食品檢測中快速檢測技術的應用

摘 要：本文全面介紹了食品安全問題的重要性以及常規(guī)食品檢測技術和快速檢測技術的應用。常規(guī)食品檢測技術包括化學分析法、儀器分析法和微生物檢測法，而快速檢測技術包括聚合酶鏈式反應技術、免疫學檢測技術、生物傳感技術和基于成像的檢測技術。此外，針對快速檢測技術常見的問題，本文提出了相應的解決方案，為食品安全監(jiān)測提供借鑒和參考。

關鍵詞：食品安全；快速檢測技術；聚合酶鏈式反應技術；免疫學檢測技術；生物傳感技術

Application of Rapid Detection Technologies in Food Testing

LI Dan， WANG Jianchao， LONG Jiao， WANG Minghai， SUN Yu

（Xixiang County Food and Drug Inspection and Testing Center， Xixiang 723500， China）

Abstract： This article comprehensively explores the importance of food safety and the applications of conventional and rapid detection technologies. Conventional food testing methods encompass chemical analysis， instrumental analysis， and microbial detection， while rapid detection technologies include polymerase chain reaction， immunoassays， biosensors， and imaging-based techniques. Furthermore， solutions to common challenges associated with rapid detection technologies are proposed， offering valuable insights for food safety monitoring.

Keywords： food safety; rapid detection technologies; polymerase chain reaction technology; immunoassays technology; biosensors technology

食品安全問題一直是社會關注的焦點之一，因為它直接關系到人們的健康和生活質量。隨著全球化的推進和食品貿易的不斷增多，食品安全的復雜性和挑戰(zhàn)性也在不斷增加。因此，尋找快速、準確的食品檢測技術成為當務之急。

1 食品安全問題的重要性

民以食為天，食以安為先，食品是人們生存和發(fā)展的最基本物質條件，食品安全的任何問題都可能對消費者的健康造成直接影響，甚至威脅到生命安全。食品安全問題可發(fā)生在食品生產加工、儲存、運輸和銷售過程中，主要由微生物污染、化學污染等因素引起[1]。微生物污染包括細菌、病毒、寄生蟲和真菌等引起的食物中毒，如沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細菌會導致嚴重的食物中毒事件?；瘜W污染包括農藥殘留、獸藥殘留、重金屬、工業(yè)污染物和其他有害化學物質，如蔬菜和水果中的農藥殘留、水產品中的汞污染等。添加劑超標也是食品安全的常見問題之一，會對人體健康造成不良影響。因此，食品生產和流通各個環(huán)節(jié)都必須符合嚴格的安全標準和規(guī)定。

隨著全球化和國際貿易的增加，食品安全問題的復雜性和緊迫性也日益凸顯。因此，各國政府和國際組織紛紛加強了對食品安全的監(jiān)督和管理，推動建立了一系列國際食品安全標準和合作機制，以保障全球食品安全，維護公眾健康。

2 食品檢測技術概述

2.1 常規(guī)食品檢測技術

2.1.1 化學分析法

該方法是通過化學反應對食品中的特定成分進行定量、定性分析的一種方法。化學分析主要包括重量法、滴定法、分光光度法等，可以檢測食品中的添加劑、重金屬等物質的含量和成分，從而評估食品的品質。盡管化學分析法具有操作簡便、儀器設備要求低、結果準確可靠等優(yōu)點，但存在樣品前處理煩瑣、檢測周期長、對復雜樣品檢測能力有限等缺點，并且需要專業(yè)人員和復雜的設備支持，限制了其在快速檢測領域的應用。

2.1.2 儀器分析法

儀器分析法是利用現代分析儀器對食品中的特定成分進行檢測的方法。主要包括氣相色譜法、液相色譜法、原子吸收光譜法、紅外光譜法等。儀器分析法具有靈敏度高、準確度高、適用范圍廣等優(yōu)點，但相較于一些新興的快速檢測技術，其儀器設備價格昂貴、操作復雜、對操作人員技術水平要求也較高。

2.1.3 微生物檢測法

微生物檢測主要用于檢測食品中的微生物污染，包括細菌、霉菌、病毒等微生物的存在與否和數量多寡，以評估食品的衛(wèi)生安全。然而，傳統(tǒng)的微生物學檢測方法需要對目標微生物進行培養(yǎng)，需要較長的時間來獲得結果，難以滿足快速檢測和即時檢測需求。

