食品快速檢測中ELISA技術的應用現(xiàn)狀與優(yōu)化策略

The Application Status and Optimization Strategies of ELISA Technology in Rapid Food Detection

JIANG Guigang （Xichang Food and Drug Rapid Inspection and Testing Station， Xichang 615ooo， China）

Abstract： Enzyme linked immunosorbent assay （ELISA） plays an important role in the field of rapid food detection due to its high sensitivitystrong specificity，and easyoperation.This article systematicallreviews the current application status ofELISA technology in the detection of food microorganisms，toxins，pesticide residues， and veterinary drug residues.It deeply analyzes the key problems it faces，including 1 positive/1 negative results，limitations indetectionrange，unevenqualityofreagent kits，and insuffcient professionallevelofoperators. Targeted optimization strategies are proposed， including using phage display technology to enhance antibody specificity， integrating microfluidic and massspectrometry technology to expand detection range， establishingan ISO 13485 standardized production system，and constructing a“theory practice quality control\"three inone training system，aiming to provide theoretical basis and technical path for improving the accuracyand applicabilityof ELISA technologyin food safetydetection.

Keywords： enzyme-linked immunosorbent assay; technologyrapid food testing; microorganisms; toxin; quality control

食品安全是國家公共衛(wèi)生工作的重點和熱點議題，直接影響到公眾健康和社會穩(wěn)定。隨著食品行業(yè)的不斷發(fā)展以及食品供應鏈的日益復雜化，微生物污染、毒素、農藥和獸藥殘留等問題時有發(fā)生，這對我國食品檢測技術提出了更高的要求。食品快速檢測技術作為一種保障食品質量安全的重要手段，能夠在短時間內完成對食品質量與安全的檢測與篩查，為風險控制提供基礎數(shù)據(jù)支持[1]。酶聯(lián)免疫吸附技術（Enzyme-Linked ImmunosorbentAssay，ELISA）

作為一種關鍵的食品快速檢測技術，具有靈敏度高、特異性強、操作簡單等優(yōu)勢，通過結合免疫反應與酶的高效催化特點，實現(xiàn)了對食品中微量有害物質的快速檢測[2。近年來，ELISA技術被廣泛應用于食源性致病菌、毒素、農藥和獸藥殘留等指標的檢測，但同時也面臨檢測準確性、檢測范圍等方面的限制。本文針對ELISA技術在食品快速檢測中的應用現(xiàn)狀進行綜述，并對其存在的問題及可能的優(yōu)化方案進行探討，以期為推動該技術的發(fā)展與提高食品安全檢測水平提供參考。

1ELISA技術在食品快速檢測中的應用現(xiàn)狀

1.1微生物檢測

ELISA技術在食品微生物檢測方面展現(xiàn)出極高的效率。食源性致病菌對人類健康構成了嚴重威脅，傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)檢測技術雖相對成熟，但檢測時間較長，通常需要 2～5d 而ELISA技術突破了這一限制，能夠在 2～5h 完成檢測。例如，在沙門氏菌、大腸桿菌O157：H7以及單核細胞增生李斯特菌的檢測中，ELISA試劑盒能夠有效識別食品中微量的食源性致病菌。在牛奶中金黃色葡萄球菌的檢測中，ELISA檢出限為 ，為確保乳制品中的微生物安全提供了重要支持，為消費者提供了更及時的安全保障。

1.2 毒素檢測

有害真菌毒素對消費者健康的威脅極為顯著，而以ELISA技術為代表的檢測手段是精準識別真菌毒素的關鍵工具[3]。在黃曲霉素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮和脫氧雪腐鐮刀菌烯醇等多種真菌毒素的檢測中，ELISA技術發(fā)揮了不可或缺的作用。例如，在黃曲霉素 B₁ 的檢測中，其線性范圍為 0.25～ 5.00ng?mL^-1 ，靈敏度為 12.5pg ，檢測時間僅需 ^4h ，這一高效檢測方法不僅顯著縮短了檢測周期，還能夠及時判斷糧谷類等食品中是否含有黃曲霉素 ΔB₁ 超標情況，從而有效阻斷問題食品進入市場流通階段，切實保障消費者的食品安全。

1.3農藥殘留檢測

在農產品生產過程中，農藥的廣泛施用致使農藥殘留問題成為食品安全領域的突出隱患。ELISA技術在這一領域表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，能夠對除草劑、殺蟲劑和殺菌劑等多種農藥殘留進行高效檢測。例如，在柑橘類水果中烯菌靈殘留的檢測實踐中，ELISA法的檢測限可達 5μg?g^-1 ；針對新鮮果蔬中氨基甲酸酯類殺蟲劑殘留的檢測，香蕉、番茄、桃等果蔬中胺甲萘及蟲螨威的檢測限分別低至 2.0μg?g^-1 和8.0μg?g^-1 。此外，該技術具備樣品前處理簡單的特性，可大幅減少檢測準備時間，且分析耗時短，尤其適用于蔬菜產區(qū)、批發(fā)市場等場所的現(xiàn)場快速篩查工作，能夠迅速識別出農藥殘留超標的農產品，防止其流入消費終端。

