食品檢驗(yàn)技術(shù)在食品質(zhì)量溯源中的應(yīng)用研究

摘 要：本文分析了分子生物學(xué)、質(zhì)譜分析、近紅外光譜、生物傳感器和穩(wěn)定同位素比率分析等食品檢驗(yàn)技術(shù)的特點(diǎn)以及在食品質(zhì)量溯源中的應(yīng)用。食品檢驗(yàn)技術(shù)在食品成分鑒定、摻假檢測、產(chǎn)地溯源等方面發(fā)揮了重要作用，未來應(yīng)加強(qiáng)多技術(shù)融合，提高溯源的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究為食品質(zhì)量溯源技術(shù)的選擇和應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞：食品溯源；檢驗(yàn)技術(shù)；質(zhì)量安全

Research on the Application of Food Inspection Technology in Food Quality Traceability

GAO Shuyuan1， YU Xiaoyan2

（1.Zhangjiakou Food and Drug Inspection Center， Zhangjiakou 075000， China; 2.Zhangjiakou City Market Supervision and Management Comprehensive Law Enforcement Bureau， Zhangjiakou 075000， China）

Abstract： This paper analyzes the characteristics of food inspection technologies such as molecular biology， mass spectrometry， near-infrared spectroscopy， biosensors and stable isotope ratio analysis， as well as their applications in food quality traceability. Food inspection technology plays an important role in food ingredient identification， adulteration detection， origin traceability， etc. In the future， we should strengthen the integration of multiple technologies to improve the accuracy and reliability of traceability. This study provides a reference for the selection and application of food quality traceability technology.

Keywords： food traceability; inspection technology; quality and safety

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們生活水平的提高，食品安全問題已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。《食品安全標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測評估“十四五”規(guī)劃》中明確提出要加快建立食品安全追溯體系。食品質(zhì)量溯源是保障食品安全、提高食品質(zhì)量的重要手段[1]。食品檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步為食品質(zhì)量溯源提供了有力的技術(shù)支撐。本文主要探討了分子生物學(xué)、質(zhì)譜分析等食品檢驗(yàn)技術(shù)在食品質(zhì)量溯源中的應(yīng)用及其選擇要點(diǎn)，為食品質(zhì)量溯源工作提供參考。

1 食品質(zhì)量溯源的主要內(nèi)容

食品質(zhì)量溯源是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涵蓋了從農(nóng)田到餐桌的全過程。其主要內(nèi)容包括原料產(chǎn)地環(huán)境信息溯源、生產(chǎn)加工過程信息溯源、倉儲(chǔ)運(yùn)輸信息溯源以及零售終端信息溯源等。原料產(chǎn)地環(huán)境信息溯源主要涉及農(nóng)藥殘留、重金屬污染、微生物污染等方面，如通過對產(chǎn)地土壤、水質(zhì)、空氣等進(jìn)行檢測，判斷農(nóng)產(chǎn)品原料的污染風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)加工過程信息溯源則側(cè)重于關(guān)鍵工藝參數(shù)的記錄與追蹤，如乳制品生產(chǎn)中的巴氏殺菌溫度和時(shí)間、醬油釀造過程中的發(fā)酵溫度和鹽度等，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性[2]。倉儲(chǔ)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的溫濕度控制、衛(wèi)生狀況等信息的溯源對于保證食品質(zhì)量至關(guān)重要，特別是對于易腐食品如鮮奶、冷凍食品等。零售終端信息溯源則包括銷售記錄、存儲(chǔ)條件等，對于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和召回問題產(chǎn)品具有重要意義。

2 食品檢驗(yàn)技術(shù)在食品質(zhì)量溯源中的應(yīng)用

2.1 分子生物學(xué)技術(shù)

