菌群快檢片 24-48 小時內提供確定的大腸桿菌計數結果 3M™ Petrifilm™ 總生菌數快檢片 48 小時內提供總生菌計數結果 3M™ Petrifilm™ 快速總生菌數快檢片 24 小時的培養時間內提供計數的結果 ( 不包括粉狀乳 製品 ) 3M Petrifilm 微生物快檢 資料來源: https://www.3m.com.tw
  32. 32. 32 3M™ Petrifilm™ 飲用水酵母菌與黴菌快檢片 3-5 天內提供酵母菌和黴菌的計數結果 檢測瓶裝水中的酵母菌和黴菌 3M™ Clean-Trace™ ATP 冷光檢測儀 可快速產生結果 不受溫度影響,能提供一致性之結果 手持式生物性冷光檢測儀是用來測量三磷酸腺苷 (ATP) ,可紀錄檢測數據,以供日後分析。 3M Petrifilm 微生物快檢
  33. 33. 33 3M™ Petrifilm™ 沙門氏菌快檢片 3M™ Petrifilm™ 沙門氏菌確認片 快檢片提供推測性的陽性沙門氏菌檢測結果 確認片能輕易地加到快檢片上執行生化確認,可在 4 到 5 小時間產生結果 3M™ Petrifilm™ 金黃色葡萄球菌快檢片 24 小時內提供計金黃色葡萄球菌的計數結果 3M™ Petrifilm™ 金黃色葡萄球菌確認反應片 短短 22 小時內提供計數結果 3M Petrifilm 微生物快檢
  34. 34. 34 ATP 螢光法與衛生檢測 http://iychiang1809-ocw.blogspot.tw/2015/12/atp-atp-illumination-and- sanitation.html 黃麴毒素快檢法 http://iychiang1809-ocw.blogspot.tw/2014/05/blog-post.html 肉品磺胺藥物之殘留 http://iychiang1809-ocw.blogspot.tw/2015/07/smt.html 組織胺快檢法 操作組織胺快檢法,大概是阿原遇過比較複雜的操作。國內目前沒有直接的法 規規範。 使用 3M Petrifilm 檢測片測定菌數 http://iychiang1809-ocw.blogspot.tw/2014/01/3m-petrifilm-02.html 請參考阿原的教學影片及相關資料
  35. 35. 35 農藥快篩之優缺點 農藥殘毒快速檢驗法之優勢 1. 目前有機磷及氨基甲酸鹽類殺蟲劑之銷售生產量,仍占台灣殺蟲 劑用量的 46% 。 ( 有學者質疑,同樣是有機磷的農藥,不同農藥對 酵素有不同的敏感度,因此準確性是個問題 ) 2. 生化法的抑制率反映相同作用機制藥劑之總毒性。 ( 稍候說明此 缺點 ) 3. 檢驗速率快,殺蟲劑快篩僅需 10 分鐘,殺菌劑快篩約 4 小時可得知結果,可及時防堵高風險產品流通 4. 生化法技術與儀器門檻低於化學法,檢驗成本低。 ( 資料來源:台中市政府教育局,認識農藥殘留快篩檢驗法與本市學校食材安全品管機制 ) 官方文件提到,生化法每個測試成本只要 8 元,而化學法可能需要 9000 元,當然用途不同,但是對者來說,成本是很重要的考量 )
  36. 36. 36 農藥快篩之優缺點 農藥殘毒快速檢驗法之限制: 1. 無法檢測「非設定檢測標的」之其他類農藥殘留。 2. 無法研判作物上「個別藥劑」之殘留量。 3. 本法雖可檢出約 100 種殺蟲劑與 30 種殺菌劑,但目前市面上共 約 533 種農藥登記,單靠本法無法檢出全數農藥殘留結果,因此 會發生同一品項經農藥快篩結果符合後,若再送 310 項殘留農藥 檢測後,可能會發生檢出其他品項農藥殘留的問題。 ( 資料來源:台中市政府教育局,認識農藥殘留快篩檢驗法與本市學校食材安全品管機 制 ) 依法規,假設某蔬果可以使用多種有機磷的農藥,在果菜批發市場 可能會出現,使用生化法檢測發現超標,複檢仍超標,此時該怎麼 辦?
  37. 37. 37 台灣農產運銷系統自 1985 年開始, 採用以乙醯膽鹼酯酶檢定毒性之生化方法管制有機 磷及氨基甲酸鹽類農藥殘留。 至 2014 年止, 已輔導設置逾 380 處 工作站, 每年檢測 78 萬件以上蔬果樣本。 其中, 以台北市政府建 構之聯檢制度最為完善, 以酵素抑制率 45% 為標準, 超標蔬果立 即停止拍賣並銷毀, 同時採樣送交衛生局以化學分析法鑑定殘留農 藥之種類及濃度, 若違反農藥殘留容許量規定則依食品衛生管理法 之規定進行處罰。 -------→ 萬一經過化學法確認,發現個別農藥都符合殘留標準,不就 錯殺? ( 但是生化法測量的加總,就是超標! )
  38. 38. 38 生化與化學聯檢系統所篩選之「超標樣本」具下列特質: (1) 均含有機磷或氨基甲酸鹽類之殘留,確認率超過 95% (2) 平均含 3 種以上農藥,其中殺蟲劑佔 2/3 、殺菌劑佔 1/3 ,且抗膽鹼農藥超過 1 種而有 CMG 的問題,以個別「容 許量」評估安全性會有低估風險之可能。 (3) 有五成樣本違反食品衛生管理法之農藥安全容許量規定。 就「生化法超標」與「容許量違規」之相關性分析結果,以 檢出農藥之「數」與「量」進行比較,違規之 259 件樣本較 未違規之 295 件高且有明顯之區隔。而全部超標樣本中有 47% 違規,其比率較 1996 年風險評估之 61% 為低。 所以各位在公司操作農藥快檢法時,心中要有這樣的數據。 但是反過來看,有沒有化學法確認超標,但是生化法合格的 研究報告?
  39. 39. 39 阿原的夢想 大學育成中心 + 社會企業 + 在地業者 + 消費者 1. 檢驗 2. 諮詢 3. 教育推廣 大學實驗室 + 行動檢驗車 Image: https://openclipart.org/detail/293868/camper-van Image: https://openclipart.org/detail/264453/chemist-making-same- really-strong-stuff-wearing-only-flipflops

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