1.4 獸藥殘留檢測

動物性食品的養(yǎng)殖過程中用藥比較普遍，而用藥不當極易導致獸藥殘留現(xiàn)象的產生。ELISA技術的出現(xiàn)為解決該問題提供了有效手段，并已在磺胺類、氯霉素類、苯并咪唑類、同化激素類和 β- 受體激動劑類等多種獸藥殘留檢測中得到廣泛應用。以鹽酸克倫特羅（瘦肉精）檢測為例，該技術可實現(xiàn)血清中低至 0.5ng?mL^-1 、動物組織中低至 0.5μg?kg^-1 、飼料中低至 5μg?kg^-1 的檢測限。這樣的低檢測限水平能夠精確地檢測出獸藥殘留情況，從而為動物性食品安全提供了強有力的保障，有效維護了公眾飲食中肉類及其他動物性食品的安全性。

2ELISA技術在食品快速檢測中存在的問題

2.1 假陽性和假陰性問題

在ELISA的實際檢測中，假陽性結果和假陰性結果的出現(xiàn)會對最終檢測結果產生一定影響[4。假陽性出現(xiàn)的主要原因是由于非特異性吸光值的干擾和交叉反應。在固相載體表面，樣品中的雜質如蛋白質、多糖等均有可能與抗體發(fā)生非特異性結合，從而導致較高的背景信號。同時，抗體與結構相似的反應物之間可能會發(fā)生交叉免疫反應，進而導致假陽性結果。例如，在某些獸藥殘留檢測中，由于被測物之間的結構較為相似，它們將會在某種程度上與特異性抗體發(fā)生一定程度的交叉免疫反應，從而引起假陽性檢測信號的放大。而假陰性的出現(xiàn)則主要是由于抗原抗體結合效率較低和檢測靈敏度的限制，當被檢測樣品中目標物的含量與檢出限接近或低于方法檢測水平時，微量抗原和抗體的結合可能因溫育條件與洗脫過程不充分而無法有效形成免疫復合物，從而導致檢測信號缺失。此外，在復雜的食品基質中，存在一系列抑制性物質（如酶抑制劑、抗氧化劑等），這類物質容易抑制酶標物的催化能力，阻礙酶標記物發(fā)揮催化反應的功能，進而造成顯色反應不明顯產生假陰性信號。上述情況均會對檢驗工作的準確性造成影響，可能導致食品安全風險評估出現(xiàn)偏差，進而影響執(zhí)法決策的科學性和有效性。

2.2 檢測范圍有限

對于現(xiàn)有的ELISA技術，其檢測對象仍存在較大的局限性。 ① 該技術主要針對已建立成熟檢測方法的經典食源性致病菌、常規(guī)農藥獸藥殘留類污染物質進行檢測，而對于新型污染物（如微塑料）、未知毒素（如新發(fā)現(xiàn)的真菌毒素衍生物）以及大分子物質（如轉基因蛋白片段），尚缺乏針對性的檢測方法和相應的抗體開發(fā)。這是由于ELISA技術對新型污染物具有較高的特異性要求，而傳統(tǒng)的雜交瘤技術在制備高親和力抗體時效率較低。 ② 隨著食品工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的推進，新型食品加工技術（如高壓滅菌、基因編輯技術等）可能引入新的潛在危險因子，但現(xiàn)有的ELISA試劑盒難以滿足對其快速篩查的需求。此外，食品污染成分之間以及試劑與試劑之間的抗體特異性及檢測條件存在差異，單一檢測平臺無法同時對多目標物進行檢測，從而進一步限制了該技術在復雜基質中多組分的檢測應用。

2.3 試劑盒質量參差不齊

ELISA試劑盒產品質量的不穩(wěn)定性是影響該方法應用的重要因素。 ① 部分企業(yè)在生產過程中未能嚴格遵循標準化工藝流程，如抗原/抗體包被液的配制不當、包被液中抗原/抗體濃度不足或暴露性不佳、酶聯(lián)標記物制備過程不規(guī)范等，造成檢測信號強度不穩(wěn)定，甚至因酶活性下降或標記效率低下而顯著降低檢測靈敏度。 ② 原材料的質量控制亦是關鍵環(huán)節(jié)。若包被緩沖液中含有雜質或封閉劑未選用正確，易導致非特異性吸附增多，進而使背景水平增高。此外，目前尚缺乏針對ELISA試劑盒的明確且統(tǒng)一的質量評估標準，這使得不同廠家的產品在靈敏度（檢出限波動范圍可達數(shù)倍）、特異性（交叉反應率表現(xiàn)差異較大）和批間穩(wěn)定性（批內變異系數(shù) gt;15% ）等方面存在較大差距。某些廠家為節(jié)約成本，采用劣質原材料或簡化質量控制流程，進一步加劇了產品質量的不一致性，進而對檢測結果的可靠性和可比性造成了嚴重影響。

