食品安全快速檢測(cè)技術(shù)研究

作者簡(jiǎn)介：范秋佳（1984—），男，河北唐山人，碩士，工程師。研究方向：食品安全。

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，食品安全日益成為媒體和大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。本文簡(jiǎn)要概述食品快檢技術(shù)發(fā)展背景及應(yīng)用現(xiàn)狀，探討微生物快檢技術(shù)、免疫分析檢測(cè)法、理化反應(yīng)技術(shù)，以及色譜、波譜分析技術(shù)等在食品檢測(cè)中的應(yīng)用，并對(duì)食品快檢技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：食品檢驗(yàn)；快速檢測(cè)技術(shù)；應(yīng)用方法；微生物

Research on Fast Food Safety Detection Technology

FAN Qiujia， DENG Rui

（Market Supervision Administration of Tangshan Municipality， Tangshan 063000， China）

Abstract： With the rapid development of the economy and society， food safety has increasingly become a focus of media and public attention. This article provides a brief overview of the development background and current application status of food rapid detection technology. It explores the applications of microbial rapid detection technology， immunoassay detection method， physicochemical reaction technology， chromatography， spectral analysis technology， etc. in food detection， and looks forward to the development prospects of food rapid detection technology.

Keywords： inspection technology of food; rapid inspection technology; application methods; microorganism

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)下，人們對(duì)食品安全有了更高的要求，食品安全已成為媒體和大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)階段我國(guó)食品安全風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)源：微生物污染，如細(xì)菌（沙門氏菌、大腸桿菌等）、病毒（諾如病毒等）、真菌（如霉菌等）及其產(chǎn)生的毒素；化學(xué)污染，包括農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬超標(biāo)（如鉛、鎘等）；食品添加劑濫用（如超范圍、超劑量使用食品添加劑）；環(huán)境污染，水、土壤、空氣等環(huán)境的污染可能會(huì)間接影響食品安全[1-2]。面對(duì)紛繁復(fù)雜的食品安全形勢(shì)，便捷、高效、快速的食品安全檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為確保食品安全提供了技術(shù)支撐。

1 食品安全快速檢測(cè)

食品安全快速檢測(cè)是指利用簡(jiǎn)便、快捷的分析技術(shù)和手段，對(duì)食品中的有害物質(zhì)、污染物、營(yíng)養(yǎng)成分等進(jìn)行快速檢測(cè)的方法。食品安全快速檢測(cè)技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱快檢技術(shù)）具有檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)便、成本相對(duì)較低等特點(diǎn)，能在較短時(shí)間內(nèi)（幾分鐘到幾小時(shí)）得出檢測(cè)結(jié)果，不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備，且無(wú)須經(jīng)過(guò)煩瑣的樣品前處理過(guò)程。常用的食品安全快速檢驗(yàn)技術(shù)有薄層層析色譜法、ATP熒光檢測(cè)法、比色分析法、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）、免疫分析法以及波譜分析技術(shù)等。這些快速檢測(cè)方法可以應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)或基層檢測(cè)中，如農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、食品生產(chǎn)企業(yè)、監(jiān)管部門現(xiàn)場(chǎng)抽檢等，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)食品安全問(wèn)題，保障公眾的食品安全。

2 食品安全檢驗(yàn)中常用的快檢技術(shù)

2.1 薄層層析色譜法

薄層層析色譜是將固定相均勻地涂敷在玻璃板、鋁箔等載體上形成平面薄層，將樣品點(diǎn)在薄層的一端，以適當(dāng)?shù)恼归_(kāi)劑在薄層上進(jìn)行展開(kāi)。由于不同物質(zhì)在固定相和展開(kāi)劑中的分配系數(shù)和遷移速率不同，形成彼此分離的斑點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這些斑點(diǎn)的位置、形狀、顏色等進(jìn)行觀察和分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中各組分的定性和定量分析。該方法對(duì)小分子有機(jī)物（如農(nóng)藥、食品添加劑）的檢測(cè)有很好的效果，但因其對(duì)生物大分子，如蛋白質(zhì)、多肽的分離和鑒定效果不甚理想，在食品安全快檢技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用中受到了制約。

2.2 基于細(xì)菌計(jì)數(shù)法的微生物檢測(cè)技術(shù)

基于細(xì)菌計(jì)數(shù)法的微生物檢測(cè)技術(shù)是一類重要的技術(shù)手段，常見(jiàn)的計(jì)數(shù)法有固相細(xì)胞計(jì)數(shù)法（Solid Phase Cytometry，SPC）和流式細(xì)胞計(jì)數(shù)法（Flow Cytometry，F(xiàn)C）。其中，SPC能夠快速且有效地檢測(cè)單細(xì)胞細(xì)菌，該方法利用特定的技術(shù)或設(shè)備，能夠在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)樣品中的單細(xì)胞細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)食品微生物的快速檢測(cè)。FC是一種利用流式細(xì)胞儀進(jìn)行快速測(cè)量、分析和分選的技術(shù)。它基于細(xì)胞在一個(gè)線性流動(dòng)通道中通過(guò)激光束時(shí)，根據(jù)激光與細(xì)胞產(chǎn)生的散射光信號(hào)和熒光信號(hào)，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行定量、定性及分類。流式細(xì)胞計(jì)數(shù)方法在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品安全等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 免疫分析檢測(cè)法

