食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測現(xiàn)狀與對策

摘 要：食品中常見有害化學(xué)物質(zhì)嚴重威脅人體健康，傳統(tǒng)檢測方法難以滿足日益嚴格的檢測需求。本文分析了食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測技術(shù)的研究進展，指出檢測靈敏度不足、復(fù)雜基質(zhì)干擾以及現(xiàn)場檢測方法標準化程度低等問題，提出了采用納米材料、分子印跡聚合物、新型光學(xué)探針等策略提升靈敏度，優(yōu)化樣品前處理方法去除基質(zhì)干擾，制定統(tǒng)一的現(xiàn)場檢測標準等改進對策，為促進食品安全快速檢測技術(shù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：食品安全；有害化學(xué)物質(zhì)；快速檢測

Current Status and Countermeasures of Rapid Detection of Harmful Chemical Substances in Food

LI Jiahui

（Yunnan Huace Testing & Certification Co.， Ltd.， Kunming 650108， China）

Abstract： Common harmful chemicals in food pose a serious threat to human health， and traditional detection methods are unable to meet the increasingly stringent testing needs for detection. This article analyzes the research progress of rapid detection technology for harmful chemicals in food， pointing out the problems of insufficient detection sensitivity， complex matrix interference， and low standardization of on-site detection methods. Strategies such as using nanomaterials， molecularly imprinted polymers， and new optical probes are proposed to improve sensitivity， optimize sample pretreatment methods to remove matrix interference， and develop unified on-site detection standards， providing reference for promoting the development of rapid detection technology for food safety.

Keywords： food safety; harmful chemicals; quick detection

食品中常見的有害化學(xué)物質(zhì)如農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬等，會對人體健康構(gòu)成潛在威脅。近年來，我國相繼頒布實施了《中華人民共和國食品安全法》及配套法規(guī)，對食品中有害物質(zhì)檢測提出了更高的要求。傳統(tǒng)的實驗室檢測方法耗時長、成本高，已不能滿足日益嚴格的食品安全檢測需求[1]。因此，開發(fā)快速、便攜、低成本的檢測技術(shù)對保障食品安全、維護公眾健康意義重大。本文將分析食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的改進對策，以期為促進食品安全檢測技術(shù)的發(fā)展提供參考。

1 食品中常見的有害化學(xué)物質(zhì)

食品中常見的有害化學(xué)物質(zhì)主要包括重金屬、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、違規(guī)添加的食品添加劑等。①重金屬污染是食品安全的主要隱患之一，常見的有汞、鉛、鎘、砷等。汞主要存在于魚類、貝類等水產(chǎn)品中，可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷；鉛可通過食物鏈富集于動植物體內(nèi)，使人體慢性中毒；鎘廣泛存在于稻米、蔬菜等農(nóng)作物中，長期攝入會損害腎臟功能；砷化物具有致癌性。②有機氯、有機磷、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥等殘存于糧食、蔬果、水產(chǎn)品中，可通過生物富集對人體健康產(chǎn)生潛在威脅。獸藥殘留主要存在于畜禽產(chǎn)品中，氯霉素、硝基呋喃類藥物殘留超標較為常見，可致嚴重的肝腎損傷、再生障礙性貧血等。③食品添加劑如防腐劑、著色劑、甜味劑的濫用為食品安全埋下隱患，山梨酸鉀、苯甲酸、二氧化硫殘留超標會刺激胃腸道黏膜，誘發(fā)過敏反應(yīng)；非天然著色劑日落黃、莧菜紅攝入過量則有致癌風險。因此，加強對食品中有害化學(xué)物質(zhì)的監(jiān)管，完善快速檢測技術(shù)與設(shè)備極為必要。

2 食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測技術(shù)概述

食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測技術(shù)主要包括免疫分析法、電化學(xué)法和光譜法等。①免疫分析法利用抗原抗體特異性結(jié)合原理，通過酶聯(lián)免疫吸附測定（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）、免疫層析（Immunochromatography Assay，ICA）等方式實現(xiàn)目標物的快速定性或半定量分析，如利用金納米顆粒標記的特異性抗體建立ICA方法可在

