食品安全檢測(cè)中分析化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

食品安全檢測(cè)工作主要是在國家標(biāo)準(zhǔn)的要求下對(duì)食品組成成分、有害成分進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)。在新時(shí)期中國式現(xiàn)代化改革過程中，食品科學(xué)、研發(fā)水平、開發(fā)技術(shù)等方面的快速發(fā)展，改變了食品的結(jié)構(gòu)、組分及加工工藝。在這種食品行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r下，食品管理部門、專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)對(duì)分析化學(xué)技術(shù)的探究及推廣應(yīng)用，為食品的原料選材、加工、出廠、食用等保駕護(hù)航。

1.分析化學(xué)技術(shù)概述

1.1 基本內(nèi)容

分析化學(xué)技術(shù)主要經(jīng)歷了三大發(fā)展階段：第一階段（20世紀(jì)20年代到30年代）以化學(xué)反應(yīng)原理發(fā)現(xiàn)為主；第二階段（20世紀(jì)40年代到60年代）強(qiáng)調(diào)儀器分析方法與分析技術(shù)應(yīng)用；第三階段（20世紀(jì)70年代至今）側(cè)重分析化學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)融合。分析化學(xué)的主要任務(wù)是鑒定物質(zhì)化學(xué)構(gòu)成，包括組分定性分析、組分相對(duì)含量定量分析、物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)分析等。目前，分析化學(xué)技術(shù)包括化學(xué)分析法、儀器分析法兩大類（如表1），具體應(yīng)用時(shí)以應(yīng)用原理、裝置差異分為色譜檢測(cè)技術(shù)、光譜檢測(cè)技術(shù)、生物檢測(cè)技術(shù)及其他檢測(cè)技術(shù)。分析化學(xué)技術(shù)的操作中比較注重“量”與“信息”的概念，常用實(shí)驗(yàn)方法、綜合方法開展分析，適用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、工業(yè)、食品等領(lǐng)域。

1.2 主要特點(diǎn)

分析化學(xué)技術(shù)的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在科學(xué)性、技術(shù)性、綜合性三大方面。以科學(xué)性為例，每一類分析化學(xué)技術(shù)中均以科學(xué)理論為基礎(chǔ)開發(fā)裝置、設(shè)計(jì)方案，而且形成了相應(yīng)范型（參看庫恩《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》第一章對(duì)范型的分析）。以技術(shù)性為例，新時(shí)期分析化學(xué)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)根據(jù)我國提出的“并聯(lián)式”發(fā)展方式突出了與傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工智能技術(shù)的融合，形成了以數(shù)據(jù)管理為核心的技術(shù)特點(diǎn)。以綜合性為例，分析化學(xué)技術(shù)在應(yīng)用前已建立“業(yè)務(wù)咨詢—現(xiàn)場(chǎng)勘察—簽訂合同—樣品采集—樣品保存—樣品運(yùn)輸—樣品制備—測(cè)量—廢液處理—出具報(bào)告”標(biāo)準(zhǔn)流程，各環(huán)節(jié)須配置人、機(jī)、材、技、法、環(huán)、錢、管等資源，綜合性鮮明。

2.食品安全檢測(cè)中應(yīng)用分析化學(xué)技術(shù)的必要性

2.1 宏觀層面

自統(tǒng)一大市場(chǎng)建成后，我國建立了國際市場(chǎng)與國內(nèi)市場(chǎng)雙循環(huán)體系。國內(nèi)食品生產(chǎn)企業(yè)既要參與全球同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，又要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)優(yōu)化。此時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)容轉(zhuǎn)移到了定價(jià)權(quán)與供應(yīng)鏈方向。從前者看，企業(yè)需要通過加強(qiáng)食品安全檢測(cè)為開發(fā)新產(chǎn)品、建立新標(biāo)準(zhǔn)、爭(zhēng)奪定價(jià)權(quán)提供科學(xué)依據(jù)。從后者看，國家衛(wèi)生健康委、市場(chǎng)監(jiān)管總局根據(jù)《中華人民共和國食品安全法》聯(lián)合發(fā)布了2023年第6號(hào)公告，涉及85項(xiàng)新食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)和3項(xiàng)修改單，這對(duì)整個(gè)食品供應(yīng)鏈產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，食品安全檢測(cè)內(nèi)容相對(duì)增多并且越來越精細(xì)，包括茶葉、嬰幼兒配方食品、食品接觸用塑料。同時(shí)，對(duì)《化學(xué)分析方法驗(yàn)證通則》《食品添加劑β-胡蘿卜素》《食品加工用菌種制劑》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了更新。在上述兩種條件下，相關(guān)企業(yè)急需在食品安全檢測(cè)中擴(kuò)大分析化學(xué)技術(shù)的配置比例。

