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伊莱莎:树立净化柱民族品牌 助力二噁英污染检测

2021-7-16 14:17

  ——伊莱莎系列报道之二

  分析测试百科网讯 二噁英是一类毒性极强的环境污染物,严重危害人体健康和环境安全。国家对环境及食品中二噁英污染监管和排查力度逐年加大。二噁英前处理是检测环节中最大难点,根据国家标准和环境行业标准,在上机检测前,样本提取液需要净化柱纯化,以满足pg级的限量要求。二噁英检测的前处理净化柱曾长期依赖进口,存在货期长、价格高、试剂用量大、技术服务不及时等问题,严重影响国家对二噁英污染的监管力度和有效控制。因此,二噁英检测设备和耗材的国产化势在必行,在市场导向下,伊莱莎从先期代理国外产品逐步转向自主研发,先后向市场推出了D/F系列二噁英净化系统,在政府机关、高校、科研单位及第三方检测机构成功应用。近日,分析测试百科网采访了河北伊莱莎生物技术有限公司总经理兼技术总监刘建龙先生,请他为我们介绍了伊莱莎在二噁英净化柱方面的技术突破及市场应用情况。

二噁英:严重的社会危害 国家重点监管的污染物

  二噁英的毒性及社会危害

  二噁英(Dioxin)通常指具有相似结构和理化特性的一组多氯取代的平面芳烃类化合物,属氯代含氧三环芳烃类化合物,包括75种多氯代二苯并-对-二噁英(PCDDs)和135种多氯代二苯并呋喃(PCDFS)。最为重视和研究最为充分的有毒二噁英为2 位、3位、7 位、8 位被氯原子取代的17 种同系物异构体单体(即通常所指的二噁英类),其中,2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二噁英(2,3,7,8-TCDD)是目前所有已知化合物中毒性最强的二噁英单体,具有极强的致癌性和极低剂量的环境内分泌干扰作用等多种毒性作用,其毒性相当于人们熟知的氰化物的130倍、砒霜的900倍,因此被称为“世纪之毒”。二噁英在自然界和人体的半衰期长达几年甚至更长,属于持久性有机污染物(POPs),极易在环境或动物机体内富集,通过在食物链中迁移,最后在食物链金字塔顶端的人类体内积累,危害人类健康及生命安全。

  2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二噁英的化学结构式

  二噁英类的毒性常用毒性当量因子(TEF)来评价其对机体健康影响的潜在效应,即各二噁英类同类物与 2,3,7,8-TCDD对 Ah 受体的亲和性能之比。二噁英类的混合物中,可能某一种含量高而毒性低的化合物对毒性的贡献并不高,而含量少的,如2,3,7,8-TCDD对毒性的贡献却很高,这就需要通过毒性当量因子来做换算。

    注:摘自《HJ 916-2011 环境二噁英类监测技术规范》

  二噁英的污染来源和检测方法

  二噁英并非人为主观生产的,但是却由人类活动产生的,主要包括含氯或含酚(苯)化合物高温燃烧(700~800℃)和各种工业生产的副产物,含氯农药、木材防腐剂和防止血吸虫使用氯酚类造成的蒸发,垃圾焚烧及火葬场的排放,炼钢,落叶剂的使用、杀虫剂的制备,纸张的漂白,汽车尾气甚至火灾等都是环境中二噁英的主要来源。我国曾用作对付血吸虫病的灭钉螺药物(主要成分五氯酚钠)的生产过程中有二噁英副产品生成,最终致使二噁英进入环境。五氯酚钠作为首选的灭钉螺化学药物在我国使用了几十年,每年的喷洒量有几千万吨,这势必造成二噁英在局部区域的积累。当农兽药残留等人为因素造成的食品安全问题一旦得到有效控制,那么人类面临的下一个问题必然是环境污染物。

