食品中毒害危險物現(xiàn)場快檢與精準檢測關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：本文系統(tǒng)梳理了食品中毒害危險物現(xiàn)場快檢和精準檢測的關(guān)鍵技術(shù)類型，強調(diào)了不同檢測方法在靈敏度、檢測精度、檢測時效性方面的優(yōu)缺點。同時針對不同檢測方法的局限性，從技術(shù)改進、步驟優(yōu)化、材料優(yōu)化等方面提出了具體的改進方法，旨在為食品毒害危險物檢測中具體檢測技術(shù)的選擇提供參考。

關(guān)鍵詞：食品安全；毒害危險物；快速檢測；精準檢測

Research on the Key Technologies of Field Quick Inspection and Accurate Detection of Toxic and Hazardous

Substances in Food

AN Gang

（Dongsheng District Center for Disease Control and Prevention of Ordos City， Ordos 017000， China）

Abstract： In this paper， the key technology types of on-site rapid detection and accurate detection of food poisoning hazards are systematically sorted out， and the advantages and disadvantages of different detection methods in terms of sensitivity， detection accuracy and detection timeliness are emphasized. At the same time， in view of the limitations of different detection methods， specific improvement methods are proposed from the aspects of technical improvement， step optimization and material optimization， aiming to provide reference for the selection of specific detection technologies in the detection of food poison and dangerous substances.

Keywords： food safety; hazardous substances; rapid detection; precise detection

近年來，食物中農(nóng)藥殘留、重金屬、真菌毒素等食品安全事件頻發(fā)，受到了公眾的廣泛關(guān)注。食品毒害危險物檢測包括精準檢測和現(xiàn)場快檢，精準檢測方法的靈敏度較高，但檢測周期長、成本高，難以滿足實際應(yīng)用中對速度和靈活性的需求，尤其在生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)。現(xiàn)場快檢技術(shù)具有便攜性和實時性，能夠?qū)崿F(xiàn)不同場所的初步篩查，但檢測精度有限[1]。基于此，本文將系統(tǒng)探討食品中毒害物質(zhì)的快速檢測和精準檢測技術(shù)，分析不同方法原理及其局限性，并提出相應(yīng)的改進措施。

1 食品中毒害危險物現(xiàn)場快檢關(guān)鍵技術(shù)

1.1 酶聯(lián)免疫吸附測定

酶聯(lián)免疫吸附測定（Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay，ELISA）法利用特異性抗原-抗體反應(yīng)，通過酶標記的二抗催化顯色反應(yīng)，最終通過比色法定量分析食品中的毒害物質(zhì)。該方法的靈敏度低至1 ng·mL-1，特別適用于食品中低濃度農(nóng)藥、重金屬及生物毒素的快速篩查。然而，ELISA對高復(fù)雜基質(zhì)樣品的適應(yīng)性較差，如奶制品和肉類樣品中的脂肪、蛋白質(zhì)和糖類等成分可能會干擾抗原-抗體反應(yīng)。此外，ELISA技術(shù)依賴于高質(zhì)量的特異性抗體，而抗體的生產(chǎn)周期長、成本高且不易長期存儲，限制了其普及和應(yīng)用[2]。

1.2 膠體金免疫層析

膠體金免疫層析（Colloidal Gold Immunoassay，CGI）通過將金納米顆粒標記的抗體與目標毒害物質(zhì)結(jié)合，利用毛細管作用使金顆粒聚集，形成肉眼可見的顏色帶。該方法具有操作簡便、檢測速度快、靈敏度高，以及不依賴昂貴儀器等優(yōu)點。但其對復(fù)雜食品基質(zhì)的適應(yīng)性較差，尤其在高水分或高鹽分的食品檢測中，樣品中其他成分可能干擾金顆粒的聚集，導(dǎo)致顏色帶不清晰或出現(xiàn)假陽性。

1.3 生物傳感器

生物傳感器通過生物識別元件與目標毒害物質(zhì)結(jié)合，將此反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可量化的信號。該技術(shù)具有高靈敏度和高特異性，在食品重金屬污染檢測中常用來監(jiān)測鉛、鎘殘留，靈敏度高達10 ng·mL-1。但是其對溫度、濕度和pH值等環(huán)境因素極其敏感，這些因素可能會導(dǎo)致傳感器性能不穩(wěn)定，從而影響檢測結(jié)果的可靠性。此外，生物傳感器的識別元件會隨著時間和使用頻率的增加而失去活性或發(fā)生降解，導(dǎo)致其檢測精度逐漸下降。

1.4 光譜分析

光譜分析技術(shù)包括近紅外光譜（Near Infrared Spectrum Instrument，NIRS）和拉曼光譜等，這些方法通過測量樣品對不同波長光的吸收、散射或反射變化，分析其毒害成分。光譜分析具有無須化學(xué)試劑，可實現(xiàn)無損檢測、快速分析等優(yōu)勢，特別適用于大規(guī)模樣品的篩查。但光譜分析過程中，光譜信號易受到樣品中水分、脂肪等成分的干擾。此外，對于低濃度毒害物檢測，光譜分析的靈敏度相對較低。

