快速檢測技術(shù)在食品檢測領(lǐng)域中的應用

□ 王 青 徐美蓉 黃 錚 寇向龍 甘肅省農(nóng)業(yè)科學院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所 甘肅省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所

1 引言

近年來，隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對健康的要求也相應提高，食品營養(yǎng)功能由此引起了人們的關(guān)注。如黑枸杞因含有豐富的紫花色苷素從而能夠增強免疫力、延緩衰老、抗腫瘤和保護心血管[1]。藜麥因富含人體所需全部營養(yǎng)元素和豐富的次生代謝物質(zhì)，從而具有抗氧化、降血糖、免疫應答等生理活性，能夠有效預防和輔助治療心血管疾病以及肥胖、糖尿病等代謝疾病[2]。另一方面，頻發(fā)的食品安全事件，如“蘇丹紅鴨蛋”“皮革奶”“瘦肉精”“地溝油”以及食品中添加劑、有毒有害物質(zhì)超標問題，使得人們對食品安全的要求更加嚴格。

人們對食品營養(yǎng)功能的追求以及對食品安全的高要求，使得相關(guān)營養(yǎng)功能成分與威脅人體健康成分的有效檢測顯得尤為重要。傳統(tǒng)的檢測方法如高效液相色譜法、氣相色譜法、原子吸收法等，對應的前處理過程耗時較長、操作繁瑣，并且檢測結(jié)果的準確性和重現(xiàn)性受前處理過程影響較大。因此，有必要發(fā)展操作簡便、準確靈敏、快速的食品檢測方法。近年來，越來越多的研究致力于快速檢測技術(shù)并應用于食品檢測領(lǐng)域中。本文綜述了國內(nèi)近5年的常用快速檢測技術(shù)在食品檢測中的應用，以期為食品快速檢測提供一定參考。

2 快速檢測技術(shù)

快速檢測技術(shù)是指在較短的時間內(nèi)，完成樣本制備以及目標物定性定量分析的檢測行為，具有實驗準備簡化、使用試劑較少、操作簡便、重現(xiàn)性好、對操作人員要求較低與準確快速等優(yōu)點，可以在短時間內(nèi)完成大量樣品的分析測定。但當前快速檢測技術(shù)存在一定程度的“假陽性”“假陰性”等不足，一定條件下影響檢測結(jié)果的準確性。因此，發(fā)展高效、準確、靈敏的快速檢測技術(shù)成為近年來該領(lǐng)域的研究熱點之一。比色分析法、酶抑制法、免疫分析技術(shù)、分子生物學技術(shù)、生物芯片技術(shù)以及生物傳感器技術(shù)成為近年來常用的快速檢測技術(shù)。

2.1 比色分析法

比色分析法即可視化檢測法，是指待測樣品中的某種物質(zhì)在一定條件下與化學試劑發(fā)生顯色反應，然后與標準顏色進行比對，根據(jù)顯色程度進行分析的方法。具有操作簡單、準確度高、快速方便與檢測設(shè)備便于攜帶等優(yōu)點。常用的比色法有檢測試劑與顯色試紙，這兩種方法都具有肉眼可辨的優(yōu)點，目前已廣泛應用于食品檢測，但檢測食品中的痕量、微量物質(zhì)時，其靈敏度欠佳。

2.2 酶抑制法

酶抑制法是根據(jù)待測物對酶的活性的抑制作用而建立起來的一種方法，當酶的活性受到抑制后，底物—酶系統(tǒng)會發(fā)生變化。目前酶抑制法由于具有操作簡單、快速、成本低等優(yōu)勢已廣泛應用于農(nóng)產(chǎn)品安全品質(zhì)的快速篩查，以及食品中農(nóng)藥殘留、重金屬離子的檢測監(jiān)管工作中。常用的酶有乙酰膽堿酯酶、磷酸酯酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶等。

2.3 免疫分析技術(shù)

免疫分析技術(shù)以抗體與抗原之間的交互作用即抗原決定簇與抗體連接位點反應為原理來進行分析檢測，具有特異性強、靈敏度高、適合高通量篩查的優(yōu)點。同時，該方法對儀器設(shè)備和操作人員的要求較低，可以滿足現(xiàn)場檢測的需求。常用的免疫分析技術(shù)包括酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)、膠體金免疫層析技術(shù)、量子點熒光免疫技術(shù)、熒光偏振免疫分析技術(shù)、化學發(fā)光免疫分析技術(shù)以及免疫傳感器技術(shù)[3]。

酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)是一種以酶為標記物的免疫分析技術(shù)，常用的酶有辣根過氧化物酶、堿性磷酸酶、丙酮酸脫氫酶等，其發(fā)生的酶促反應通常會導致基質(zhì)降解形成有色產(chǎn)物，通過利用分光光度計從而對待測物進行分析測定。而在三種光學免疫分析技術(shù)中，量子點由于具有更顯著的亮度、更好的光穩(wěn)定性以及更強的生物兼容性，因此，被廣泛應用于食品、藥品等的檢測中。此外，為了滿足人們對于食品現(xiàn)場檢測監(jiān)管的迫切需求，采用膠體金免疫層析技術(shù)研制而得的膠體金試紙條，可以對待測物進行快速篩查檢測，具有廣闊的應用前景。

2.4 分子生物學技術(shù)

分子生物學技術(shù)指使用特定的試劑盒提取所需樣品中核酸片段，通過聚合酶鏈式反應技術(shù)進行基因擴增并測序，再與陽性樣品的堿基對進行比對分析，該技術(shù)具有分析速度快、結(jié)果準確度高等優(yōu)點，已廣泛應用于食品檢測特別是肉源食品的分析檢測。根據(jù)核酸片段應用手段的不同，分子生物學技術(shù)可以分為抗體篩選技術(shù)、核酸適配體技術(shù)、生物條形碼技術(shù)。其中，核酸適配體技術(shù)與生物條形碼技術(shù)具有超高的靈敏度，適用于痕量分析，目前已成為該技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一。

2.5 生物芯片技術(shù)

生物芯片技術(shù)是一種新型檢測技術(shù)，該技術(shù)使用處理后的生物芯片在一定條件下與待測樣品進行生物雜交反應，并通過精密掃描儀器和計算機對反應結(jié)果進行分析。使用的芯片有免疫芯片、蛋白芯片、基因芯片與液相懸浮芯片等，由于芯片檢測的特異性，該技術(shù)具有較好的穩(wěn)定性和重復性，同時可實現(xiàn)高通量、自動化、多元化分析。

2.6 生物傳感技術(shù)

生物傳感器是將生物敏感元件與各種物理、化學型信號轉(zhuǎn)化器結(jié)合起來，并能對待測物質(zhì)選擇性和可逆性響應的一種分析裝置。生物傳感技術(shù)通過分析計算待測物在生物傳感器中的響應信號，實現(xiàn)對待測物的定量檢測。根據(jù)傳感器的原理及組成，可以分為表面等離子體共振傳感器、電化學傳感器、壓電石英晶體微天平傳感器等。該技術(shù)具有高選擇性、可微型化、便于攜帶等優(yōu)點，在食品快速檢測中具有廣闊的應用前景。

3 快速檢測技術(shù)在食品檢測領(lǐng)域的應用

食品檢測領(lǐng)域主要包括食品質(zhì)量檢測領(lǐng)域與食品安全檢測領(lǐng)域。

3.1 在食品質(zhì)量檢測領(lǐng)域的應用

食品質(zhì)量檢測一般指對食品中蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、糖類、微量元素、維生素與氨基酸等成分的檢測。其中蛋白質(zhì)、多糖、脂類，適合用免疫分析技術(shù)進行檢測，但國內(nèi)相關(guān)的研究報道主要集中在藥物檢測領(lǐng)域，在食品質(zhì)量檢測方面的研究多為比色法，由于食品基質(zhì)復雜，將快速檢測技術(shù)應用于食品質(zhì)量檢測中還需大量的研究工作。

梁春梅等[4]利用鈣離子與偶氮胂Ⅲ生成藍色復合物與鈣離子濃度的相關(guān)關(guān)系，建立了生乳及其制品中鈣含量的快速檢測方法，單個樣品檢測時間僅需8 min，相對標準偏差（RSD）小于10%。陳浩等[5]以硫酸—甲醇為顯色劑，采用比色法測定了大蒜提取物中的總皂苷含量，回收率為96.38%，RSD為1.94%，具有快速高效的特點，可用于大蒜提取物中總皂苷含量的快速測定。