3ELISA技術在食品快速檢測中的優(yōu)化策略

3.1降低假陽性和假陰性率的優(yōu)化策略

關于假陽性、假陰性問題，針對ELISA技術本身，應從抗體構建、檢測方法完善和增強信號3個方面進行優(yōu)化。在抗體構建方面，可運用噬菌體展示技術構建抗體的單鏈抗體片段，并借助計算機輔助設計構建抗體制備的可變區(qū)序列，從而降低結構類似物引起的交叉反應；研制雙功能抗體或抗體復合物，借助兩個反應位點增強檢測的專一性。在檢測過程優(yōu)化方面，可運用微流控芯片進行自動化高精度調控反應，適當調整溫育條件（如設置多梯度溫度）、洗滌參數(shù)（如動態(tài)調節(jié)壓力變化）等，以提升抗原-抗體復合體形成的速度，降低非特異性吸附率；應用納米物質（如納米金、量子點）制造新的信號放大平臺，將檢測限提升 1～3 個數(shù)量級，緩解低濃度目標物的漏檢現(xiàn)象。綜合上述技術手段，能夠大幅降低假陽性率和假陰性率，提高檢測結果的準確性與可靠性。

3.2拓展檢測范圍的技術創(chuàng)新路徑

為解決ELISA技術檢測范圍局限性的問題，應從抗體研發(fā)和“組合技術”兩個層面協(xié)同推進。在抗體研發(fā)方面，利用合成生物學構建全人源抗體庫，通過單細胞測序聯(lián)合機器學習算法快速篩選出針對新型污染物（如微塑料添加劑、基因編輯產物）的特異性抗體；開發(fā)適體-抗體融合適用體聯(lián)合檢測體系，利用適體對小分子的高親和力特性，實現(xiàn)對未知毒素的高通量富集，進而通過與抗體結合提高對未知毒素的檢測適用性。在技術層面，將ELISA與表面增強拉曼光譜、液相色譜-質譜聯(lián)用相結合，構建“ELISA初篩－質譜確證”的綜合檢測體系[5]。例如，用微流控芯片將ELISA與表面增強拉曼光譜原位聯(lián)用，可在 15min 內完成多毒素的定性篩查，并進一步借助液相色譜-質譜聯(lián)用技術進行結構解析，從而實現(xiàn)對復雜基質中新型污染物的高通量、高準確性檢測，大幅拓寬該技術的應用范圍。

3.3提升試劑盒質量的標準化體系建設

健全試劑盒質量控制流程是改善產品質量良不齊問題的關鍵舉措。應制訂科學嚴謹?shù)男袠I(yè)生產規(guī)范，明確抗原抗體包被操作參數(shù)（如包被量、pH值、時長）、酶標記物活力檢驗參數(shù)（如比活力、標記度）、原材料質控參數(shù)（如緩沖液純度、封閉液成分）。同時，企業(yè)需通過醫(yī)療器械質量管理體系（ISO13485）認證，以確保質量管理符合國際規(guī)范。此外，應構建健全全生產過程的質量可追溯機制，對產品原材料獲取、生產制作、成品檢測等流程進行質量自動化、數(shù)字化的控制，保證每批次產品的可溯源性。為進一步提升產品質量，建議完善獨立第三方實驗室的盲樣對比評價機制，基于敏感度（檢出限變異系數(shù) ?10% ）、專一性（交叉反應 lt;5% ）、批次穩(wěn)定性（變異系數(shù) lt;12% ）等關鍵指標建立多因素綜合評估方案。通過政府監(jiān)督與行業(yè)自律相結合的方式，推動企業(yè)引入自動化生產流程以及智能化質控設施，從根本上保障試劑盒產品的質量。

4結語

ELISA是食品快速檢測中的重要技術之一，其在傳統(tǒng)檢測體系中的應用已趨于成熟，有效改善了風險篩查的工作效率和準確率。然而，隨著食品安全風險的復雜性增加及未知風險挑戰(zhàn)的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)方法在準確率、覆蓋范圍和標準化應用方面逐漸顯現(xiàn)出不足之處，難以完全滿足當前需求。因此，有必要通過融合其他技術手段，并結合食品全生命周期的質量監(jiān)管加以改進。未來，應以抗體工程技術和納米生物技術為核心，開發(fā)特異性識別元件及新型傳感信號放大體系，同時借助合成生物學技術與智能檢測平臺相結合，優(yōu)化標準化生產以及提高檢測人員能力，最終推動ELISA技術在食品安全監(jiān)測領域發(fā)揮更大作用。

參考文獻

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