植物消解仪

近年来，武汉植物园分子生物学以及理化仪器逐渐趋于饱和或者已经更新换代结束， 无论从事分子生物学研究或者从事育种等研究，最终都离不开对植物光合等生长生理上的研究以及植物土壤营养盐的测定。为了进一步加强和与用户之间的技术交流与沟通，我公司携手汉莎科技集团定于2018年2月1日在中国科学院武汉植物园召开学术交流会，介绍生理生态仪器以及连续流动分析仪，全自动间断化学分析仪等理化分析仪器及全自动消解仪等样品前处理设备在植物研究中的应用。时间内容主讲人13：30-14：00签到14:00-15:00汉莎科仪生理生态仪器在研究中的应用及介绍姚广15:00-15:15有奖问答15:15:15:30休息15:30-16:30AMS & alliance理化分析仪器及Questron样品前处理设备在植物科学研究中的应用及介绍张晓君16:30-16:50有奖问答交流会时间：2018.02.01（星期四）下午14:00-17:00交流会地点：武汉植物园光谷园区行政楼2008会议室关于全自动间断化学分析仪自动取样器+ 自动稀释器+ 反应控制器+ 比色计+工作站全自动间断化学分析仪沿用经典的比色法，并借助最新机器人技术，其自动取样针可将试剂和样品精确地加入比色杯中，待反应完成，再通过高精度双光束数字检测器直接测量生成颜色物质的吸光度，以此确定待测样品的浓度。对于不同的常规测量参数，无需购买或更换模块，Smartchem 仪器可以自动进行方法切用户只需要编排测试顺序，选择好相应方法，并装载对应的试剂和样品，然后进入仪器自动测量模式，便可一次进行多参数测量。土壤及植物应用：氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、硼、钙、磷酸盐、氯化物、总氮、总磷、镁、赖氨酸、尿素关于连续流动化学分析仪连续流动分析仪（CFA）是将比色分析自动化的一种分析测试系统。样品溶液泵入分析模块后可以自动进行样品前处理如消解，蒸馏，透析，萃取，前处理过的样品溶液被均匀的小气泡分割成连续的片段，再将试剂以特定的比例和顺序加入到每个片段的样品中，然后边流动，边混合，边反应，最后生成颜色物质通过比色计检测吸光度，得到相应的峰值电信号，再通过与标准曲线比较自动计算得到相应的浓度。土壤植物应用：实现土壤，植物，化肥中多种检测项目的自动分析，广泛应用于各高校农科院，林科院；农产品检测站；肥料检测站；粮油检测站等，符合GB或行业标准测量参数：总氮、总凯氏氮、铵态氮、总磷、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、钾、氯化物、硅酸盐、硫酸盐、生物量、硼、CEC、碳酸盐、碳、电导率、铜、铁、苯酚、钙、镁、锰、钼、铝、锌关于全自动消解仪Questron全自动样品消解仪在电热消化炉的基础上集成了全塑通风橱、酸液添加以及液位传感定容模块组件，并配备了符合流体力学的排酸系统和PC软件，可一站式完成消解样品时的酸液添加、消解、赶酸、冷却、定容、混匀和转移等操作。应用领域：适用于土壤、水、固废、食品、药品、海产品、谷物等多种样品的消解处理；适用于ICP、AAS、AFS、连续流动分析仪、全自动间断化学分析仪等检测设备的样品预处理工作关于一正科技：一正科技代理产品主要包括：荷兰Chemtrix公司微通道反应器、英国AM公司连续搅拌多级反应器、催化加氢系统、英国NiTech公司连续结晶反应器和英国AWL连续过滤干燥仪、意大利AMS公司的连续流动分析仪、全自动间断化学分析仪、消化炉和全自动蒸馏器及加拿大Questron全自动消解工作站、全自动液体工作站、消化炉等。此外，一正科技已取得了Ezone 商标，持续为广大客户提供更多自主研发产品。关于汉莎科仪汉莎科学仪器有限公司隶属于汉莎科技集团有限公司，是一家专业致力于生命科学、植物生理、农业生态、环境生态等领域先进科研仪器推广及前沿技术咨询服务的公司。公司作为美国PP SYSTEMS和英国HANSATECH公司中国总部，近二十年来一直全面负责其产品在中国大陆、香港及澳门地区的销售及相关产品的技术支持；同时也是美国SPECTRUM、美国WESCOR、意大利LSI等多家国际知名科学仪器生产厂在中国的销售代表。