3.2 在食品安全檢測領(lǐng)域的應用

食品安全檢測對象主要有食品中有害微生物、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、生物毒素、重金屬離子、食品添加劑、食品摻假及違禁添加的檢測。

3.2.1 有害微生物

食品中的有害微生物主要指致病性細菌，其含量超標時，會導致人體腸道傳染病的發(fā)生、食物中毒以及禽畜傳染病的流行。常見的食品致病性細菌有大腸桿菌、沙門氏菌、痢疾桿菌、金黃色葡萄球菌、結(jié)核菌、布氏桿菌、豬丹毒桿菌與霍亂弧菌等。目前，熒光免疫分析技術(shù)、分子生物學技術(shù)已成功應用于食品致病菌的快速檢測。

蘇佩冰等[6]利用全自動免疫熒光分析儀對80份熟肉制品、50份河粉、50份豆腐以及50份蛋制品中的沙門氏菌進行檢測，并與國家標準方法進行比較，結(jié)果表明，應用全自動免疫熒光分析儀檢測食品沙門氏菌的方法具有更高的敏感性和特異性，檢測時間比國家標準方法縮短至少48 h。劉立兵等[7]根據(jù)志賀氏菌侵襲性質(zhì)?？乖璈基因的保守序列設(shè)計引物及exo探針，建立了雞肉與西藍花中志賀氏菌的實時熒光重組酶聚合酶擴增檢測方法，該方法的檢測時間僅為7～12 min，靈敏度為 3.5×10—3ng/μL。楊國興等[8]通過提取金黃色葡萄球菌nuc基因、單增李斯特菌inlA基因、沙門氏菌SipB基因、志賀氏菌ipaH基因，根據(jù)基因多態(tài)位點差異，建立了一種快速檢測肉制品中4種食源性致病菌的分子生物學方法，檢出限為103CFU/mL。陳琳等[9]利用實時定量PCR方法建立了水產(chǎn)品中副溶血性弧菌的快速檢測方法，相較于國家標準檢測結(jié)果無顯著性差異，并且大大縮短了檢測時間。李聰?shù)萚10]采用多重分子生物學技術(shù)對食品中的蠟樣芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌和沙門氏菌等4種食源性致病菌進行了快速檢測。

3.2.2 農(nóng)藥殘留

農(nóng)藥殘留指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用農(nóng)藥后，一部分農(nóng)藥及其代謝產(chǎn)物存在于谷物、蔬菜、果品、水體與土壤中。農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留一部分來源于農(nóng)藥的噴施，另一部分來自環(huán)境。農(nóng)藥的不合理使用是農(nóng)藥殘留超標的主要原因。同時，食品中的農(nóng)藥殘留也受食品加工過程中濃縮、蒸餾等的影響。農(nóng)藥殘留的累積作用以及超標問題將嚴重威脅人體健康，將快速檢測技術(shù)應用于農(nóng)藥殘留檢測具有重要意義。

么亞男等[11]利用納米金粒子表面適配體受啶蟲脒影響，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變從而發(fā)生顏色變化的特性，建立了可應用于食品中啶蟲脒的比色檢測法，檢出限為1.27 μmol/L。將酶抑制—比色法聯(lián)用制成的試劑盒，也可快速檢測農(nóng)藥殘留，該方法因操作簡單、快速、成本低、便于攜帶等原因已廣泛應用于農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留的快速檢測中。但由于不同的試劑盒生產(chǎn)廠家使用的酶來源不同、顯色劑不同，使得在實際檢測中可檢測的農(nóng)藥種類受到限制，并且靈敏度差異較大。蘇鶴等[12]選用一種商品化酶抑制—比色法試劑盒對10種農(nóng)藥殘留進行了檢測及敏感性測試。張寶華等[13]也對該方法在蔬菜農(nóng)藥殘留檢測中的應用效果進行了實驗比對。羅俊霞等[14]通過酶抑制法測定了50種有機磷、10種氨基甲酸酯類農(nóng)藥，表明酶抑制法測定農(nóng)殘的結(jié)果受酶、顯色劑和底物反應的提取液濃度影響較大，導致酶抑制法測定農(nóng)藥殘留的重現(xiàn)性不佳。而免疫分析技術(shù)與生物傳感器技術(shù)在農(nóng)藥殘留檢測方面具有較好的前景和優(yōu)勢，譚華東等[15]以巰基乙酸為穩(wěn)定劑制備CdSe/CdS量子點，利用滅蠅胺在弱酸性條件下可使CdSe/CdS量子點熒光增強的特性，建立了蔬菜中滅蠅胺殘留的熒光探針快速檢測方法，線性關(guān)系良好，檢出限為0.8～1.4 nmol/L，回收率為82.5%～108%，RSD不大于6.9%。羅慶嬌[16]利用納米金材料構(gòu)建了一種生物酶傳感器，并對食品中的有機磷類農(nóng)藥進行檢測，該方法的檢測范圍為0.33～6.67 ng/mL，具有較高的選擇性和靈敏度。

