淺析食品中重金屬、農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)檢測技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新

◎ 池明亮

（廣電計量檢測（南寧）有限公司，廣西 南寧 530007）

1 傳統(tǒng)的重金屬、農(nóng)藥殘留檢測方法

1.1 重金屬檢測方法

①原子吸收光譜法（AAS）。該方法通過測量樣品中重金屬原子吸收特定波長的光線來確定其濃度。然而，AAS方法需要復(fù)雜的樣品前處理步驟，耗時且對儀器的穩(wěn)定性要求高。②電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）。該方法結(jié)合了電感耦合等離子體和質(zhì)譜技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對多種重金屬元素的同時分析。然而，ICP-MS方法需要昂貴的設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)人員，不適用于快速大規(guī)模檢測。③ X射線熒光光譜法（XRF）。該方法利用樣品中元素對X射線的熒光特性進(jìn)行分析。XRF方法快速、無須樣品前處理，但對于某些重金屬元素的檢測限制較高[1]。

1.2 農(nóng)藥殘留檢測方法

①氣相色譜法（GC）。該方法將樣品中的農(nóng)藥化合物分離并通過氣相色譜柱進(jìn)行分析。然而，GC方法對于熱穩(wěn)定性差的農(nóng)藥分析效果較差。②液相色譜法（LC）。該方法將樣品中的農(nóng)藥化合物分離并通過液相色譜柱進(jìn)行分析。LC方法適用范圍廣，但對于某些農(nóng)藥化合物的分離和檢測仍存在困難。③酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）。該方法利用農(nóng)藥特異性抗體與農(nóng)藥結(jié)合，并通過酶的反應(yīng)來檢測和測量農(nóng)藥殘留。ELISA方法操作簡單，但對樣品中其他干擾物質(zhì)的影響較敏感。

2 食品中重金屬、農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)檢測技術(shù)的改進(jìn)策略

2.1 多技術(shù)融合

①質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。色譜負(fù)責(zé)樣品的分離和純化，質(zhì)譜用于對分離后的化合物進(jìn)行鑒定和定量分析。結(jié)合質(zhì)譜（MS）和色譜（如氣相色譜GC或液相色譜LC）技術(shù)，可以提高分析的準(zhǔn)確性、靈敏度和選擇性。②光譜技術(shù)與化學(xué)方法的結(jié)合。結(jié)合光譜技術(shù)，如紅外光譜（IR）、紫外-可見光譜（UV-Vis）和熒光光譜，與化學(xué)方法相結(jié)合，可以提供樣品的分子結(jié)構(gòu)信息，用于定量分析和特定化合物的檢測。③生物傳感器與分析方法的結(jié)合。生物傳感器利用生物元件（如酶、抗體或細(xì)胞）與目標(biāo)物質(zhì)的特異性相互作用，將其轉(zhuǎn)化為可測量的信號，其與化學(xué)分析方法相結(jié)合，可以提高檢測的靈敏度和選擇性。④納米材料與傳感技術(shù)的結(jié)合。例如，利用納米顆粒作為傳感器的載體，通過表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）或熒光信號增強(qiáng)等現(xiàn)象，提高檢測的敏感性和準(zhǔn)確性。⑤數(shù)據(jù)整合與模型建立。將多個技術(shù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，建立預(yù)測模型或數(shù)據(jù)模式識別方法，以實現(xiàn)更可靠的檢測結(jié)果。通過數(shù)據(jù)整合和模型建立，可以提高檢測的準(zhǔn)確性、魯棒性和預(yù)測能力。多技術(shù)融合的優(yōu)勢在于通過充分利用各個技術(shù)的優(yōu)點，彌補(bǔ)彼此的不足，從而提高整體的檢測性能。這種綜合應(yīng)用的方法可以提供更全面、可靠和快速的分析結(jié)果，為食品安全檢測提供更有效的手段[2]。