01 引言植物基奶类产品作为传统牛奶的替代品，其受欢迎程度正在迅速上升。虽然像大豆奶和杏仁奶这样的品种已经在市场上占据了一席之地，但其他如椰奶和燕麦奶的选择也在需求激增。这些非乳制奶类产品来源于坚果、种子以及其他植物性原料。它们之所以日益受到欢迎，是因为越来越多的消费者倾向于选择无乳制品、无乳糖和纯素产品。值得注意的是，所有植物都是在土壤中生长的，而土壤天然就含有金属元素。许多植物和坚果树都是无机化合物的有效生物累积者。它们通过根系和维管系统从土壤中吸收金属，并将这些元素集中在叶子、果实和花朵中。因此，当这些植物被加工成下游产品（例如非乳制奶类）时，那些在受污染土壤中生长的植物可能会积累重金属，从而增加了消费者接触这些重金属的风险。特别令人关注的是被称为“四大”重金属（砷、铅、镉、汞），因为它们具有潜在的毒性。在这项研究中，我们测量并比较了植物基奶类产品和牛奶中的金属浓度。这些金属是通过微波消解和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析奶样后进行量化的。02 方法和材料样本（使用 CEM MARS&trade 6 一式三份进行消解）：&bull NIST SRM 1575A 松针&bull 牛奶2%脂&bull 全脂牛奶&bull 杏仁奶&bull 大豆奶&bull 燕麦奶&bull 椰奶&bull Hemp Milk*对杏仁奶、大豆奶、燕麦奶和椰奶测试了三个不同品牌。消解方法：1. 在 MARSXpress&trade Plus TFM 容器中称量 2 克样品或 0.25 克 SRM。2. 向容器中加入 5 毫升 HNO3 + 1 毫升 HCl 的痕量级酸。3. 盖上容器并放入转盘。消解参数：所有消解液都是清澈无色的。使用安捷伦 7850 型 ICP-MS 对消解液进行了分析。03 结果图1. 使用SPEX CLMS-2和NIST SRM 1575A Pine Needles（n=3）的10 ppb加标酸空白回收率表1. 牛奶和多种植物基奶类的平均元素浓度（ppb）（n=3）04 结论正确的监测和分析奶制品中的元素杂质对于确保消费者安全至关重要。高效的样本制备，为分析提供均匀的解决方案，在这一过程中起着至关重要的作用。在这项研究中，SRM 和高加标酸样本的强回收率显示了消解和分析协议的适用性。在所研究的奶类中，人们发现牛奶的砷、镉和铅含量低于植物基奶类。此外，在加工过程中发现的金属，如铬、镍和铁，在植物基奶类中的含量较高。总体而言，不同品牌之间的差异最小，对所有测试的奶类而言，检测到的金属含量都在规定范围内。

01 摘要 随着人口增长和环境问题的日益突出，对可持续且营养丰富的替代蛋白质来源的需求持续上升。为了应对这一挑战，工业界和监管机构一直在关注如何跟上这个不断变化的市场。基于植物的蛋白质几十年来一直是替代蛋白质来源的首xuan选。然而，为了增加消费者的接受度，仍需要进行大量研究。行业必须考虑这些基于植物的蛋白质的口感、质地、外观和营养成分，以便制定出与传统肉类相当的选择。这一点进一步强调了在新规定和测试协议进入市场时进行多组分测试的必要性。在此，我们介绍了一种测试水分、脂肪、蛋白质、灰分和微量金属（包括金属和盐）的方法，该方法采用高精度技术，适合在线结果快速反馈，以便批次可以发布。这项技术遵循现有的 AOAC 和 FDA 方法学，为替代蛋白质，特别是基于植物的蛋白质，设定了遵循类似协议的先例。+02 引言随着对动物养殖对环境的影响、动物福利以及传统肉类产品的营养质量问题日益关注，基于植物的替代产品正引起人们越来越浓厚的兴趣。然而，让消费者完荃接受基于植物的替代品一直是个挑战。对于生产商来说，复制传统肉类产品的口感和质地被证明是非同小可的难题。尽管各公司致力于确保其提供的产品营养密集且价格合理，但监管机构和标准组织则在努力监控和评估当前分析技术的有效性。从内部近似分析和营养标签测试，到遵循 FDA 对污染物的要求等，与分析替代蛋白产品相关的所有事项仍在探讨中。03 植物基产品的近似分析 除了需满足监管要求外，生产高品质植物基产品还需进行必要的近似分析测试。对原材料、生产过程中及最终产品的水分、脂肪、蛋白质和灰分含量进行准确测定，对于在制造阶段适时调整产品至关重要。尽管外部实验室通过精细的方法分析可提供可靠结果，但由于耗时较长，在产品急于上市的情况下，时间成本显得尤为昂贵。 水分 水分含量对于口感、保质期以及许多产品的一致生产至关重要。由于许多替代蛋白选项旨在复制传统基于肉类的产品，因此模仿动物肉的一致质地极为重要。此外，正确的水分含量确保了更长的保质期，有助于市场可行性。水分分析是一个简单过程，在传统测试中没有太多变化。现有方法非常适合新的和新奇的替代产品；无论是使用烘箱法进行批量干燥，还是使用卤素或 IR 水分天平在 10-20 分钟内获得结果，或者像 CEM 的 SMART 6&trade 这样的微波/IR干燥，在 2 分钟内获得结果，基本方法保持不变。从样品中去除水分含量，然后确定差异。方法理论之间主要的区别是所需的时间和结果的精确度。