2.2 微觀層面

現(xiàn)代食品生產(chǎn)包括傳統(tǒng)生產(chǎn)模式和制定化生產(chǎn)模式。第一種以“產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)—物料采購—生產(chǎn)加工—訂單處理—市場(chǎng)營(yíng)銷—售后服務(wù)”為主，第二種采用“訂單處理+物料采購+生產(chǎn)加工+售后服務(wù)”方案。兩種生產(chǎn)模式中都要使用食品原料、添加劑并進(jìn)行工業(yè)化處理，加之受原料生長(zhǎng)環(huán)境污染、種植方式、工藝介質(zhì)等多重因素影響，食品中不可避免地會(huì)存在化學(xué)危害成分，包括農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬、添加劑等。食品中的這些成分如果超標(biāo)，就會(huì)影響食用者的人體健康，甚至對(duì)其生命安全造成威脅。因此，食品企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)分析化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，提高食品安全檢測(cè)中的有害成分檢出率等。

3.食品安全檢測(cè)中分析化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用分析

目前，食品安全檢測(cè)中應(yīng)用的分析化學(xué)技術(shù)種類較多，而且應(yīng)用過程中的專業(yè)化、適配性有所提升。為了保證論述的清晰性，下面僅對(duì)色譜檢測(cè)技術(shù)、光譜檢測(cè)技術(shù)、生物檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析。

3.1 色譜檢測(cè)技術(shù)

色譜檢測(cè)技術(shù)屬于食品安全檢測(cè)中常用的分析化學(xué)技術(shù)，主要包括氣相色譜法、液相色譜法、離子色譜法及與質(zhì)譜法融合的色譜質(zhì)譜聯(lián)用法。例如，食品中的蛋白質(zhì)對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)的攝入十分重要，理化特性體現(xiàn)在水合作用、高分子性質(zhì)、氨基酸特性、顯色反應(yīng)等方面，含有豐富的C、O、N、H、S、P及多種微量元素，此時(shí)就可以使用高效液相色譜法進(jìn)行檢測(cè)。

該技術(shù)主要是在經(jīng)典液相色譜法基礎(chǔ)上應(yīng)用，構(gòu)成要素包括：流動(dòng)相儲(chǔ)液瓶；輸液泵；進(jìn)樣器；色譜柱；檢測(cè)器；記錄儀等。技術(shù)優(yōu)勢(shì)集中表現(xiàn)在分離柱壽命長(zhǎng)、分離效率高、分析時(shí)間短、進(jìn)樣量少、檢測(cè)靈敏度高方面，不足之處是檢測(cè)成本多、儀器維修費(fèi)用高，以及對(duì)樣品組成單位相似、分子極性相近及大小不同動(dòng)物蛋白質(zhì)組分的分離效果不佳。應(yīng)用時(shí)，操作人員可利用流動(dòng)相與固定相，通過專用設(shè)備完成樣品組分分離并進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，具體操作中通常根據(jù)溶于水、不溶于水，在2000分子量范圍以上選擇凝膠滲透色譜和凝膠過濾色譜、在2000分子量范圍以下選擇離子交換色譜、凝膠滲透色譜等對(duì)其蛋白質(zhì)含量進(jìn)行檢測(cè)。液相色譜法應(yīng)用示意圖見圖1。