30 min內(nèi)實現(xiàn)對黃曲霉毒素B1的快速定量檢測。②電化學(xué)法基于目標物質(zhì)在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電信號與其濃度呈函數(shù)關(guān)系，通過循環(huán)伏安、差分脈沖伏安等技術(shù)可實現(xiàn)痕量農(nóng)藥殘留如百草枯、多菌靈等的靈敏檢測[2]。③光譜法如表面增強拉曼光譜（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）通過納米基底與目標分子相互作用增強拉曼信號，結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法可對食品中重金屬、塑化劑等多種有害物質(zhì)實現(xiàn)快速定性定量分析。此外，近年來基于智能手機的光學(xué)傳感技術(shù)發(fā)展迅速，利用其內(nèi)置攝像頭、光源等部件可實現(xiàn)對農(nóng)藥殘留、獸藥殘留等有害物質(zhì)的現(xiàn)場快速檢測，極大地拓展了快檢技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3 食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

3.1 快速檢測靈敏度不足導(dǎo)致漏檢風險

食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測技術(shù)雖然取得了長足發(fā)展，但在實際應(yīng)用中仍面臨著靈敏度不足導(dǎo)致的漏檢風險。以農(nóng)藥殘留檢測為例，基于酶抑制法原理的快速檢測試紙盒可實現(xiàn)對有機磷農(nóng)藥的定性分析，但其檢出限通常在mg·kg-1級別，難以滿足日益嚴格的農(nóng)藥殘留限量標準。即便是基于免疫分析法的快速檢測技術(shù)，如膠體金免疫層析試紙雖然特異性強、操作簡便，但受制于納米金顆粒的尺寸效應(yīng)及抗體親和力的限制，其檢測靈敏度最多為mg·L-1水平，與儀器分析方法相比仍有2～3個數(shù)量級的差距。以黃曲霉毒素B1檢測為例，現(xiàn)行的快速檢測產(chǎn)品檢出限多在μg·kg-1級別，而液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜等儀器分析方法的檢出限可達ng·kg-1水平，快速檢測方法的靈敏度短板使得痕量有害物質(zhì)易被漏檢，給食品安全把關(guān)帶來隱患[3]。此外，重金屬等有害元素的快速檢測同樣面臨靈敏度瓶頸，如基于比色原理的鎘速測試劑盒靈敏度較低，在痕量鎘的檢測中容易產(chǎn)生假陰性結(jié)果。

3.2 復(fù)雜基質(zhì)中目標物質(zhì)識別不準確

食品基質(zhì)常含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素等營養(yǎng)成分，以及色素、香料等添加劑。這些復(fù)雜的基質(zhì)成分可能會對目標有害物質(zhì)的識別產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致檢測結(jié)果的準確性和特異性下降。例如，在利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測奶粉中的三聚氰胺時，基質(zhì)中的大量蛋白質(zhì)可能與三聚氰胺發(fā)生非特異性結(jié)合，導(dǎo)致其在色譜柱上的保留時間發(fā)生改變，峰形展寬，甚至出現(xiàn)與其他物質(zhì)峰重疊的情況，最終影響檢測結(jié)果的準確性[3]。類似地，在檢測茶葉等植物性食品中農(nóng)藥殘留時，樣品基質(zhì)中的色素、多酚類物質(zhì)等會對目標農(nóng)藥的離子化效率產(chǎn)生抑制作用，降低檢測靈敏度。盡管目前的快速檢測技術(shù)可通過優(yōu)化樣品前處理方法、采用高選擇性的分離純化技術(shù)等措施，在一定程度上克服基質(zhì)效應(yīng)的干擾，但對于某些特殊的食品基質(zhì)而言，如中藥材、保健品等，由于其化學(xué)成分更為復(fù)雜多變，現(xiàn)有的快速檢測技術(shù)在準確識別目標物質(zhì)方面仍面臨挑戰(zhàn)。

