瘦肉精残留的检测系统和方法与流程

1.本发明涉及瘦肉精检测，特别涉及瘦肉精残留的检测系统和方法。


背景技术：

2.瘦肉精是一类药物的统称，任何能够抑制动物脂肪生成，促进瘦肉生长的物质都可以称为瘦肉精。能够实现此类功能的物质主要是一类叫做β-受体激动剂(也称β-兴奋剂)的药物，较常见的有克仑特罗、沙丁胺醇、莱克多巴胺、西马特罗和特布他林等，这一类瘦肉精，进入牲畜体内后能够改变养分的代谢途径，促进动物肌肉生长，尤其是促进骨骼肌蛋白质的合成，加速脂肪的转化和分解，提高牲畜的瘦肉率。
3.近年来，因食用被瘦肉精污染的食物导致中毒的事件屡有发生，且后果极其严重，引起了世界各国的高度重视。为了保证畜产品质量安全，保护人类健康，许多国家都禁止在食源性动物的生产中使用盐酸克伦特罗，美国食品与药品监督管理局(fda)将肉品中的盐酸克伦特罗残留作为必检项目，欧盟也严禁在饲料中添加瘦肉精类药物。我国虽然于2000年提出禁止使用瘦肉精类药物，但在畜牧业生产中瘦肉精的使用仍屡禁不止。
4.现有技术中，检测瘦肉精的方法为：
5.1.检测动物尿液。对于猪尿，多采用酶联免疫法或金标试纸法筛选，但是存在假阳性问题，并且直接采集猪尿检测的方法存在药物残留周期短的问题，难以实现对药物残留情况的实时跟踪和监测。
6.2.检测动物肌肉组织，国际上通用检测方法是色谱法，包含了高效液相色谱法(hplc)、气相色谱-质谱联用法(gc-ms)、液相-质谱联用(lc-ms)、薄层色谱法和气相色谱-傅里叶红外联用法等。但由于色谱法对仪器设备、操作人员的要求较高，耗时较长，在检测过程中往往是作为确认检验方法。


技术实现要素：

7.为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种瘦肉精残留的检测系统。
8.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
9.瘦肉精残留的检测系统，所述瘦肉精残留的检测系统包括支架和质谱仪，所述质谱仪设置在所述支架上；所述瘦肉精残留的检测系统还包括：
10.预处理装置，所述预处理装置包括清洗单元、剪切单元和研磨单元，所述清洗单元用于清洗采集的动物毛，所述剪切单元用于剪短清洗后读取动物毛，所述研磨单元用于研磨剪短后的动物毛；
11.进样装置，所述进样装置包括，
12.第一导轨，所述第一导轨设置在所述支架上，所述第一导轨包括连接的第一部分和第二部分，所述第二部分倾斜向下；
13.第二导轨和第一承载件，所述第二导轨设置在所述支架上，所述第一承载件设置在所述第二导轨上；
14.滑动件和转动轴，所述滑动件设置在所述第一导轨上，并与所述转动轴连接，所述转动轴可转动地设置在所述第一承载件上，所述滑动件的中心轴线和所述转动轴的中心轴线平行设置，且不共线；
15.第一平移装置，所述第一平移装置固定在所述支架上，用于驱动所述第一承载件正向和反向移动；
16.第二平移装置和稀释单元，所述第二平移装置设置在所述支架上，用于驱动所述稀释单元正向和反向移动，所述稀释单元的移动方向和所述第一承载件的移动方向间的夹角是锐角或直角；
17.第二承载件和第三平移装置，所述第二承载件与所述转动轴固定连接，所述第三平移装置设置所述第二承载件上，用于驱动毛细针正向和反向移动；当所述滑动件从所述第一部分移动到第二部分工作点，所述毛细针跟随所述转动轴旋转，由竖直状态旋转到水平状态。
18.本发明的另一目的在于提供了应用上述瘦肉精残留的检测系统的瘦肉精残留的检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
19.瘦肉精残留的检测方法，所述瘦肉精残留的检测方法包括清洗阶段、剪短阶段、研磨阶段、自动进样阶段和检测阶段；
20.所述清洗阶段为，使用含有表面活性剂的去离子水溶液和/或有机溶剂清洗动物毛；
21.所述剪切阶段为，使用剪切单元将清洗后的动物毛剪成0.1～3厘米的段；
22.所述研磨阶段为，将剪短的动物毛研磨和离心，上清液备用；
23.所述自动进样阶段包括以下步骤：