3.2 光譜檢測(cè)技術(shù)

光譜檢測(cè)技術(shù)的種類較多，主要包括紫外光譜檢測(cè)、原子吸收光檢測(cè)、熒光檢測(cè)等，在食品安全檢測(cè)中多用于檢測(cè)化學(xué)危害成分。例如，食品原料主要為種植作物，因此若土壤受到工業(yè)污水、廢水、固體垃圾等排放因素影響，土壤中的重金屬就會(huì)轉(zhuǎn)移到原料中，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到食物中。其中，不排除砷、鉛含量超標(biāo)的問題。此時(shí)，企業(yè)可選擇AFS-2201型熒光光譜儀對(duì)食品樣品中的含鉛量、砷量進(jìn)行檢測(cè)。從以往的實(shí)踐驗(yàn)看，該設(shè)備簡(jiǎn)單易操作、檢測(cè)精度較高，能夠達(dá)到0.3ug/L的鉛含量檢測(cè)限度，并且砷含量的檢測(cè)回收率均值達(dá)到了95%以上。但是，它的檢測(cè)范圍在1-500ug/L之間。但該設(shè)備在食品中含有稀有金屬時(shí)適用性受限，而在這種情況下可配合原子吸收光檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)。再如，若食品中含有一定量的銅、鐵離子，此時(shí)就可選擇分光光度計(jì)進(jìn)行定量分析。具體而言，紫外-可見光吸收光譜范圍在200-760nm之間。分光光度計(jì)可以基于電磁輻射生成光譜并對(duì)食品進(jìn)行檢測(cè)。操作人員可根據(jù)上述原理選擇雙波長(zhǎng)光、三波長(zhǎng)波、導(dǎo)數(shù)分光方案等，應(yīng)用分光光度計(jì)完成食物中的銅、鐵等離子的測(cè)量。

3.3 生物檢測(cè)技術(shù)

與前兩種技術(shù)相比，生物檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)較晚，但是發(fā)展速度非?？?，其中的PCR技術(shù)、生物酶技術(shù)、生物芯片技術(shù)、免疫技術(shù)在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域已獲得大量研究及推廣應(yīng)用。例如，PCR技術(shù)主要是通過對(duì)特定DNA片段分子進(jìn)行放大擴(kuò)增檢測(cè)完成結(jié)構(gòu)組分分析；生物酶技術(shù)則將重點(diǎn)放在對(duì)食品組分結(jié)構(gòu)與有害物質(zhì)的檢測(cè)方面；生物芯片技術(shù)與免疫技術(shù)往往通常聯(lián)合運(yùn)用方式廣泛應(yīng)用于殘余農(nóng)藥、轉(zhuǎn)基因等檢測(cè)方面。從近幾年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)看，上述生物檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，既能滿足食品有害微生物、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、微生物含量及成分品質(zhì)檢測(cè)，也適用于新時(shí)期食品種類增多、加工工藝變化、食品檢測(cè)類別細(xì)化后的檢測(cè)。

例如，食品中的銅綠假單胞菌生物含量極低，采用常規(guī)檢測(cè)技術(shù)檢出率低、精準(zhǔn)性較差。在這種前提下，檢測(cè)機(jī)構(gòu)8Q6SIZX7TFNV5diOrxQgCg==可以在25μL反應(yīng)體系下，選擇PCR技術(shù)利用分光光度計(jì)、超低溫離心m7HV0z0j0mugsgleid7W4g==機(jī)、熒光定量PRC儀器綜合應(yīng)用方案完成對(duì)其含量的精準(zhǔn)檢出。相關(guān)要素如表2所示。