来自 SMART 6 的结果，一种 2 分钟的水分测试，呈现在表1-4（见文末）中，并与传统的参考方法如 AOAC 950.46 和 934.01 进行了准确性比较。精度可以通过重复样本或范围看出。 灰分 为了模拟动物肉的感官体验，植物基肉类中添加了粘合剂、矿物质、盐、调味料和色素，这些添加剂通常占产品总成分的 0-15%。1随着对口感和质地改进的持续研究与开发，测定新成分添加后剩余的无机材料百分比灰分变得必要。采用如 Phoenix BLACK&trade 这样的微波炉式马弗炉，能够快速升温，使企业能在一个系统中使用多种温度，避免了长时间加热。Phoenix BLACK&trade 的独牛寺设计在于其腔体内的气流，配合 CEM 石英纤维坩埚使用，可以显著减少烧灰所需的时间。如同水分测试一样，传统的烧灰程序可以很好地应用于替代肉制品的测试。然而，在面对更为复杂的技术挑战，如脂肪和蛋白质测试时，我们可能会遇到各种难题。 脂肪 植物基肉类替代产品通常天生脱脂，其脂肪含量较动物衍生产品为低。因此，在加工过程中需添加脂肪或油分。这种添加对纤维结构的形成影响深远，可能导致挤压过程中的问题并对大分子排列产生不利影响。2此外，植物基脂质的熔融特性、化学组成、饱和度、链长、分子性质及整体性质与动物来源的脂质存在显著差异，1这增加了另一层复杂性。尽管如此，脂肪仍是健康、均衡饮食的重要组成部分。脂肪是人体无法自行产生的必需脂肪酸的来源，同时还是吸收维生素 A、D 和E 等必需维生素的必需品。油脂还能增强风味、质地和口感，这对消费者偏好产生极大影响。由于油脂是一种成本较高的成分，对最终产品有很大影响，因此严格控制其含量对于管理成品的总成本以及最终的利润至关重要。 传统动物肉类拥有悠久的验证历史，有大量数据支持已定义的方法。这些脂肪分析方法包括经典的索氏提取参考方法和通过先进技术如 NIR、X 射线和 NMR 进行的快速校准方法。 蛋白质 在比较传统肉类与其植物基替代品时，营养密度是两者之间最大的差异所在。为了提高植物基肉类替代品的总蛋白含量，生产商必须利用水解、发酵、分离和提取的植物蛋白产品。这些经过深度加工的蛋白产品的添加可能会影响味道、气味、外观和质地。3这也正是准确和可重复测试的重要性所在。在经过验证的 Udy 染料结合法的基础上，CEM 创造了全自动化快速蛋白分析仪 Sprint® 。通过使用一种只与蛋白质相互作用的染料结合分子，而非游离氨基酸或非蛋白氮，Sprint 不仅能够为植物基食品的原料提供更准确的蛋白结果，也能够对过程中和最终产品本身进行测定。 对多种植物基肉类替代品的水分、灰分、脂肪和蛋白进行了测试。一式三份的数据呈现在表 1-4 中（见文末），这些表格还显示了通过 AOAC 950.46/934.01、954.02 和 2001.11 获得的水分、脂肪和蛋白的参考结果，以验证快速方法的精确度和准确性。同时，快速获取结果的能力使得可以在生产过程中或作为新产品研发的一部分进行调整。04 植物基产品中痕量金属的分析 植物基替代产品的另一个发展阶段是对质量控制测试的需求增加，如金属探测。像 Prop 65 这样的立法旨在更好地调整食品和其他消费品中的重金属测试。这为消费者提供了安心，确保他们食用的食品是安全的。然而，对于植物基替代产品的制造商来说，这可能是一把又又刃剑。例如，鱼中的汞含量一直是一个长期关注的问题。植物基产品旨在减少汞的问题，同时减轻商业捕鱼对环境的影响，但众所周矢口，植物会从地面吸收金属。因此，与动物基产品相比，植物基产品可能具有更高的金属本底水平。更进一步，制造商可能会引入某些成分和添加剂，这些成分可能会贡献这些升高的水平，所有这些都是为了改变最终产品的外观或味道，使消费者从传统肉类过渡到植物基替代品更加容易。 处理 FDA 及其他立法要求可能较为复杂。CEM 一直是 AOAC 和 FDA 传统食品样品制备和分析方法的关键合作者和参与者。MARS 6&trade 微波消解系统和协议被 AOAC 方法 2015.01 和 FDA EAM 方法 4.7 引用。作为行业令页导者和创新者，CEM 与许多主要的植物基公司合作，就金属测试的适当方法和要求提供咨询，并就如何避免可能导致审计、召回和失去消费者信任的重大错误提供指导。 以下是 CEM 收集的数据简要概述，包括植物基牛肉末、鸡肉条替代品、大豆基热狗和植物基金枪鱼。选择这些产品是因为它们易于获得，可以以最少加工（研磨）的形式购买，或作为一件后来被捣碎以获得更均匀样品的件。作为比较，还测试了三种不同类型的金枪鱼，提供了一种常见的消费鱼类样本的基线比较。基于营养、添加和毒性分析了十四种元素，以提供广泛的分析物范围。还制备并分析了三种标准参考材料（SRMs），以验证分析性能。