3.3 現(xiàn)場檢測方法標準化程度低

食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用中，由于缺乏統(tǒng)一的操作規(guī)范和質(zhì)量控制標準，導(dǎo)致檢測結(jié)果的可比性和溯源性較差，標準化程度有待提高。不同廠家生產(chǎn)的試劑盒、檢測卡在樣品制備、檢測流程、結(jié)果判定等方面存在差異，使得現(xiàn)場檢測結(jié)果難以實現(xiàn)互認。以ELISA為例，影響檢測準確性的因素包括酶標抗體的效價、底物的選擇、反應(yīng)時間和溫度等，但現(xiàn)有的ELISA試劑盒通常缺乏詳細的操作說明和質(zhì)控規(guī)范，不同操作者之間的檢測結(jié)果差異較大。在膠體金免疫層析試紙的現(xiàn)場應(yīng)用中，由于缺乏標準化的判讀方法和參考對照品，檢測人員主觀判斷差異較大，漏檢、誤判等問題時有發(fā)生[4]。即便是基于便攜式儀器的快速檢測方法，如膜電極法測定食品中的重金屬，其檢測性能也會受到儀器穩(wěn)定性、電極狀態(tài)等因素的影響。食品復(fù)雜基質(zhì)的干擾、待測物濃度水平的差異以及不同檢測對象的特點，進一步增加了標準化操作流程制定的難度。

4 食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測改進對策

4.1 提升檢測技術(shù)靈敏度以確保準確性

為了切實提升食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測方法的靈敏度，從而降低漏檢風險，需要從多方面著手改進檢測技術(shù)。①針對農(nóng)藥殘留檢測靈敏度不足的問題，可以考慮采用納米材料修飾傳感電極，通過增大電極比表面積和導(dǎo)電性來放大電化學(xué)響應(yīng)信號，將檢出限從μg·kg-1級別降低至ng·kg-1水平。例如，將金納米粒子自組裝于石墨烯修飾電極表面，可使有機磷農(nóng)藥的檢測靈敏度提高100倍以上。②對于痕量重金屬分析，可引入分子印跡聚合物作為識別元件，利用其對目標離子的高特異性結(jié)合能力，結(jié)合電化學(xué)阻抗等檢測手段，實現(xiàn)μg·kg-1級別的超痕量檢測。③為進一步降低檢出限，樣品前處理優(yōu)化不可或缺。可根據(jù)不同待測物質(zhì)的理化特性，優(yōu)選吸附劑材料，如使用磁性氧化石墨烯萃取目標物質(zhì)，再耦合等離子體發(fā)射光譜等分析手段，從而在提高靈敏度的同時保證檢測速度。此外，應(yīng)重視納米探針的優(yōu)化設(shè)計，發(fā)展基于量子點、上轉(zhuǎn)換納米顆粒等新型發(fā)光材料的免疫分析方法，進一步提高食品安全快速檢測的靈敏度。

4.2 優(yōu)化復(fù)雜基質(zhì)樣品前處理以提高識別率

針對食品基質(zhì)復(fù)雜多樣導(dǎo)致目標有害物質(zhì)識別不準確的問題，樣品前處理過程的優(yōu)化非常重要。傳統(tǒng)的液液萃取、固相萃取等方法難以有效去除蛋白質(zhì)、脂肪等干擾成分，采用更高選擇性的分離純化技術(shù)如分子印跡聚合物（Molecular Imprinted Polymers，MIPs）萃取可顯著提高檢測準確性。MIPs材料對目標分子具有預(yù)設(shè)的空腔結(jié)構(gòu)，通過模板導(dǎo)向合成與靶標物質(zhì)特異性結(jié)合，能夠選擇性地富集目標物質(zhì)，去除基質(zhì)干擾。例如，針對茶葉等復(fù)雜植物基質(zhì)中農(nóng)藥多殘留的檢測難題，可合成與待測農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)匹配的MIPs吸附劑，與茶葉粉末混合，在溫和條件下振蕩萃取，MIPs材料能夠特異性捕獲農(nóng)藥分子，經(jīng)簡單洗脫步驟即可得到純化的目標物，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進行分析，可有效克服色素等基質(zhì)效應(yīng)對定性定量準確性的影響。類似地，針對中藥材等化學(xué)成分更為復(fù)雜的樣品基質(zhì)，采用表面印跡聚合物（Surface-Imprinted Polymers，SIPs）萃取可進一步提高分離選擇性[5]。SIPs吸附劑表面富集印跡位點，對目標分析物親和力強、萃取快，通過與中藥粉碎樣品簡單混合即可實現(xiàn)高效萃取，所得提取液經(jīng)稀釋后即可直接進行儀器分析，整個前處理過程簡便快速、基質(zhì)去除能力強，能夠顯著提升檢測靈敏度與重現(xiàn)性。此外，超臨界流體萃取、微波輔助萃取等新型樣品前處理技術(shù)通過優(yōu)化提取介質(zhì)、精確控制萃取條件，可在更短時間內(nèi)實現(xiàn)目標物與基質(zhì)的有效分離，進一步消除基質(zhì)效應(yīng)，在食品有害物質(zhì)快速檢測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.3 制定統(tǒng)一的現(xiàn)場檢測方法標準