2.2 快速檢測技術的定義與特點

快速檢測技術作為一種高效、經濟的食品安全監(jiān)控手段，能夠在相對較短的時間內對食品中的特定成分進行定性、定量分析[2]。①快速檢測技術以其高靈敏性而得到廣泛應用，能夠識別和量化即使在痕量水平下也可能對消費者健康構成威脅的污染物，這對于確保食品安全非常重要。例如，一些先進的免疫檢測技術能夠在幾分鐘內檢測到微克級別的農藥殘留。②快速檢測技術的檢測速度快，通常只需幾分鐘到幾小時即可得到結果，這與需要數天甚至數周的常規(guī)實驗室方法形成鮮明對比，極大地提高了檢測效率。同時這種快速檢測能力對于食品生產流程中的實時監(jiān)控以及應對食品安全緊急事件具有非常大的優(yōu)勢。③快速檢測技術的成本相對較低。它一般不需要昂貴的實驗室設備和大量的專業(yè)技術人員支持。比如采用便攜式儀器的方法，不僅降低了設備的購置和運行成本，而且縮短了樣品前處理的時間。④快速檢測技術的操作也非常簡便，對操作人員的技術水平要求不高，非專業(yè)人員也能快速上手。所以它不僅適用于專業(yè)實驗室，也易于在食品生產現場、口岸、市場等地方推廣和應用，從而加快了食品安全問題的響應速度。

3 快速檢測技術的原理和分類

3.1 PCR技術

聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術作為一種分子生物學技術，在食品安全檢測中發(fā)揮著較大作用。它的基本原理是利用DNA聚合酶在適宜溫度下不斷復制目標DNA的序列，使其指數級增加。這一過程主要包括變性、退火和延伸

3個關鍵步驟。在變性步驟中，DNA雙鏈被解旋成兩條單鏈；在退火步驟中，引物與目標DNA序列互相結合形成穩(wěn)定的引物-模板DNA復合物；而在延伸步驟中，DNA聚合酶沿著引物向前延伸，合成新的DNA鏈。通過多次循環(huán)這3個步驟，可以在短時間內擴增目標DNA片段，從而實現對DNA的快速檢測和定量分析。

在食品安全檢測中，PCR技術的主要應用包括檢測食品中的致病微生物和轉基因成分[3]。例如，針對食品中的大腸桿菌、沙門氏菌等病原微生物的檢測，PCR技術能夠快速、準確地檢測食品樣品中的微生物DNA，判定食品是否受到微生物污染，及時采取措施避免食源性疾病的發(fā)生。

3.2 免疫學檢測技術

免疫學檢測技術是利用抗原與抗體之間的特異性結合反應來檢測目標物質。這種技術包括了多種方法，其中酶聯免疫吸附測定（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）和免疫層析法等是較為常見的應用形式。其基本原理是通過將樣品中的目標物質與特異性抗體結合，形成抗體-抗原復合物，然后通過添加標記物來標記這些復合物，最終通過檢測標記物的信號來確定目標物質是否存在。

免疫學檢測技術具有高度的選擇性和靈敏性，能夠檢測食品中微量的有害物質等。例如，ELISA技術可以檢測食品中的殘留農藥、抗生素、重金屬等化學物質，以及食品中的過敏原（如花生蛋白、小麥蛋白）和毒素等[4]。

3.3 生物傳感技術

生物傳感技術作為一種新興的食品安全監(jiān)測手段，將生物識別元素與傳感器技術相結合，為檢測和監(jiān)測生物樣品中的特定分子或生物體提供了一種高效的方法。它的基本原理是在傳感器表面固定抗體、酶或核酸片段等生物識別元素，當樣品中的目標分子與生物識別元素結合時，會引起傳感器信號的變化，從而實現對目標分子的檢測和定量分析。

生物傳感技術具有較高的靈敏度，它能夠檢測到極低濃度的目標分子，因此在微量有害物質和微生物的快速檢測方面表現出色。

3.4 基于成像的檢測技術

與傳統(tǒng)的檢測方法相比，基于成像的檢測技術是一種非接觸的檢測方法，不需要直接接觸食品樣品，因此可以避免交叉污染和樣品破壞。同時，它也是一種非破壞性的檢測方法，不會對食品樣品造成損傷，保持了樣品的完整性。

這種技術主要應用于食品的外觀檢查和質量評估。例如，可以利用光學顯微鏡對食品中的微觀結構進行觀察和分析，以評估其新鮮度。另外，紅外成像技術可以用于檢測食品中的溫度分布和成分分布，從而確定食品的熟化程度。

4 食品快速檢測技術常見問題與解決對策

4.1 準確性問題

食品檢測的準確性直接影響到檢測結果的可靠性和實用性。在實際應用中，快速檢測技術有時會產生誤報或漏報的結果，這種問題由多種因素引起，比如試劑盒的靈敏度不夠高、操作人員的技術水平不足、設備校準不準確等[5]。