2.2 新興技術(shù)應(yīng)用

①納米材料。納米材料的特殊性質(zhì)在有害物質(zhì)檢測中發(fā)揮著重要作用。例如，納米顆?？勺鳛閭鞲衅鞯妮d體，通過表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）或熒光信號增強(qiáng)等現(xiàn)象，提高檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性。②生物傳感器。利用生物元件如酶、抗體、細(xì)胞等，與目標(biāo)物質(zhì)的特異性相互作用，可將其轉(zhuǎn)化為可測量的信號。生物傳感器具有高選擇性和靈敏度，可用于重金屬、農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)的檢測。③光學(xué)傳感技術(shù)。包括基于吸收、熒光、散射等原理的光學(xué)傳感技術(shù)，在檢測有害物質(zhì)方面具有潛力。例如，表面等離子體共振（SPR）和光纖光譜技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測食品樣品中的有害物質(zhì)。④分子印跡技術(shù)。利用分子印跡技術(shù)，可以制備具有特異性識別目標(biāo)分子的高選擇性材料，用于有害物質(zhì)的識別和檢測。⑤大數(shù)據(jù)和人工智能。利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，可以對大量的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，建立預(yù)測模型和數(shù)據(jù)模式識別方法，提高檢測的準(zhǔn)確性和預(yù)測能力。這些新興技術(shù)的應(yīng)用為食品中有害物質(zhì)的檢測提供了新的思路和方法，具有更高的靈敏度、準(zhǔn)確性和效率。通過不斷的研究和創(chuàng)新，這些技術(shù)有望進(jìn)一步完善和推廣，為食品安全保障提供更可靠的手段。

2.3 快速檢測技術(shù)

①光學(xué)傳感技術(shù)，包括吸收光譜、熒光光譜、紅外光譜等。該技術(shù)主要通過測量樣品在特定波長的光線吸收、發(fā)射或散射來判斷有害物質(zhì)的存在與濃度。②電化學(xué)傳感技術(shù)，如電化學(xué)傳感器、電化學(xué)生物傳感器等。該技術(shù)主要通過測量電化學(xué)信號的變化，反映有害物質(zhì)的濃度和特性。③生物傳感技術(shù)。該技術(shù)主要利用生物元件（如酶、抗體或細(xì)胞）與目標(biāo)物質(zhì)的特異性相互作用，將其轉(zhuǎn)化為可測量的信號，如免疫傳感器、酶傳感器等。④快速免疫檢測技術(shù)，如快速免疫層析法（Rapid Immunochromatographic Assay）。該技術(shù)主要通過標(biāo)記的抗體與目標(biāo)物質(zhì)結(jié)合實現(xiàn)快速檢測，常用于農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)的檢測。⑤分子識別技術(shù)，如分子印跡技術(shù)。該技術(shù)主要通過制備具有目標(biāo)分子特異性識別能力的高選擇性材料，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的檢測。⑥納米技術(shù)應(yīng)用。該技術(shù)主要利用納米材料的特殊性質(zhì)，如納米顆粒表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）和熒光信號增強(qiáng)等，提高檢測的敏感性和準(zhǔn)確性?？焖贆z測技術(shù)的優(yōu)勢在于其快速性和便捷性，能夠在短時間內(nèi)進(jìn)行大批量樣品的快速檢測。這些技術(shù)的應(yīng)用使食品安全監(jiān)測更加高效和及時，有助于保障公眾健康，為食品行業(yè)提供可靠的質(zhì)量控制手段[3]。

2.4 數(shù)據(jù)處理與分析的改進(jìn)

①數(shù)據(jù)預(yù)處理。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、去噪、異常值處理等，以消除噪聲和異常值的影響，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。②特征選擇和降維。對大量的特征變量進(jìn)行選擇和降維，以減少數(shù)據(jù)維度和冗余，提高模型的效率和預(yù)測能力。③模式識別和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。利用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和統(tǒng)計學(xué)方法，建立模式識別模型和數(shù)據(jù)挖掘算法，從復(fù)雜的數(shù)據(jù)中提取有用的信息和規(guī)律。④建立預(yù)測模型。通過訓(xùn)練和優(yōu)化預(yù)測模型，利用已有的數(shù)據(jù)建立模型，預(yù)測未知樣本中有害物質(zhì)的含量或存在情況。常見的模型包括回歸模型、分類模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。⑤引入先進(jìn)的統(tǒng)計方法。如多元統(tǒng)計分析、主成分分析（PCA）、偏最小二乘回歸（PLS）等，以更全面、準(zhǔn)確地分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)隱藏的關(guān)聯(lián)和模式。⑥數(shù)據(jù)集成和共享。不同實驗室、機(jī)構(gòu)之間通過數(shù)據(jù)集成和共享，形成更大規(guī)模的數(shù)據(jù)集，可以有效提高分析結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性。⑦可視化和報告生成。利用數(shù)據(jù)可視化工具和報告生成技術(shù)，以圖表、圖像和易于理解的方式展示分析結(jié)果，便于決策者和相關(guān)人員更好地理解和利用分析結(jié)果。通過改進(jìn)數(shù)據(jù)處理和分析的方法，可以提高對食品中有害物質(zhì)檢測和評估的準(zhǔn)確性與可靠性，為食品安全監(jiān)測和管理提供更有效的支持。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管的加強(qiáng)