分子生物學(xué)技術(shù)在食品質(zhì)量溯源中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在食品原料的物種鑒定、產(chǎn)地判別以及轉(zhuǎn)基因成分檢測等方面。其中，DNA條形碼技術(shù)憑借其操作簡單、重現(xiàn)性好、數(shù)據(jù)可靠等優(yōu)勢，已成為物種溯源的首選方法。該技術(shù)通過提取食品樣品中的DNA，擴(kuò)增特定的標(biāo)記基因片段，再將其測序結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，即可準(zhǔn)確鑒定物種。例如，在水產(chǎn)品溯源中，通過COI基因的測序分析，可有效甄別摻雜摻假的魚類品種。同時(shí)，單核苷酸多態(tài)性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）標(biāo)記等分子標(biāo)記技術(shù)可用于精細(xì)的種群遺傳分析，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)地溯源[3]。此外，實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)可對轉(zhuǎn)基因食品中的外源基因成分進(jìn)行定性定量檢測，擴(kuò)增片段長度多態(tài)性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）標(biāo)記技術(shù)則可用于轉(zhuǎn)基因食品的檢測篩查，為轉(zhuǎn)基因食品的質(zhì)量控制與安全評估提供依據(jù)。分子生物學(xué)技術(shù)以其靈敏、專一、快速的特點(diǎn)，在食品成分鑒定、摻雜摻假檢測、產(chǎn)地溯源等方面發(fā)揮著越來越重要的作用，已成為食品質(zhì)量溯源中不可或缺的技術(shù)手段。然而，分子生物學(xué)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨樣品復(fù)雜性高、數(shù)據(jù)庫不完善等挑戰(zhàn)，未來還需在前處理方法優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建完善等方面進(jìn)一步突破，以全面提升食品質(zhì)量溯源的針對性和有效性。

2.2 質(zhì)譜分析技術(shù)

質(zhì)譜分析技術(shù)是食品質(zhì)量溯源中應(yīng)用廣泛且極具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N分析手段。該技術(shù)基于待測物質(zhì)的質(zhì)荷比差異，在電場或磁場的作用下進(jìn)行分離和檢測，從而獲得目標(biāo)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成和含量等信息。在實(shí)施過程中，首先需要對食品樣品進(jìn)行前處理，通常采用萃取、凈化等方式提取目標(biāo)分析物，并根據(jù)儀器要求進(jìn)行衍生化等操作。隨后，將處理后的樣品引入質(zhì)譜儀電離源，常見的電離方式包括電子轟擊電離、電噴霧電離及基質(zhì)輔助激光解吸電離等，不同的電離技術(shù)各有優(yōu)勢，可根據(jù)分析需求進(jìn)行選擇[4]。電離后的離子在質(zhì)量分析器內(nèi)被分離，飛行時(shí)間型、四極桿型和離子阱型是最常用的質(zhì)量分析器。分離后的離子信號被檢測器接收并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的質(zhì)譜圖。通過對質(zhì)譜圖的解析，結(jié)合數(shù)據(jù)庫比對和解析軟件輔助，即可鑒定樣品中的化合物成分。特別地，色譜技術(shù)與質(zhì)譜聯(lián)用可大大提升分析效率和靈敏度，如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用可有效分離揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機(jī)物，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用則適用于極性或熱不穩(wěn)定的非揮發(fā)性物質(zhì)分析。另外，同位素比值質(zhì)譜技術(shù)可用于食品原產(chǎn)地判別和溯源，如通過檢測橄欖油中氫和氧的穩(wěn)定同位素比值，可判斷其是否摻雜了其他低價(jià)植物油。質(zhì)譜分析技術(shù)操作靈活、適用范圍廣，為食品成分鑒定、摻假檢測和原產(chǎn)地溯源提供了有力工具。

2.3 近紅外光譜技術(shù)

近紅外光譜技術(shù)是一種基于物質(zhì)分子振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷的無損檢測方法，已在食品質(zhì)量溯源領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)的實(shí)施流程通常包括樣品制備、光譜采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、建模及結(jié)果分析等環(huán)節(jié)。樣品制備時(shí)須注意保持待測物的均一性和代表性，對于固體樣品可采用粉碎、壓片等方式，液體樣品則需控制光程長度以獲得適宜的吸收信號。光譜采集過程中，近紅外光束照射到樣品表面，由于分子結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵類型的差異，不同波長的光被選擇性吸收、反射或透射，從而形成特征光譜信息。為消除散射、基線漂移等干擾因素的影響，常對原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、平滑、導(dǎo)數(shù)等預(yù)處理。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法構(gòu)建定量或定性分析模型，用于預(yù)測未知樣品的理化指標(biāo)或判別其真?zhèn)螌傩?。模型的建立需要一定?shù)量的已知樣本進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化，并通過交叉驗(yàn)證等方式評估其性能指標(biāo)如相關(guān)系數(shù)、均方根誤差、識別率等[5]。一個(gè)成熟的近紅外分析方法還須經(jīng)過嚴(yán)格的方法學(xué)驗(yàn)證，確保其精密度、準(zhǔn)確度、重復(fù)性等滿足應(yīng)用要求。近紅外光譜分析無須進(jìn)行復(fù)雜的樣品處理，僅需數(shù)秒即可完成單次測定，且可實(shí)現(xiàn)在線無損檢測，尤其適用于果蔬、肉類、奶粉等農(nóng)產(chǎn)品和食品的品質(zhì)判定與溯源，如脂肪、蛋白質(zhì)、水分等組分的快速測定，品種、產(chǎn)地、生長季節(jié)等真實(shí)信息的甄別等。