①為了提高準確性，應定期校準檢測設備，保證其在最佳狀態(tài)下運行，減少系統(tǒng)誤差。②使用質量較高的試劑盒和試劑，這些試劑應經過嚴格的質量控制。③建立標準化的檢測方法和質量控制程序。通過制定和遵循嚴格的標準操作程序（Standard Operating Procedure，SOP），確保每個實驗步驟都得到正確執(zhí)行，并建立完整的質量控制流程，包括陽性對照、陰性對照、空白對照等的使用和監(jiān)測，以確保檢測結果的準確性。還可以進行實驗室內外的驗證和比對，比如與其他實驗室或機構進行方法驗證和結果比對，可以評估和驗證檢測方法的準確性和可重復性，提高結果的可信度。④需要對操作人員進行專業(yè)培訓，提高他們的操作技能和對檢測原理的理解，減少人為誤差。

4.2 樣品前處理問題

快速檢測技術通常需要簡單、快速的樣品前處理步驟。然而，食品樣品的復雜基質和存在的干擾物會影響檢測過程。傳統(tǒng)的樣品前處理方法通常需要較長的時間和復雜的操作流程，限制了檢測效率和應用范圍。為應對這一問題，可采用以下兩種對策。①采用快速提取技術，這些技術能夠快速高效地從復雜的食品基質中提取目標分析物，減少前處理時間。例如，超聲波提取、離子交換樹脂吸附、液-液萃取等技術可以快速有效地提取目標物質，節(jié)省時間和成本。②采用固相萃取技術，該技術利用具有特異性吸附性能的固相材料從樣品中富集目標物質，減少干擾物的影響。固相萃取方法具有操作簡便、高效快速的特點，適用于各種類型的食品樣品。

4.3 特異性問題

在檢測復雜食品樣本時，由于食品基質的干擾，快速檢測技術可能缺乏特異性，從而錯誤地識別非目標物質。而且檢測過程中的交叉反應會導致假陽性結果，影響檢測的準確性。

①優(yōu)化引物和探針的設計是關鍵。這需要選擇合適的靶點，設計特異性高的引物和探針，并確保它們與目標物質的序列高度互補。如可以通過生物信息學工具進行引物和探針的評估和篩選，減少非特異性結合的可能性。②可以建立多參數、多指標的檢測體系。通過同時采用多種不同原理的檢測方法，在不同層面上對食品樣品進行綜合性的分析。例如，結合色譜法、質譜法、光譜法等多種分析技術，獲得更為全面的檢測結果。③可以采用一些增強特異性的方法，如使用特異性更好的酶、改進的試劑盒和試劑，以及更嚴格的環(huán)境控制條件等。

4.4 數據管理和解釋問題

快速檢測技術產生的大量數據需要科學的管理和解釋。為了確保數據的質量和可追溯性，需要采用先進的數據管理系統(tǒng)，并對操作人員進行數據分析和解釋的培訓。

①通過應用先進的數據管理系統(tǒng)來解決。這些系統(tǒng)應具備數據采集、存儲、處理和共享的功能，以保證數據的完整性。通過電子數據記錄系統(tǒng)，可以將實驗數據數字化，減少人為記錄導致的誤差，并方便數據的追溯和審查。還可以利用云計算和大數據技術，實現數據的集中管理和分析，提高數據處理效率。②對操作人員進行數據分析的培訓。操作人員應具備數據分析和解釋的能力，以正確理解和解讀檢測結果?？梢蕴峁I(yè)的培訓課程，教授數據處理和分析的基本知識和技能，包括統(tǒng)計學、數據挖掘和機器學習等技術。還可以鼓勵操作人員參與學術交流和研討會，分享經驗，提高相關能力。③建立數據質量控制和審核、數據共享機制?？梢栽O立專門的數據審核小組，對數據進行審核和驗證，確保數據的準確性。同時，建立數據共享和合作機制，促進不同實驗室和機構之間的數據交流和合作，以提高數據的綜合利用價值。

5 結語

食品安全是社會發(fā)展和公眾健康的重要保障。隨著科技的不斷進步，食品檢測技術日益完善，相關部門能夠更快速、更準確地發(fā)現和解決食品安全問題，有效保護消費者的權益和健康。這種持續(xù)的技術創(chuàng)新不僅提升了食品安全監(jiān)測的效率，也為未來構建更加安全、可靠的食品供應鏈提供了堅實的基礎。

參考文獻

[1]郭國棟，張曉燕，馮琦.基于生物技術的食品快速檢測技術研究[J].中國食品，2023（18）：66-68.

[2]楊靜.食品快速檢測的主要技術及存在的問題與對策[J].現代食品，2023，29（13）：114-116.

[3]趙昆山.快速檢測技術在食品安全監(jiān)管中的應用分析[J].中國食品工業(yè)，2022（23）：61-62.

[4]周婷婷.食品快速檢測常規(guī)技術與質量安全控制措施分析[J].大眾標準化，2021（19）：231-233.

[5]艾曉麗.免疫檢測技術在食品檢驗中的應用研究[J].中國食品工業(yè)，2021（3/4）：114-115.

作者簡介：李丹（1993—），女，陜西漢中人，本科，助理工程師。研究方向：食品質量與安全，食品檢驗。