24.(a1)第一平移装置驱动第一承载件平移，滑动件处于第一导轨的第一部分内，毛细针处于竖直状态；
25.所述毛细针连接转动轴，所述转动轴可转动地设置在所述第一承载件上，并与所述滑动件固定连接，所述滑动件的中心轴线和所述转动轴的中心轴线平行设置，且不共线；
26.(a2)第二平移装置驱动稀释单元，使得所述稀释单元处于毛细针的下侧；
27.(a3)第三平移装置驱动毛细针竖直下移，所述毛细针进入稀释单元，获取检测液；
28.(a4)所述第三平移装置驱动毛细针竖直上移，所述毛细针脱离稀释单元；
29.(a5)第一平移装置驱动所述第一承载件平移，所述滑动件进入倾斜设置的第一导轨的第二部分内并下降；
30.在下降过程中，所述毛细针绕着所述转动轴旋转；
31.(a6)所述滑动件移动到所述第二部分的工作点，所述毛细针处于水平状态。
32.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
33.1.通过湿法研磨的方式处理剪短后的动物毛，能够快速、简单、高通量地制得所需动物毛的样本提取液；
34.2.前处理中仅采用清洗、剪短和研磨，这种处理方式无需超声仪、吹扫仪等仪器和消解液，降低了成本；
35.3.利用第一平移装置、第二平移装置、第三平移装置以及转动装置(滑动件、第一导轨、转动轴、第一承载件和第二导轨组成)，实现了毛细针的相对三维移动，如毛细针上
下、左右平移和旋转，以及稀释单元的前后平移，使得固体样品的稀释、进样(包括取样)均自动化进行，无需人工介入，提高了工作效率，也降低了对操作人员的专业素质要求。
附图说明
36.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
37.图1是根据本发明实施例的瘦肉精残留的检测系统的结构示意图；
38.图2是根据本发明实施例的进样装置的结构示意图；
39.图3是根据本发明实施例的进样装置的局部结构示意图；
40.图4是根据本发明实施例的基于自动进样的质谱分析方法的流程图；
41.图5是根据本发明实施例的进样装置的耗材更换状态示意图
42.图6是根据本发明实施例的进样装置的取样状态示意图
43.图7是根据本发明实施例的进样装置的进样状态示意图
具体实施方式
44.图1-7和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
45.实施例1：
46.图1示意性地给出了本发明实施例1的瘦肉精残留的检测系统的结构图，如图1所示，所述瘦肉精残留的检测系统包括：
47.预处理装置，所述预处理装置包括清洗单元、剪切单元和研磨单元，所述清洗单元用于清洗采集的动物毛，所述剪切单元用于剪短清洗后读取动物毛，所述研磨单元用于研磨剪短后的动物毛；
48.进样装置，如图2所示，所述进样装置包括，
49.支架11，质谱仪61设置在所述支架11上；
50.第一导轨21，所述第一导轨21设置在所述支架11上，所述第一导轨21包括连接的第一部分和第二部分，所述第二部分倾斜向下；
51.第二导轨22和第一承载件31，所述第二导轨22设置在所述支架11上，所述第一承载件31设置在所述第二导轨22上；
52.滑动件81和转动轴82，所述滑动件81设置在所述第一导轨21上，并与所述转动轴82连接，如图3所示，所述转动轴82可转动地设置在所述第一承载件31上，所述滑动件81的中心轴线和所述转动轴82的中心轴线平行设置，且不共线，使得当滑动件81在所述第二部分内滑动时，驱动转动轴82发生旋转；
53.第一平移装置41，所述第一平移装置41固定在所述支架11上，用于驱动所述第一承载件41正向和反向移动，如左右平移，通过第一承载件41的平移拖动滑动件81在第一导
轨21内移动，进而驱动转动轴82旋转；
54.第二平移装置42和稀释单元71，所述第二平移装置42设置在所述支架11上，用于驱动所述稀释单元71正向和反向移动，如前后平移，所述稀释单元71的移动方向和所述第一承载件31的移动方向间的夹角是锐角或直角；