2 食品中毒害危險物精準檢測關(guān)鍵技術(shù)

2.1 高效液相色譜

高效液相色譜（High Performance Liquid Chromato-

graphy，HPLC）的原理是樣品中各組分在固定相和流動相中的分配系數(shù)不同，利用高壓推動流動相通過色譜柱，實現(xiàn)對各組分的分離。分離后的物質(zhì)通過紫外或熒光檢測器生成信號，用于定量和定性分析。HPLC在復(fù)雜食品基質(zhì)中的毒害物的檢測中表現(xiàn)出色，檢測限可達0.01 μg·mL-1，可滿足高靈敏度檢測需求。然而，HPLC檢測的樣品前處理耗時長、步驟復(fù)雜，且設(shè)備的操作和維護專業(yè)性較強，色譜柱容易受到污染，尤其是在基質(zhì)復(fù)雜的樣品中，需要頻繁清洗或更換。此外，HPLC的靈敏度取決于所用檢測器的類型，對于痕量毒害物，還需要與質(zhì)譜聯(lián)用以提高檢測能力。

2.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）通過氣相色譜分離樣品中不同揮發(fā)性組分，利用質(zhì)譜分析儀對各組分電離產(chǎn)生的特征離子進行檢測。GC-MS因其高靈敏度和高分辨率，被廣泛應(yīng)用于揮發(fā)性或半揮發(fā)性毒害物的精準檢測，如農(nóng)藥、溶劑殘留、香料成分等。但是，GC-MS對于非揮發(fā)性、極性較強或熱不穩(wěn)定的物質(zhì)適用性有限。此外，樣品需要經(jīng)過衍生化處理以增加揮發(fā)性，增加了檢測時間和額外誤差，且設(shè)備運行和維護成本較高，不適合中小型實驗室的大規(guī)模普及應(yīng)用。

2.3 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）技術(shù)結(jié)合了液相色譜的分離能力與質(zhì)譜的高靈敏度和高分辨率，適用于復(fù)雜基質(zhì)樣品中多種極性化合物的檢測。LC-MS可以提供目標物質(zhì)的分子量、結(jié)構(gòu)信息以及定量數(shù)據(jù)，其檢測限可達到pg·mL-1級別。但是，在復(fù)雜樣品中，基質(zhì)成分可能抑制或增強質(zhì)譜信號，導(dǎo)致定量不準確。此外，LC-MS設(shè)備昂貴，運行過程中需要高純度溶劑、專用色譜柱等耗材，使用成本高昂；對檢測人員的專業(yè)技能要求較高[3]。

2.4 電化學(xué)傳感器

電化學(xué)傳感器通過目標毒害物的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電信號，實現(xiàn)對毒害物濃度的定量分析。該技術(shù)因其高靈敏度和快速響應(yīng)，常用于食品中重金屬及部分有機污染物的檢測。然而，電化學(xué)傳感器對溫度、pH值和溶液組成等環(huán)境參數(shù)高度敏感，在溫度較高的環(huán)境中，電極的穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致信號波動。此外，電極材料容易老化或受到污染，尤其在檢測復(fù)雜基質(zhì)時，需頻繁清洗或更換電極。針對某些非氧化還原反應(yīng)活性的毒害物，電化學(xué)傳感器的適用性較低。

3 改進策略

3.1 現(xiàn)場快檢技術(shù)的改進策略

3.1.1 ELISA

ELISA的檢測性能在很大程度上依賴于抗體的質(zhì)量與反應(yīng)環(huán)境的穩(wěn)定性。通過基因工程技術(shù)對抗體的開發(fā)過程進行優(yōu)化，可以縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，同時提升抗體的熱穩(wěn)定性和耐用性。針對奶制品和肉類等高復(fù)雜基質(zhì)樣品，可開發(fā)專用前處理試劑盒以高效去除脂肪、蛋白質(zhì)等干擾物，減少假陽性和假陰性結(jié)果的發(fā)生。此外，可以設(shè)計多重ELISA檢測平臺，使其能夠在一次檢測中分析多種目標毒害物，進而提高檢測效率。

3.1.2 CGI

CGI定量能力較弱，對復(fù)雜基質(zhì)適應(yīng)性不足，限制了其廣泛應(yīng)用。為此，引入光學(xué)讀數(shù)儀等量化檢測模塊，可以在保留快速篩查優(yōu)勢的同時，實現(xiàn)目標毒害物的精確定量分析。為提高試劑的存儲穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性，還可對金納米顆粒標記抗體的存儲條件進行優(yōu)化，如加入保護劑以增強試劑在高溫、高濕條件下的活性和耐久性。此外，開發(fā)具備抗高水分和高鹽分干擾能力的層析膜，可有效增強技術(shù)在復(fù)雜基質(zhì)食品中的適應(yīng)性。