為提高現(xiàn)場快速檢測的規(guī)范化水平，應(yīng)制定統(tǒng)一的檢測方法標準。以酶聯(lián)免疫法檢測黃曲霉毒素為例，可從樣品制備、酶標記抗體的使用濃度與孵育條件、底物選擇及顯色時間、結(jié)果判定等環(huán)節(jié)，建立標準操作程序。①在樣品制備環(huán)節(jié)，應(yīng)明確樣品的均質(zhì)方式、提取溶劑的種類與用量、離心速度與時間等參數(shù)；酶標記抗體的使用濃度應(yīng)通過方法學(xué)驗證確定最佳值，并規(guī)定孵育溫度與時間范圍；底物應(yīng)根據(jù)分析靈敏度要求選擇，并對顯色時間進行嚴格控制。②需要建立統(tǒng)一的定性、定量判定標準，如陽性判斷的臨界吸光度值、定量檢測的標準曲線范圍等。對于膠體金免疫層析試紙等現(xiàn)場檢測工具，應(yīng)進一步細化結(jié)果判讀標準，可借鑒酶聯(lián)免疫法標準化程度較高的定量分析模式，通過小型掃描儀將試紙顏色變化定量化，消除人為判斷差異。有必要開發(fā)配套的質(zhì)控品，定期對檢測過程進行質(zhì)量監(jiān)控。③針對不同食品基質(zhì)特點，還應(yīng)制定相應(yīng)的基質(zhì)效應(yīng)評估方法，優(yōu)化樣品前處理條件，確保檢測結(jié)果準確可靠。相關(guān)標準及規(guī)范的制定應(yīng)充分吸收科研機構(gòu)、檢測機構(gòu)、企業(yè)的意見和建議，在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴謹?shù)姆椒▽W(xué)驗證和實驗室間比對，最終形成可操作、易執(zhí)行的統(tǒng)一標準，從而全面提升食品安全快速檢測的現(xiàn)場應(yīng)用水平。

5 結(jié)語

食品有害化學(xué)物質(zhì)快速檢測技術(shù)是保障食品安全的重要手段，但在實際應(yīng)用中仍面臨靈敏度不足、基質(zhì)干擾嚴重、標準化程度低等挑戰(zhàn)。本文提出的采用新型納米材料與分子印跡技術(shù)提高靈敏度，優(yōu)化樣品前處理步驟以去除基質(zhì)干擾，建立統(tǒng)一的現(xiàn)場檢測標準等對策，可為食品安全快速檢測技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供新思路。未來應(yīng)加強基礎(chǔ)研究，開發(fā)靈敏度更高、選擇性更強的新型傳感器，建立食品復(fù)雜基質(zhì)的標準物質(zhì)庫，完善相關(guān)標準體系，促進快速檢測技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為保障食品安全、維護公眾健康提供堅實的技術(shù)支撐。

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作者簡介：李佳輝（1997—），男，白族，云南昆明人，本科。研究方向：食品檢驗。