55.第二承载件32和第三平移装置43，所述第二承载件32与所述转动轴82固定连接，所述第三平移装置43设置所述第二承载件32上，用于驱动离子源51(包括毛细针)正向和反向移动；当所述滑动件81从所述第一部分移动到第二部分工作点，所述毛细针跟随所述转动轴82旋转，由(滑动件81处于第一部分时)竖直状态旋转到(滑动件81处于工作点时)水平状态。
56.为了确保毛细针从竖直状态旋转到水平状态，进一步地，所述滑动件81、转动轴82和第一导轨21满足：
57.h＝l(sinθ+cosθ)，h是所述第一部分和所述工作点间的高度差，l是所述滑动件81的中心轴线和所述转动轴82的中心轴线间的距离，θ是当所述滑动件81处于所述第一部分时，所述滑动件81的中心轴线和所述转动轴82的中心轴线间的连线和竖直方向的夹角。
58.为了使毛细针的端部与质谱进样口对应，进一步地，所述第一导轨21还包括：
59.第三部分，所述第三部分、第二导轨22和第一部分分别水平设置，所述第三部分、第二部分和第一部分依次连接。
60.为了确保稀释单元71直线移动，适应毛细针插入稀释单元71内，进一步地，所述瘦肉精残留的检测系统还包括：
61.第三导轨23，所述稀释单元71设置在所述第三导轨23上；
62.第四导轨24，所述第四导轨24设置在所述第二承载件32上，毛细针设置在所述第四导轨24上，所述第三平移装置43用于驱动离子源51沿着所述第四导轨24正向和反向移动；
63.第三承载件90，所述第三承载件包括第四部分91、第五部分92和第六部分93，所述毛细针设置在所述第四部分91上，所述第五部分92设置在第四导轨24上，所述第三平移装置43用于驱动所述第六部分93正向和反向移动。
64.为了提高分析准确度，进一步地，所述毛细针包括沿着平行于所述第一平移装置41平移方向设置的蘸样针52和取样针53，所述稀释单元71包括第一容器和第二容器。
65.本发明实施例的瘦肉精残留的检测方法，所述瘦肉精残留的检测方法包括清洗阶段、剪切阶段、研磨阶段、自动进样阶段和检测阶段；
66.所述清洗阶段为，使用含有表面活性剂的去离子水溶液和/或有机溶剂清洗动物毛；
67.所述剪切阶段为，使用剪切单元将清洗后的动物毛剪成0.1～3厘米的段；
68.所述研磨阶段为，将剪短的动物毛研磨和离心，上清液备用；
69.如图4所示，所述自动进样阶段包括以下步骤：
70.(a1)第一平移装置41驱动第一承载件31左右平移，滑动件81处于第一导轨21的第一部分内，毛细针处于竖直状态；
71.所述毛细针连接转动轴82，所述转动轴82可转动地设置在所述第一承载件31上，并与所述滑动件81固定连接，所述滑动件81的中心轴线和所述转动轴82的中心轴线平行设
置，且不共线；
72.(a2)第二平移装置42驱动稀释单元71向前或向后平移，使得所述稀释单元71处于毛细针的下侧；
73.(a3)第三平移装置43驱动毛细针竖直下移，所述毛细针进入稀释单元71，获取检测液，如图6所示；
74.(a4)所述第三平移装置43驱动毛细针竖直上移，所述毛细针脱离稀释单元71；
75.(a5)第一平移装置41驱动所述第一承载件31平移，所述滑动件81进入倾斜设置的第一导轨21的第二部分内并下降；
76.在下降过程中，所述毛细针绕着所述转动轴82旋转；
77.(a6)所述滑动件81移动到所述第二部分的工作点，所述毛细针处于水平状态，如图7所示。
78.为了确保毛细针能从竖直状态旋转到水平状态，进一步地，所述滑动件81、转动轴82和第一导轨21满足：
79.h＝l(sinθ+cosθ)，h是所述第一部分和所述工作点间的高度差，l是所述滑动件81的中心轴线和所述转动轴82的中心轴线间的距离，θ是当所述滑动件81处于所述第一部分时，所述滑动件81的中心轴线和所述转动轴82的中心轴线间的连线和竖直方向的夹角。
80.为了使处于水平状态的毛细针的端部与质谱进样口对应，进一步地，所述自动进样阶段还包括以下步骤：
81.(a7)第一平移装置41驱动所述第一承载件31平移，所述滑动件81进入第一导轨21的第三部分，所述毛细针水平地平移，直到与所述质谱仪61的进样口对应。