①制定和更新相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)制定、更新和完善食品中重金屬、農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，確保其與科學(xué)研究和國際標(biāo)準(zhǔn)保持一致。這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具備合理的限量標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法，以確保食品的安全性。②加強(qiáng)監(jiān)管力度。相關(guān)部門應(yīng)加大對食品生產(chǎn)、加工、銷售環(huán)節(jié)的監(jiān)管力度，確保企業(yè)和個體遵守食品安全法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求；加強(qiáng)監(jiān)督檢查、抽檢和抽樣檢測，嚴(yán)厲打擊違法行為，對發(fā)現(xiàn)的違法行為進(jìn)行處罰和曝光。③完善檢測機(jī)構(gòu)和人員培訓(xùn)。相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)檢測機(jī)構(gòu)的建設(shè)和認(rèn)證，確保其設(shè)備設(shè)施符合標(biāo)準(zhǔn)要求、人員具備專業(yè)知識和技能。同時，檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)開展培訓(xùn)和技術(shù)交流，提高檢測人員的技術(shù)水平和專業(yè)素養(yǎng)。④提供準(zhǔn)確可靠的檢測方法。檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)研發(fā)和推廣準(zhǔn)確、可靠的檢測方法，確保檢測結(jié)果的一致性和可比性；使用先進(jìn)的儀器設(shè)備和新興的檢測技術(shù)，提高檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性[4]。

2.6 教育與宣傳

①提供食品安全知識。相關(guān)部門應(yīng)開展食品安全知識的教育活動，向公眾普及有害物質(zhì)的危害、檢測方法和防范措施，增加公眾對食品安全的認(rèn)知。②增強(qiáng)食品安全教育。相關(guān)部門應(yīng)在學(xué)校、社區(qū)和工作場所開展食品安全教育，培養(yǎng)公眾的食品安全意識和行為習(xí)慣，指導(dǎo)他們正確選擇、處理和儲存食品的方法。③消費者指南和提示。相關(guān)部門應(yīng)發(fā)布食品安全的消費者指南和提示，提供選購、烹飪和儲存食品的建議，幫助消費者減少暴露于有害物質(zhì)的風(fēng)險。④舉辦培訓(xùn)和研討會。相關(guān)部門應(yīng)組織培訓(xùn)和研討會，向從業(yè)人員、農(nóng)民和食品加工企業(yè)等相關(guān)人員提供有關(guān)食品安全和有害物質(zhì)檢測的培訓(xùn)和指導(dǎo)，提升他們的專業(yè)知識和技能。⑤多媒體宣傳。相關(guān)部門應(yīng)利用多媒體平臺，如電視、廣播、互聯(lián)網(wǎng)、社交媒體等，傳播有關(guān)食品安全和有害物質(zhì)檢測的信息和知識，提高公眾對食品安全的關(guān)注和了解。⑥增加食品安全標(biāo)志和認(rèn)證。相關(guān)部門應(yīng)鼓勵食品生產(chǎn)企業(yè)獲得食品安全認(rèn)證，如ISO 22000標(biāo)準(zhǔn)等，提供可信賴的食品安全標(biāo)志，讓消費者放心。⑦加強(qiáng)社會監(jiān)督和舉報機(jī)制。相關(guān)部門應(yīng)建立健全的食品安全監(jiān)督機(jī)制，加強(qiáng)社會監(jiān)督和舉報渠道，鼓勵公眾積極參與，監(jiān)督食品安全問題[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，不斷改進(jìn)與創(chuàng)新食品中重金屬、農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)的檢測技術(shù)對于保障公眾健康至關(guān)重要。各方需要共同努力，包括政府、科研機(jī)構(gòu)、食品行業(yè)和消費者，共同合作推動技術(shù)進(jìn)步，加強(qiáng)監(jiān)管和教育，以建立更安全、可靠的食品供應(yīng)鏈，確保食品安全和公眾健康。