   二噁英在环境或食品的分布情况主要有个几方面:污染源附近的土壤、大气;乳制品、肉类、鱼类、贝壳类等脂肪含量高的食品;掺杂脂肪的混合饲料;血清等生物样本。

  二噁英的主要特点

  虽然目前我国缺乏有说服力的二噁英污染环境数据,但我国在血液、母乳和湖泊底泥中都检出了二噁英,尽管浓度水平较低,但也说明了二噁英在我国环境中的存在。我国2008年8月1日起施行的《国家危险废物名录》列出的49类危险废物中,至少有13类与二噁英直接有关或者在使用过程中可能产生二噁英。所以,未来几年甚至十几年内,开展二噁英污染调查和控制研究都是非常重要的。

  早在上世纪90年代,美国已经完成了二噁英从生物到化学检测方法的建立,而我国在这方面起步较晚。二噁英的检测方法主要包括CALUX检测法、免疫学方法、同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨率质谱法(HRGC/HRMS,又称磁质谱检测)、大气压气相-串联质谱(APGC-MS/MS)等四种检测方法。其中CALUX检测法、免疫学方法属于美国EPA 认可的生物学筛查方法;而美国环境总署颁布的EPA 1613 [EPA 1613 Tetra-through Octa-Chlorinated Dioxins and Furans by Isotope Dilution HRGC/HRMS COMMISION REGULATION(EU)2017/644 laying down methods of sampling and analysis for the control of levels of dioxins, dioxins-like PCBs and non-dioxin-like PCBs in certain foodstuffs]作为二噁英检测的金标准,认可的是价格高昂的HRGC/HRMS方法;欧盟已经认可了APGC-MS/MS的检测方法,而且中国也有望对该技术认可,这将有利于更多的检测量和更广泛的环境监测布局。

  相当长的时间里,二噁英检测仪器和耗材基本都被国外垄断。国内二噁英相关的检测标准指定的方法目前只限于HRGC/HRMS,方法检测限满足0.1pg/g,检测对象包括水质、环境空气和废气、固废、土壤、饲料、食品(乳制品、肉、水产、蛋、油)及生物制品(血清)等。二噁英检测的最大难点是前处理,需要一个繁琐的待测物净化分离过程以满足低浓度检测限量的需求,而使用净化柱可以极大的简化样本前处理过程,但长期以来,我国二噁英检测仪器、净化设备及耗材主要依靠国外进口,进口净化柱等耗材存在价格高、货期长、技术服务不及时并具有垄断性,不利于国家对二噁英污染的监管和有效控制。此外,HRGC/HRM价格昂贵,加上负压等基建条件,建设二噁英检测标准实验室价格大约在1200万左右,如果使用进口的净化柱等耗材,那么维持实验室运转的资金将是个不菲的数目,这势必极大的限制了二噁英的检测量。目前,全国具有二噁英检测能力和资质的实验室有110家左右,但还远远不能满足检测和监管的需要。因此,推动产品国产化对我国二噁英检测和控制是至关重要的一环。

伊莱莎:打破垄断 做中国人自己的二噁英净化产品

  刘建龙与二噁英检测产品的结缘,可以追溯到2004年。彼时,刘建龙正在做beacon ELISA试剂盒的国内独家代理,有机会接触到了美国一家名为Cape Technology的公司,这是一家专注做二噁英净化柱的公司,创办者是毕业于加州大学伯克利分校的博士,而他的导师则是专门从事二噁英等环境污染物研究的美国科学院院士。其时,国内能做二噁英检测的单位不足10家,检测能力还很有限,但如果一个样品送到国外检测,费用则需要十几万。这段经历和见闻,为刘建龙树立了做中国人自己的二噁英检测装置和耗材的最初理想。并且在过去的十多年,逐步把理想变为现实。

  2009年,刘建龙作为任务负责人参与了由中科院牵头的科技部“863”项目《焚烧烟气二噁英检测及风险评估技术》的子课题《二噁英生物筛选方法的开发》,建立了二噁英的生物学筛查方法,其时,伊莱莎的公司名称还是涿州市恒通达科贸有限公司,正开始将ELISA技术应用于环境及农业毒物检测。基于这些工作基础,刘建龙后来参与起草了重庆地标《DB 50/T427-2012 土壤、沉积物和固体废物 二噁英类的筛查 酶联免疫法》,该标准是国内二噁英生物检测的唯一标准。