82.为了提高分析准确度，进一步地，所述自动进样阶段还包括处于步骤(a2)和步骤(a3)间的步骤：
83.第三平移装置43驱动毛细针竖直下移，所述毛细针包括蘸样针和取样针，所述蘸样针52进入稀释单元71内的稀释液容器内，蘸样针52上的固体样品溶解在稀释液内；
84.第三平移装置43驱动毛细针竖直上移，第二平移装置42驱动稀释单元71平移，使得所述稀释液容器处于所述取样针53的下侧；
85.在步骤(a3)-(a6)中，毛细针是取样针53。
86.实施例2：
87.根据本发明实施例1的瘦肉精残留的检测系统和方法在猪毛检测中的应用例。
88.在本应用例中，剪切单元采用专利cn 2021105243692中的装置；
89.如图2所示，第一导轨21采用导槽，设置在支架11上，包括连接的依次连接的第一部分、第二部分和第三部分，第一部分和第三部分均为直线状，水平设置，且第一部分的位置高于第三部分，所述第二部分倾斜向下；滑动件81采用轴承，适于在导槽内滑动；
90.第二导轨22呈直线状，水平地设置在支架11上，且处于第三部分的下侧，第一承载件31设置在第二导轨22上；第一平移装置41采用电动螺杆，固定在所述支架11上，用于驱动所述第一承载件31在第二导轨22上正向和反向移动，即左右平移；
91.第三导轨23采用直线导轨，固定在支架11上，稀释单元71设置在第三导轨23上；第二平移装置42采用电动螺杆，设置在支架11上，用于驱动稀释单元71在第三导轨23上正向和反向移动，即前后平移，所述稀释单元71的移动方向(第三导轨23延伸方向)和所述第一
承载件31的移动方向间的夹角是直角；稀释单元71包括前后设置的第一容器和第二容器；
92.如图3所示，转动轴82可转动地设置在第一承载件31上，并与滑动件81固定连接，转动轴82垂直于第一导轨21；滑动件81的中心轴线和转动轴82的中心轴线平行设置，且不共线，使得当滑动件81在第二部分内滑动时，驱动转动轴82发生旋转；当第一平移装置41驱动第一承载件31平移时，转动轴82在水平方向的移动轨迹呈直线状，且在高度上处于第一部分和第三部分之间；
93.第二承载件32与转动轴82固定连接，第四导轨24呈直线状，设置在第二承载件32上，与转动轴82间的夹角是直角；第三承载件90包括第四部分91、第五部分92和第六部分93，离子源51设置在所述第四部分91上，所述第五部分92设置在第四导轨24上，所述第三平移装置43采用电动螺杆，用于驱动所述第六部分93正向和反向移动，也即第五部分92在第四导轨24上平移，进而驱动离子源51平移；离子源51包括蘸样针52和取样针53；
94.所述滑动件81、转动轴82和第一导轨21满足：h＝l(sinθ+cosθ)，h是所述第一部分和所述工作点间的高度差，l是所述滑动件81的中心轴线和所述转动轴82的中心轴线间的距离，θ是当所述滑动件81处于所述第一部分时，所述滑动件81的中心轴线和所述转动轴82的中心轴线间的连线和竖直方向的夹角，如零、锐角，本实施例的夹角为零；当所述滑动件81从所述第一部分移动到第二部分工作点，所述毛细针跟随所述转动轴82旋转，由(滑动件81处于第一部分时)竖直状态旋转到(滑动件81处于工作点时)水平状态。
95.本发明实施例的瘦肉精残留的检测方法，所述瘦肉精残留的检测方法包括：
96.清洗阶段，所述清洗阶段为：
97.使用含有表面活性剂的去离子水溶液对猪毛进行第一次洗涤，所述表面活性剂的体积百分比用量为0.5～5％，所述表面活性剂至少包含十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠；
98.之后使用有机溶剂对经过第一次洗涤的猪毛进行第二次洗涤，所述的有机溶剂为以下有机试剂的一种或多种：丙酮、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈或乙酸乙酯；
99.剪切阶段，使用剪切单元自动化地剪短清洗后的猪毛，剪成0.1～3厘米的小段；
100.研磨阶段，所述研磨阶段为：
101.将剪短的猪毛置入装有1～10粒研磨珠的研磨管中；所用的猪毛量为15～35mg，所用的研磨珠可以为氧化锆或不锈钢材质，所用的研磨管可以为不锈钢或一定强度的聚合物材质；