免疫分析檢測(cè)法是一類基于抗原與抗體特異性結(jié)合反應(yīng)的檢測(cè)方法。該方法的基本原理是通過(guò)標(biāo)記抗原或抗體，使其在與待測(cè)物質(zhì)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的定量或定性分析。常見(jiàn)的免疫檢測(cè)法包括酶聯(lián)免疫吸附法、免疫熒光法、膠體金免疫層析法等。

2.3.1 酶聯(lián)免疫吸附法

自20世紀(jì)70年代酶聯(lián)免疫吸附（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）技術(shù)誕生起，因其具備簡(jiǎn)單快捷、特異性高、敏感性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，便被廣泛運(yùn)用在大量樣本的篩檢工作中，成為食品安全檢驗(yàn)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛的方法之一。酶聯(lián)免疫吸附法屬于一種固相免疫分析手段，首先將抗原包被于固相載體上，隨后抗體與抗原特異性結(jié)合后會(huì)被固定在固相載體上，加入底物顯色后，依據(jù)顯色反應(yīng)的深淺實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物的定性、定量分析。ELISA快檢技術(shù)具有較高的特異性，能準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)物質(zhì)，降低假陽(yáng)性結(jié)果的發(fā)生概率。此外，該技術(shù)還具有較高的靈敏度，可以檢測(cè)到微量的目標(biāo)物，且操作簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備和專業(yè)技能，成本相對(duì)較低，適合大規(guī)模應(yīng)用。

2.3.2 膠體金免疫層析技術(shù)

膠體金免疫層析技術(shù)（Colloidal Gold Immunoch-

romatography Assay，CGIA），又稱為納米金免疫層析法，是以膠體金為顯色媒介，利用免疫學(xué)中抗原抗體能夠特異性結(jié)合的原理，在層析過(guò)程中完成這一反應(yīng)，從而完成檢測(cè)。膠體金是由氯金酸水溶液在還原劑的作用下，聚合成特定大小的金顆粒，這些顆粒依靠靜電作用形成一種穩(wěn)固的膠體狀態(tài)，也被稱為金溶膠。其有著高電子密度、介電特性以及催化作用，能夠和眾多生物大分子進(jìn)行結(jié)合，并且不會(huì)對(duì)其生物活性造成影響。免疫膠體金標(biāo)記技術(shù)是將膠體金當(dāng)作示蹤標(biāo)志物，借助膠體金在堿性環(huán)境中帶有負(fù)電荷的特性，和蛋白質(zhì)分子的正電荷基團(tuán)憑借靜電吸引從而形成穩(wěn)固的結(jié)合，這種結(jié)合對(duì)于所標(biāo)記蛋白質(zhì)的生物活性并不會(huì)產(chǎn)生影響。膠體金免疫層析技術(shù)具有高特異性、高靈敏度及操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，可用于食品中農(nóng)藥殘留、重金屬污染、添加劑超標(biāo)等的檢測(cè)。

2.4 PCR技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種分子生物學(xué)技術(shù)，可看作是生物體外的特殊DNA復(fù)制。該技術(shù)依賴于DNA的熱穩(wěn)定性和半保留復(fù)制原理，通過(guò)重復(fù)的溫度循環(huán)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)DNA的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。每個(gè)循環(huán)包括3個(gè)主要步驟：變性（將雙鏈DNA加熱分離成單鏈）、退火（冷卻讓引物結(jié)合到目標(biāo)DNA上）、延伸（在DNA聚合酶作用下合成新的DNA鏈）。經(jīng)過(guò)多個(gè)循環(huán)后，可以產(chǎn)生數(shù)百萬(wàn)至數(shù)十億份的目標(biāo)DNA拷貝。與傳統(tǒng)微生物檢測(cè)技術(shù)相比，PCR技術(shù)檢測(cè)靈敏度高，能夠檢測(cè)出極微量的目標(biāo)微生物；特異性高，可以準(zhǔn)確識(shí)別特定的微生物；檢測(cè)速度快，能在較短時(shí)間內(nèi)得出結(jié)果[3]。目前，PCR快檢技術(shù)在食源性致病菌（如沙門氏菌、李斯特菌、金黃色葡萄球菌等）的檢測(cè)方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.5 ATP生物熒光檢測(cè)法