再如食品檢測(cè)中的農(nóng)藥殘留、獸藥殘留已成為新時(shí)期食品安全檢測(cè)中的重點(diǎn)之一，尤其在食品安全領(lǐng)域發(fā)布的2023年第6號(hào)公告進(jìn)一步細(xì)化了其中的組分檢測(cè)、有害成分檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，我們并不能寄希望于在農(nóng)業(yè)種植中從根本上解決病蟲害問題，因?yàn)槟壳笆褂棉r(nóng)藥進(jìn)行病蟲害防治仍居于主流。在這種現(xiàn)狀下，相關(guān)單位可以引入生產(chǎn)檢測(cè)技術(shù)中的生物傳感器、酶聯(lián)免疫技術(shù)聯(lián)合方案進(jìn)行相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品的監(jiān)測(cè)與檢測(cè)。例如，蔬菜、瓜果、糧食等作物生長(zhǎng)于田間地頭，為了確保其安全性，可以在上述方案下先將生物傳感器設(shè)置到檢測(cè)對(duì)象所在的土壤環(huán)境之中，然后通過它采集殺蟲劑內(nèi)的成分?jǐn)?shù)據(jù)，再利用酶聯(lián)免疫技術(shù)對(duì)其中采集到的人造酶組分做進(jìn)一步分析。從以往的殘余農(nóng)藥的檢測(cè)經(jīng)情況下，當(dāng)檢測(cè)環(huán)境溫度在40℃以內(nèi)時(shí)，應(yīng)用該方案可以精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)殺蟲劑中的水解酶、硝肖基酚、二乙基酚等成分含量的快速檢測(cè)，時(shí)間約在4min左右，極限值可達(dá)到10-7mol。

3.4 酶聯(lián)免疫技術(shù)

我國正在從傳統(tǒng)食品加工向智能食品加工方向轉(zhuǎn)型，通過應(yīng)用大量數(shù)字技術(shù)與先進(jìn)設(shè)備，食品生產(chǎn)率獲得了大幅提升。但是，受統(tǒng)一大市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境變化、消費(fèi)側(cè)需求不足等因素影響，市場(chǎng)容易出現(xiàn)食品供給與食品需求之間不均衡的情況。當(dāng)出現(xiàn)生產(chǎn)過剩的情況時(shí)，食品儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)腐壞現(xiàn)象。此時(shí)，商家若隨意使用打碼機(jī)更改生產(chǎn)日期，售賣過期食品，不僅會(huì)造成市場(chǎng)混亂，還會(huì)引發(fā)食品安全問題。在這種前提下，監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要加強(qiáng)對(duì)食品腐敗菌、遠(yuǎn)病菌的檢測(cè)，預(yù)防食品中出現(xiàn)有害微生物。以發(fā)酵加工類食品為例，若存儲(chǔ)環(huán)境、存儲(chǔ)方式、存儲(chǔ)時(shí)間不符合規(guī)定，就會(huì)發(fā)生變質(zhì)并含有有害微生物。此時(shí)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)可借助上述生物技術(shù)中的一種或借助聯(lián)合應(yīng)用方案，完成對(duì)此類食品中的有害微生物的檢測(cè)。其中，使用酶聯(lián)免疫技術(shù)既能夠保障檢測(cè)范圍的全面性，也可以提高檢測(cè)效率，一般可在2-3天出結(jié)果并達(dá)到99.7%以上的檢出率。

結(jié)束語

分析化學(xué)技術(shù)內(nèi)容豐富、特點(diǎn)鮮明，在新時(shí)期的食品安全檢測(cè)中應(yīng)用該技術(shù)既可滿足實(shí)際檢測(cè)需求，也能提高檢測(cè)效率、增強(qiáng)檢測(cè)質(zhì)量。建議實(shí)踐主體在應(yīng)用期間，一方面應(yīng)加強(qiáng)對(duì)不同種類的分析化學(xué)技術(shù)分析，盡可能地選擇適配性較高的技術(shù)；另一方面要在操作過程中嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化操作流程，確保應(yīng)用效果良好。尤其在當(dāng)前階段，不同技術(shù)的融合應(yīng)用有所增多，相關(guān)主體應(yīng)根據(jù)其應(yīng)用趨勢(shì)，做好相關(guān)人員知識(shí)結(jié)構(gòu)、專業(yè)技能、職能素養(yǎng)的專項(xiàng)培訓(xùn)，為其實(shí)踐賦能。