  基于前期的技术及资源的积累,顺应国家推动产品国有化的市场导向,加上多年来做中国人自己的二噁英检测产品的信念,使得伊莱莎的决策者从公司的技术基础和业务范围出发,投入大量资金用于二噁英净化柱的研发,在二噁英检测领域率先树立起“凯斯科”这一民族品牌。

  正如前边所述,二噁英检测需要一个复杂的前处理过程,高性能的净化柱可以简化前处理过程并极大的保证了检测的准确性。二噁英净化柱本质就是一种固相萃取柱,活性炭是最为关键的填料。二噁英净化柱在有二噁英检测资质的政府机构、高校科研单位和第三方检测领域需求较多,而且从市场趋势来说,这种需求的增速会非常快,但对技术要求很高,竞争很激烈。

  从满足客户体验的角度,伊莱莎的产品是分为几个层级的。第三方检测公司对产品的要求是结果准确、价格便宜、节省劳动力,因此伊莱莎推出了D系列二噁英净化柱及装置,多层复合硅胶柱+活性炭,低成本、产品质量稳定、溶剂使用量小,加上全新的 FAST-CLEANER F12 Dioxins & PCBs半自动净化分离系统,可在 50 分钟内完成样品中二噁英、多氯联苯和多溴联苯醚的分离;采用多通道技术,最多可同时处理 12 个样品。满足食品、饲料、环境等各种样品基质的检测。该产品曾应用于肿瘤医院的流行病学调查项目,确定血清中的二噁英与肿瘤患病之间的关系。

  D系列二噁英净化柱及装置(产品组成:多层复合硅胶柱、活性炭柱和F-12加压装置)

  为满足不同客户的不同检测需求,伊莱莎还开发了F系列的净化柱,包括FM和FA。FA主要满足全自动检测,产品组成包括复合硅胶柱、氧化铝柱和活性炭柱。而FM是满足半自动检测的,产品组成包括:酸性硅胶柱、碱性硅胶柱和活性炭柱及配套的净化装置。

                                                                                                     FM柱净化装置

  

FA二噁英净化柱

  净化柱的国产化,可以极大的降低检测成本。目前市场容量大约有20万支/年,伊莱莎自主开发的净化柱完全可以满足市场供应。

  刘建龙介绍说,二噁英净化柱国产化首先可以降低客户的成本;与国外产品比,在产品质量和使用方法上不打折扣,同时带给客户好的使用体验。目前伊莱莎在二噁英净化柱的销售上,包括分销商和直销,对于耗材使用量大的客户,会直接送净化装置。

  最后,刘建龙希望通过分析测试百科网表达一个愿景:“我们中国人有了自主研发的二噁英净化柱,有中国的应用场景及潜在的巨大市场需求,未来我们应该做一套从材料、体积等多方面更新的装置,使得检测变得更加便捷、效率更高、更加人性化。并利用国内各大技术平台将二噁英检测整个流程完全实现国产化。”

  伊莱莎简介

  河北伊莱莎生物技术有限公司成立于2007年,是专业提供食品安全检测解决方案的优质服务商,公司一直致力于“品质·创新·服务”的宗旨,并已通过IS09001:2015质量管理体系认证,为国内客户提供值得信赖的食品安全检测产品与服务。公司专注于酶联免疫试剂盒、免疫亲和柱、快速检测试纸条、MRT快速检测系统和相关仪器设备的研发、生产与销售,并拥有自主知识产权的二噁英相关检测产品,同时提供标准品、质控品、复杂样品检测方法开发及技术服务的一家高新技术企业。现已获得多项国家发明及实用新型专利授权。公司研发团队在免疫检测技术领域达到了国际先进水平,与国内大型检测机构开展战略合作。公司以科技为先导、以引领行业进步为己任、以创国际知名品牌为目标;始终坚持为国内外用户提供优质产品、领先技术以及优质完善的服务,在创新发展食品安全领域中开创出一片广阔的天地。