三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP）是一種高能磷酸化合物。在細(xì)胞中，它與二磷酸腺苷（Adenosine Diphosphate，ADP）的相互轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)貯能和放能。生物學(xué)發(fā)光檢測(cè)法使用熒光蟲素和熒光蟲素酶可使ATP釋放出能量產(chǎn)生磷光，光的強(qiáng)度就代表ATP的量，從而推斷出菌落總數(shù)。目前，ATP生物熒光測(cè)定技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在食品安全監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生環(huán)境評(píng)估、藥品生產(chǎn)質(zhì)量控制以及公共衛(wèi)生事件響應(yīng)等多個(gè)領(lǐng)域。在食品安全監(jiān)測(cè)中，該技術(shù)可用于食品餐飲具、廚房設(shè)備和表面微生物污染狀況的檢測(cè)，能有效確保食品衛(wèi)生安全。

2.6 比色分析法

比色分析法的原理是以生成有色化合物的顯色反應(yīng)為基礎(chǔ)，利用有色物質(zhì)溶液的顏色與其濃度的比例關(guān)系（朗伯-比爾定律），憑借目測(cè)或者運(yùn)用分光光度計(jì)測(cè)量有色化合物溶液的顏色深淺程度，從而判斷待測(cè)物的濃度。采用比色法的化學(xué)反應(yīng)必須具有專一性和靈敏性的特點(diǎn)，反應(yīng)所生成的有色化合物保持恒定，生成產(chǎn)物與顯色劑有明顯的顏色

差異。

目前，基于比色分析法的快檢試劑盒有亞硝酸鹽、二氧化硫、吊白塊、甲醛等，其原理均是待測(cè)物與顯色劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成特定顏色溶液，通過(guò)目測(cè)法比較待測(cè)溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液的顏色深淺差異，確定待測(cè)物的濃度。與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，該方法具有對(duì)操作人員專業(yè)基礎(chǔ)要求低、便于攜帶、可快速讀取檢驗(yàn)結(jié)果等優(yōu)點(diǎn)，適用于食品安全現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法和重大活動(dòng)餐飲保障工作[4]。

2.7 波譜分析技術(shù)

波譜分析技術(shù)是利用特定波長(zhǎng)或頻率范圍的電磁輻射照射樣品，物質(zhì)會(huì)對(duì)這些輻射產(chǎn)生吸收、散射或發(fā)射等響應(yīng)。這些響應(yīng)與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、原子組成等密切相關(guān)，通過(guò)對(duì)這些響應(yīng)信號(hào)的分析和解讀，可以獲取關(guān)于物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)、化學(xué)狀態(tài)等信息。波譜分析技術(shù)憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，已成為食品快速檢測(cè)的有力工具。目前，在食品快速檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的波譜技術(shù)主要為紅外光譜技術(shù)。紅外光譜技術(shù)可用于檢測(cè)和鑒別食品中的添加劑、污染物和有害物質(zhì)。例如，可通過(guò)紅外光譜技術(shù)對(duì)食品中農(nóng)藥殘留、重金屬等成分進(jìn)行分析，進(jìn)而判斷其含量和種類是否符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)[5]。近紅外光譜技術(shù)能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)食品的基本成分進(jìn)行無(wú)損分析，如快速判斷糧食作物中的水分、蛋白質(zhì)含量是否達(dá)標(biāo)，檢測(cè)水果中的糖分含量等。

2.8 微流控芯片技術(shù)

微流控芯片又稱生物芯片，微流控技術(shù)可以把常規(guī)生化分析中的采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與功能集成在一塊小小的硅基、金屬等固相材質(zhì)上，形成一種包括多種微納米管道和多個(gè)微納米體積的反應(yīng)腔體的微型芯片，讓可控流體貫穿于整個(gè)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)常規(guī)生化實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)功能，為即時(shí)診斷、環(huán)境保護(hù)、食品安全等應(yīng)用領(lǐng)域服務(wù)。

微流控芯片技術(shù)具有精準(zhǔn)、高通量、儀器小型化、樣本用量小以及試劑消耗少等優(yōu)點(diǎn)。但是，該技術(shù)在食品檢驗(yàn)領(lǐng)域的應(yīng)用面臨著核心技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不完善、生產(chǎn)成本較高、人才缺乏等問(wèn)題。通過(guò)科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，相信未來(lái)微流控芯片技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法相比，食品安全快檢技術(shù)具有檢測(cè)速度快、準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)便和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使得食品安全快檢技術(shù)在食品安全監(jiān)管中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，為保障食品安全提供了有力支持。在食品生產(chǎn)企業(yè)，食品快檢技術(shù)可以用于原材料的驗(yàn)收和產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量；在市場(chǎng)監(jiān)管部門，食品快檢技術(shù)能夠滿足大規(guī)模的樣品抽檢，有效震懾不法行為。然而，食品安全快速檢驗(yàn)技術(shù)也存在一定的不足，對(duì)于某些復(fù)雜的食品基質(zhì)的檢測(cè)準(zhǔn)確性有待提高。隨著科技的不斷進(jìn)步，這些技術(shù)正在不斷改進(jìn)和發(fā)展。

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