102.加入0.1～1ml研磨液，置入研磨仪中以20～100hz的频率下研磨1～30分钟。所述研磨液为以下溶液的一种或多种的混合物：水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、丙醇；
103.在转速5000～15000rpm下离心1～10分钟后，吸取上清液至另一离心管待检测；
104.离子源的蘸样针52针尖伸入离心管中提取液液面1～10毫米，伸入液面后停留0.2～2秒；
105.自动进样阶段，如图4所示，所述自动进样阶段包括以下步骤：
106.(a0)第一平移装置41驱动第一承载件31平移，滑动件81处于第一导轨21的第一部分内的一端，此时第四部分91伸出到支架11外，蘸有液态样品的离子源51(具体是蘸样针52)通过人工固定在第四部分91上，如图5所示；
107.(a1)第一平移装置41驱动第一承载件31在第二导轨22上向右平移，滑动件81处于
第一导轨21的第一部分内，蘸样针52和取样针53均处于竖直状态，直到离子源51处于稀释单元71的上侧；
108.(a2)第二平移装置42驱动稀释单元71向前或向后平移，使得第一容器处于蘸样针52的正下侧；
109.(b1)第三平移装置43驱动离子源51竖直下移，蘸样针52进入第一容器内，蘸样针52上的固体样品溶解在稀释液内；
110.第三平移装置43驱动离子源51竖直上移，第二平移装置42驱动稀释单元71平移，使得第二容器处于所述蘸样针52的正下侧；
111.第三平移装置43驱动离子源51竖直下移，蘸样针52进入第二容器内，蘸样针52上尚未全部容器的固体样品溶解在稀释液内，第二容器内样品浓度低于第一容器；
112.第三平移装置43驱动离子源51竖直上移，第二平移装置42驱动稀释单元71平移，使得第二容器处于取样针53的正下侧；
113.(a3)第三平移装置43驱动取样针53竖直下移，所述取样针53进入第二容器内，获取检测液，如图6所示；
114.(a4)所述第三平移装置43驱动取样针53竖直上移，所述取样针53脱离稀释单元71；
115.(a5)第一平移装置41驱动所述第一承载件31向右平移，所述滑动件81进入倾斜设置的第一导轨21的第二部分内并下降；
116.在下降过程中，所述取样针53(离子源51)绕着所述转动轴81旋转；
117.(a6)所述滑动件81移动到所述第二部分的工作点，也即第二部分的最低点，所述取样针53处于水平状态；
118.(a7)第一平移装置41驱动所述第一承载件31向右平移，所述滑动件81进入第一导轨21的第三部分，所述取样针53水平地平移，直到与所述质谱仪61的进样口对应，取样针53的针尖与质谱仪进样口的距离为2～10毫米，如图7所示；
119.在检测阶段中，施加于取样针53电极上的电压为1～5kv，离子源51放电，取样针53上的液体雾化，离子进入质谱仪61进样口；质谱仪在运行过程中所设置的参数为：传输电压：85
±
20v；漏斗前电压：80
±
20v；漏斗后电压：12
±
20v；前聚焦透镜电压：9
±
10v；导引偏置电压：6.6
±
10v；后出口透镜电压：6.5.
±
10v；离子阱偏置电压：4
±
10v；后端盖电压：90
±
20v；进样口温度：200
±
50℃；
120.质谱仪内的质谱分析数据模型是通过添加内标物建立标准曲线或外标法建立标准曲线，具体包括：在空白毛发中添加瘦肉精标准品，经前处理后进行质谱检测获得标准数据，对标准数据进行汇总后构建处质谱分析数据模型。所述定性分析为参照质谱分析数据模型，对比待测样本中目标物的离子信息、离子比例进行定性，从而获得猪毛中是否有瘦肉精；
121.质谱仪61输出结果，若结果达不到要求，则：
122.第一平移装置41驱动第一承载件31向左平移，直到离子源51处于稀释单元71的上侧，此时取样针53竖直；
123.第二平移装置42驱动稀释单元71平移，使得第一容器处于取样针53的正下侧；
124.执行步骤(a3)-(a7)，之后进入检测阶段。