2.4 生物傳感器技術(shù)

生物傳感器技術(shù)通過將生物分子的特異性識別功能與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)元件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對食品中微量物質(zhì)的快速、靈敏檢測，在食品質(zhì)量溯源中具有廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)的核心在于傳感器的構(gòu)建，即將酶、抗體、核酸、微生物等生物活性材料固定于電極、光導(dǎo)纖維、聲波器件等換能器表面，使其在目標(biāo)物質(zhì)存在時(shí)產(chǎn)生可測量的電信號、光信號或聲信號。以酶傳感器為例，酶分子與電極表面的巧妙耦合是實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測的關(guān)鍵。通常采用自組裝單分子層、導(dǎo)電聚合物包埋等方式將酶固定在電極表面，既保持了酶的生物活性，又促進(jìn)了電子傳遞過程。當(dāng)酶與底物分子特異性結(jié)合并發(fā)生催化反應(yīng)時(shí)，電極表面的電流信號隨之發(fā)生變化，據(jù)此即可定量分析底物濃度。類似地，免疫傳感器利用抗原抗體的特異性親和力實(shí)現(xiàn)對食品中污染物、過敏原等物質(zhì)的痕量檢測，DNA傳感器則通過核酸分子間的互補(bǔ)配對原理對食品中的轉(zhuǎn)基因成分、微生物污染進(jìn)行定性或定量分析。需要注意的是，生物傳感器的構(gòu)建往往需要多學(xué)科交叉融合，如材料科學(xué)、納米技術(shù)、微電子加工等，以期獲得性能更加優(yōu)異的傳感器件。此外，樣品前處理、信號放大與轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析與處理等環(huán)節(jié)也是生物傳感器實(shí)際應(yīng)用中不可或缺的步驟。盡管如此，生物傳感器技術(shù)無須進(jìn)行煩瑣的樣品制備，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的原位、在線檢測，且具有操作簡便、分析速度快、重現(xiàn)性好等優(yōu)勢。隨著智能化、集成化生物傳感器的不斷涌現(xiàn)，以及與無線通信、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的深度融合，生物傳感器有望成為食品質(zhì)量溯源不可或缺的重要工具，為食品安全監(jiān)管體系的完善提供有力的技術(shù)支撐。