3.2.3 獸藥殘留

獸藥殘留包括肉源食品含有的獸藥母體化合物及其代謝物，以及獸藥自身的雜質(zhì)，常見的較易引起獸藥殘留的獸藥有抗生素類、呋喃類、磺胺類、抗寄生蟲類和激素類藥物。長期食用獸藥殘留超標的食品將引起人體急慢性中毒，如四環(huán)素類藥物抑制骨骼、牙齒發(fā)育，氯霉素超標會造成人體再生障礙性貧血，卡那霉素能導致眩暈和聽力減退。為此，越來越多的研究致力于改善獸藥殘留的快速檢測技術(shù)。

倪春芳[17]制備出一種PCL納米纖維基試劑盒，用于檢測乳制品中卡那霉素殘留，該試劑盒靈敏度高，顏色變化肉眼可辨，具有較強的特異性。袁曉春[18]建立了可同時快速檢測生乳、純牛奶、奶粉中的β—內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、頭孢氨芐抗生素殘留的多重膠體金免疫層析法，并與液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法對50份樣品進行對比測定，結(jié)果表明，新建立的多重膠體金免疫層析法快速、準確，適用于現(xiàn)場大批量樣品的檢測篩選。李周敏等[19]采用重氮化法合成克倫特羅人工抗原、丁二酸酐法合成萊克多巴胺人工抗原，然后采用間接免疫法將合成的兩種人工抗原固定在多孔板上，以此建立了同時檢測豬肝、豬肉樣品中克倫特羅和萊克多巴胺殘留的微陣列蛋白芯片法，回收率為74%～132%，RSD均小于10%。此外，該課題組[20—21]采用直接競爭法將9種喹諾酮類藥物的單克隆抗體固定于微孔板上，利用喹諾酮藥物與其抗原的顯色反應，建立了可同時測定牛奶中9種喹諾酮類藥物的可視化蛋白芯片法，還建立了蜂蜜中氯霉素殘留的蛋白芯片快速檢測法。

3.2.4 生物毒素

食品中的生物毒素指真菌毒素，是生物來源不可復制的有毒化學物質(zhì)。常見的有黃曲霉毒素、雜色曲霉毒素、嘔吐毒素、伏馬毒素等，可引起人體神經(jīng)性中毒和細胞癌變。由于生物毒素的特殊結(jié)構(gòu)，生物毒素檢測也成為快速檢測技術(shù)發(fā)展的方向之一。其中應用最為廣泛的是生物免疫技術(shù)。

潘明飛等[22]通過制備黃曲霉毒素B1包被抗原，建立了花生中黃曲霉毒素B1的間接競爭酶聯(lián)免疫分析方法，檢測靈敏度為1.04 μg/kg，回收率為96.67%～106.51%。肖佳麗等[23]通過制備納米磁珠—玉米赤霉烯酮—偶聯(lián)抗原復合物，同時使用金顆粒和辣根過氧化物酶雙標記抗體的玉米赤霉烯酮單克隆抗體，建立了一種新型酶聯(lián)免疫檢測方法，并應用于玉米、面粉和大豆樣品的檢測，回收率為81.6%～113.5%。何方洋等[24]研制出玉米赤霉烯酮膠體金試紙條，并應用于谷物中玉米赤霉烯酮的殘留檢測，其檢測限為100 μg/kg，假陰性率為1%，假陽性率為6%，檢測時間僅需10 min，操作簡便，具有較高的靈敏度高和較強的特異性。此外，許會靜等[25]研制出能夠快速定量檢測玉米中T—2毒素含量的膠體金試紙條。