3.1.3 生物傳感器

生物傳感器對環(huán)境因素的敏感性仍屬于技術(shù)瓶頸[4]。為提升環(huán)境適應(yīng)性，可以采用耐溫耐濕性更高的材料制造生物識別元件，以確保傳感器在不同環(huán)境條件下的穩(wěn)定性。此外，通過集成環(huán)境監(jiān)測模塊，實現(xiàn)溫度、pH值等關(guān)鍵條件的實時校準，可以顯著降低外界環(huán)境對檢測結(jié)果的干擾。為進一步提高傳感器的檢測性能，可使用納米金、碳納米管或石墨烯等材料，增強生物識別反應(yīng)的靈敏度。

3.1.4 光譜分析

光譜分析技術(shù)對水分和基質(zhì)干擾的敏感性需要通過升級校正算法來優(yōu)化，如引入更強大的背景補償算法，以減少水分、脂肪等對光譜信號的干擾。此外，為滿足現(xiàn)場檢測需求，可設(shè)計小型化、低成本的便攜式光譜儀，通過降低設(shè)備復(fù)雜性和使用門檻，提高光譜分析技術(shù)的實用性。光譜技術(shù)可與化學(xué)傳感器結(jié)合，實現(xiàn)對低濃度毒害物的高靈敏度檢測[5]。

3.2 精準檢測技術(shù)的改進策略

3.2.1 HPLC

HPLC復(fù)雜的樣品前處理流程和較高的設(shè)備維護需求限制了其進一步發(fā)展。通過開發(fā)高效自動化樣品前處理設(shè)備，可以顯著縮短提取、凈化等步驟的操作時間，提高分析效率。與此同時，引入更靈敏的紫外-可見光或熒光檢測器，可進一步增強HPLC對痕量物質(zhì)的檢測能力，以滿足對低濃度毒害物的高靈敏度檢測需求。此外，采用自清潔色譜柱或抗污染填料，可有效延長色譜柱的使用壽命，減少維護頻率并降低使用成本。

3.2.2 GC-MS

GC-MS技術(shù)的適用范圍有限，且操作成本較高。通過優(yōu)化衍生化試劑和程序，可拓寬GC-MS的檢測范圍，使其能夠有效分析非揮發(fā)性或熱不穩(wěn)定物質(zhì)，如某些極性農(nóng)藥或抗生素。此外，改進快速升溫和冷卻系統(tǒng)，將進一步縮短檢測周期，提升檢測效率，從而使其更好地適應(yīng)高通量檢測需求。為了降低設(shè)備成本，開發(fā)模塊化設(shè)計的低成本GC-MS設(shè)備，將為中小型實驗室提供可負擔的解決方案。

3.2.3 LC-MS

LC-MS操作復(fù)雜，且存在基質(zhì)效應(yīng)，影響了其檢測效率和準確性。開發(fā)專用凈化技術(shù)，能夠有效去除復(fù)雜基質(zhì)中的干擾成分，減弱基質(zhì)效應(yīng)對檢測結(jié)果的影響，從而提高檢測的精確性。此外，優(yōu)化離子化技術(shù)，如采用柔性離子化模式，可進一步提升LC-MS對復(fù)雜化合物的靈敏度，使其能夠更好地處理高極性或不穩(wěn)定物質(zhì)。為增強操作的友好性，可設(shè)計簡化的自動化分析流程，以降低對操作人員技能的依賴，提高檢測的普適性。

3.2.4 電化學(xué)傳感器

電化學(xué)傳感器在快速、實時檢測食品毒害物方面表現(xiàn)出色，但其耐用性和多功能性亟待提升。通過開發(fā)更穩(wěn)定的電極材料，可以延長傳感器的使用壽命并減少維護成本。此外，集成多通道傳感器，實現(xiàn)對多個目標毒害物的同時檢測，將顯著提高檢測效率，滿足多樣化檢測的需求。為了增強信號處理能力，可以引入人工智能算法，以實現(xiàn)對電化學(xué)信號的實時分析。

4 結(jié)語

在食品毒害危險物檢測中，現(xiàn)場快檢技術(shù)雖然時效性高，但檢測精度有限，部分方法使用時還需要復(fù)雜的前處理工作，且易受到復(fù)雜基質(zhì)的影響。精準識別技術(shù)的精度較高，但相應(yīng)的設(shè)備昂貴，使用過程中的技術(shù)操作要求較高，且適用性存在不足。基于此，本文提出優(yōu)化操作步驟、引入新的技術(shù)、采用高性能材料等對策，以提高檢測技術(shù)的精度和適用性。

參考文獻

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