2.5 穩(wěn)定同位素比率分析

穩(wěn)定同位素比率分析技術(shù)是近年來食品溯源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其基本原理是利用同位素組成與食品產(chǎn)地環(huán)境條件的內(nèi)在聯(lián)系，通過測定食品中生物元素如碳、氮、氫、氧、硫等的穩(wěn)定同位素比值，判斷食品的地理來源、生產(chǎn)方式等重要信息。該技術(shù)的實(shí)施流程通常包括樣品制備、元素分離純化、質(zhì)譜檢測及數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵步驟。樣品經(jīng)過干燥、研磨、萃取等預(yù)處理后，根據(jù)待測元素的化學(xué)性質(zhì)選擇合適的分離純化方法，如元素分析儀可直接測定總碳、總氮含量及其同位素組成，而有機(jī)物中氫、氧同位素的分析則需先經(jīng)高溫裂解轉(zhuǎn)化為氣態(tài)產(chǎn)物。純化后的目標(biāo)物質(zhì)被引入同位素比質(zhì)譜儀，在離子源中電離為帶電粒子，再經(jīng)由磁場或電場的作用按照質(zhì)荷比大小進(jìn)行分離，最終被多接收器系統(tǒng)準(zhǔn)確檢測，獲得相應(yīng)的同位素信號強(qiáng)度比值。為消除儀器漂移、基體效應(yīng)等因素的影響，樣品的測定須與國際通用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)交替進(jìn)行，并以同位素差值的形式表征待測樣品與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)間的同位素比值差異。穩(wěn)定同位素比率數(shù)據(jù)的解釋需綜合考慮食品類型、產(chǎn)地氣候、施肥方式、加工工藝等多方面因素的影響，并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行聚類分析、判別分析等模式識別，從而建立食品同位素指紋圖譜?；诜€(wěn)定性同位素的食品溯源得到了日益廣泛的應(yīng)用，如通過對比牛奶中碳、氮穩(wěn)定同位素比值判別其有機(jī)來源或常規(guī)來源，分析蜂蜜中碳、氫、氧同位素比值鑒別其植物來源和地理來源，或是測定橄欖油氫同位素比值判定其是否摻雜低價(jià)植物油等。穩(wěn)定同位素比率分析技術(shù)操作相對簡便、樣品用量少、重現(xiàn)性好，非常適用于食品批量檢驗(yàn)，已發(fā)展成為食品原產(chǎn)地判定、真?zhèn)舞b別及成分溯源的法庭公認(rèn)技術(shù)手段。

3 技術(shù)選擇要點(diǎn)分析

食品質(zhì)量溯源技術(shù)的選擇需綜合考慮多方面因素，以實(shí)現(xiàn)檢測手段與溯源需求的精準(zhǔn)匹配。①應(yīng)明確食品溯源的具體目標(biāo)，如源頭追蹤、加工歷史還原、真?zhèn)舞b別、摻雜檢測等，進(jìn)而篩選適當(dāng)?shù)臋z測指標(biāo)與技術(shù)方案。例如，穩(wěn)定同位素比率分析可有效溯源食品的地理來源，而生物傳感器則更適于現(xiàn)場快速檢測食品中的有害物質(zhì)。②不同溯源技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)如靈敏度、選擇性、線性范圍等參數(shù)差異顯著，應(yīng)根據(jù)被測物質(zhì)的理化性質(zhì)、基質(zhì)復(fù)雜程度等因素優(yōu)選適宜的分析方法。若目標(biāo)物質(zhì)為生物大分子，則分子生物學(xué)技術(shù)通常優(yōu)于理化檢測法；若被測組分含量較低，則須采用富集萃取、信號放大等樣品前處理技術(shù)以提高檢出率。③溯源技術(shù)的操作簡便性、經(jīng)濟(jì)性也是選擇時(shí)不可忽視的重要因素。自動(dòng)化程度高、凈化步驟少的檢測方法往往更有利于規(guī)?；瘧?yīng)用；依賴大型精密儀器、專用試劑的分析技術(shù)雖靈敏度高但成本投入大，僅適用于實(shí)驗(yàn)室研究。④數(shù)據(jù)質(zhì)量的可靠性、可比性也是衡量溯源技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)，應(yīng)優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、質(zhì)控樣品完善，數(shù)據(jù)溯源、不確定度評定規(guī)范的成熟技術(shù)。⑤溯源技術(shù)的發(fā)展趨勢也應(yīng)納入技術(shù)選型的考量范圍。隨著光譜、質(zhì)譜等分析手段的智能化、小型化、集成化，基于“智慧食品”概念的溯源新模式不斷涌現(xiàn)，選擇具備二次開發(fā)潛力、多平臺融合度高的溯源技術(shù)，方能適應(yīng)時(shí)代與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

4 結(jié)語

食品質(zhì)量溯源是保障食品安全的重要手段，本文系統(tǒng)總結(jié)了幾種主要食品檢驗(yàn)技術(shù)在食品質(zhì)量溯源中的應(yīng)用，分析了技術(shù)選擇的要點(diǎn)。未來食品溯源技術(shù)的發(fā)展趨勢是多技術(shù)融合、智能化和便攜化，應(yīng)加強(qiáng)新型溯源技術(shù)的研發(fā)，如基于區(qū)塊鏈的溯源系統(tǒng)、納米生物傳感器等。同時(shí)，需建立統(tǒng)一的食品溯源標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)信息共享。

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作者簡介：高淑媛（1995—），女，河北張家口人，本科，助理工程師。研究方向：食品藥品工程。