3.2.5 重金屬離子

重金屬是指密度大于4.5 g/cm2的金屬，包括鉛、鎘、汞、砷、銅、鉻與鋅等45種，其對人體均有不同程度的生理毒性。傳統(tǒng)的重金屬檢測方法如原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等，雖然靈敏度高，但需要較長的前處理時間，并且前處理過程操作繁瑣。將快速檢測技術(shù)應用于重金屬離子檢測，可滿足現(xiàn)場檢測的需要。

為滿足糧食收購現(xiàn)場測定鎘的需求，劉美辰[26]建立了糧食中鎘的膠體金快速定量法，該方法適用于大米、小麥、玉米等糧食中鎘的測定，對比石墨爐原子吸收法，該方法大大縮短了測定時間，僅需35 min。此外，龔婷婷[27]采用巰基乙酸修飾的CdTe量子點，建立了橙汁、牛奶中鉻的量子點熒光免疫檢測方法，檢出限為0.12 ng/mL。

3.2.6 食品添加劑

食品添加劑是指為改善食品品質(zhì)，以及為滿足防腐和加工需要而加入食品中的化合物。如酸度調(diào)節(jié)劑、防腐劑、漂白劑、膨松劑、色素、增味劑、甜味劑、增稠劑統(tǒng)一香料等。當食品添加劑過量時，將對人體健康造成危害。目前，國內(nèi)將快速檢測技術(shù)應用于食品添加劑檢測的報道并不多。

王佳宇[28]利用次血紅素六肽具有過氧化氫模擬酶的催化特性，建立了一種新的非酶比色法測定水發(fā)食品中過氧化氫殘留的分析方法，與食品安全國家標準GB 5009.226—2016的鈦鹽比色法具有良好的相關(guān)性。王文珺等[29]建立了水產(chǎn)品中孔雀石綠殘留的膠體金免疫層析快速檢測法，檢測限為2 μg/mL，實驗表明，該方法快速、有效，可滿足現(xiàn)場檢測。

3.2.7 食品摻假，違禁添加

近年來，食品摻假和違禁添加問題也威脅著食品安全，實現(xiàn)快速檢測至關(guān)重要。

徐李舟[30]通過制備分散于純水中的功能化CdSe/ZnS量子點，利用劣質(zhì)食用油中摻假成分對CdSe/ZnS量子點的熒光猝滅作用，建立了摻假食用油的功能化水溶性量子點熒光猝滅傳感器的快速檢測方法，該方法不需要樣品前處理，操作簡單，靈敏度高，可在2 min內(nèi)實現(xiàn)摻假0.4%及以上的劣質(zhì)食用油的快速鑒別。劉哲涵等[31]將光子晶體與分子印跡技術(shù)相結(jié)合，制備得到具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的分子印跡光子晶體水凝膠膜，作為光學傳感器用于乳制品中三聚氰胺的快速識別檢測。

3.2.8 其他有毒有害物質(zhì)

食品中的苯并（a）芘、鄰苯二甲酸酯、多氯聯(lián)苯等有機物質(zhì)同樣危害著人體健康。

程慧等[32]在抗體與磁珠上的苯并（a）芘抗原相結(jié)合的基礎(chǔ)上，利用辣根過氧化酶標記抗體后的顯色反應，建立了食用油中苯并（a）芘的間接免疫法結(jié)合顯色反應的快速檢測技術(shù)，檢出限為0.12 μg/kg，回收率為89.3%～100.1%，滿足現(xiàn)場快速檢測的基本要求。

4 展望

由于食品基質(zhì)復雜多樣，當前快速檢測技術(shù)主要應用于食品中農(nóng)獸藥殘留、微生物、生物毒素的分析。為滿足食品檢測領(lǐng)域發(fā)展需求，快速檢測技術(shù)還應該應用于食品中營養(yǎng)成分、食品添加劑以及其他有機污染物的分析，同時發(fā)展高選擇性、高靈敏度、高通量的智能化快速檢測技術(shù)也具有重要意義。