这些包括 NIST 参考材料，SRM 1568c 米糠、SRM 1547 桃叶和 SRM 1947 密歇根湖鱼。 SRM 元素的恢复率均在 85-100% 之间，验证了方法学（微波消解和分析）。一般来说，四大毒性元素（Pb、Cd、Hg和As）的含量较低，如表 5 和表 6 （见文末）所示，这在消费品中是可以预期的。目前 FDA 没有为食品中的重金属设定限制。然而，如果我们查看世界卫生组织（WHO）对植物材料的允许限制，我们发现铅的限制在 ppm 范围内，而镉是 1.30 ppm。WHO 没有列出砷或汞。与动物基产品相比，植物基产品被发现含有略高的铅水平（但在监管限制内4），但其他四大重金属的含量较低。这与预期一致，由于土壤样本中通常发现高水平的铅。植物基蛋白质将从其生长的土壤中吸收重金属。另外，与传统的金枪鱼样本相比，传统的金枪鱼样本的砷和汞水平显著高于其他测试的植物基替代品，这对金枪鱼来说并不意外。 在植物基样本中的盐分含量（钠、钾和钙）普遍高于传统金枪鱼产品。这些通常是作为替代蛋白产品的调味剂添加的，以帮助它更接近模仿其肉类产品，但也可能因从土壤中吸收而存在。测试的锰、铜、钼和铝在植物基样本中也较高，这同样可能是由于土壤吸收，因为这些元素在土壤样本中非常常见。Mn 和 Mo 也用于各种植物喂养周期（如光合作用和氮固定5），因此在植物中比动物中更为常见。 05 结论 随着配方的发展和市场上出现更多可供选择的替代蛋白来源，消费者接受度和监管机构的监管力度都在增加。这导致了对可靠测试方法需求的增加。准确且及时交付的结果可以在制造和研发过程中节省资金和资源。CEM 产品在食品行业中的应用已超过 45 年，提供了快速且可靠的结果。CEM 致力于替代蛋白行业，正在与他人合作开发、测试和制定规章制度。将传统上用于动物基蛋白源的技术用于植物基蛋白源的独牛寺能力，将有助于平稳过渡到监管要求。06 结论 1.Chen, Q., Chen, Z., Zhang, J., Wang, Q., & Wang, Y. Application of Lipids and Their Potential Replacers in Plant-based Meat Analogs. Trends in Food Science & Technology [Online] 2023.138, 645-654. 2.Ahmad, M., Qureshi, S., Akbar, M. H., Siddiqui, S. A., Gani,A., Mushtaq, M., Hassan, I., Dhull, S. B. Plant-based Meat Alternatives: Compositional Analysis, Current Development and Challenges. Applied Food Research [Online] 2022, 2(2),100154. 3.Kiczorowski, P., Kiczorowska, B., Samolinska, W., Szmigielski,M., & Winiarska-Mieczan, A. Effect of Fermentation of Chosen Vegetables on the Nutrient, Mineral, and Biocomponent Profile in Human and Animal Nutrition. Scientific Reports [Online] 2022, 12(1), 13422. 4.Osmani, M., Bani, A., Hoxha, B. Heavy Metals and NiPhytoextractionin in the Metallurgical Area Soils in Elbasan.Albanian J. Agric. Sci. [Online] 2015, 14 (4), 414-419. 5.Alejandro, S., Holler, S., Meier, B., Peiter, E., Manganese in Plants: from Acquisition to Subcellular Allocation. Front. Plant.Sci. [Online] 2020, 11 (300), 1. 表1. 植物基鸡肉替代品的水分、脂肪、蛋白质和灰分含量 表2. 植物基热狗替代品的水分、脂肪、蛋白质和灰分含量 表3. 植物基牛肉替代品的水分、脂肪、蛋白质和灰分含量表4. 植物基金枪鱼替代品的水分、脂肪、蛋白质和灰分含量 表5. 标准参考材料的金属分析 表6. 植物基和传统肉类样品的金属分析