食品安全快速檢測技術(食品安全保障的技術)

食品安全快速檢測技術是食品安全保障的重要支撐。中國農產品、食品生產企業數量多、規模小、分散，法治和自律意識比較弱，人口眾多，消費人群和渠道也多，因而構成了食品安全問題多發。除了環保因素和生產條件的客觀因素外，大多源於對農藥、獸藥、添加劑等違用、濫用等違法行為所致。要從根本上解決中國的食品安全問題，就必須對食品的生產、加工、流通和銷售等各環節實施全程管理和監控，而實驗室檢測方法和儀器是很難及時、快速而全面地從各環節監控食品安全狀況，這就需要大量能夠滿足這一要求的快速、方便、準確、靈敏的食品安全分析檢測技術。

相關定義

快速檢測是指包括樣品製備在內，能夠在短時間內出具檢測結果的行為。通常認為，理化檢驗方法一般在兩個小時內能夠出結果的即可視為快速方法；微生物檢驗方法與常規方法相比，能夠縮短1/2或1/3時間出具具有判斷性意義結果的方法即可視為快速方法；現場快速檢測方法一般在30min內能夠出結果，如果能夠在十幾分鐘內甚至幾分鐘內出具結果的即是較好的方法。

分類標準

檢測場所

食品安全快速檢測分為現場快速檢測和實驗室快速檢測。實驗室快速檢測著重於利用一切可以利用的儀器設備對檢測樣品進行快速定性與定量；現場快速檢測著重於利用一切可以利用的手段對檢測樣品快速定性與半定量。現場的食品快速檢測方法要求：①實驗準備簡化，使用的試劑較少，配製好的試劑保存期長；②樣品前處理簡單，對操作人員要求低；③分析方法簡單、準確和快速。

技術手段

國內外食品安全中常用的快速檢測技術有化學比色分析檢測技術、分子生物學分析檢測技術、免疫學分析檢測技術以及生物感測器、納米技術等。

(l)化學比色分析檢測技術食品安全快速檢測中常用的如紙片法、試劑盒（卡）等方法，與一般的儀器分析方法相比，具有價格低、操作相對簡便、結果顯示直觀、一次性使用、不需檢修維護、專一性等優點，但方法靈敏度較低。

(2)酶抑制技術測定樣品和農藥的種類有限，主要針對有機磷和氨基甲酸酯，歐美將酶法作為普查農殘和田間實地檢測的基本手段，但酶法的假陽性、假陰性率也較高。

(3)免疫分析技術較好地測定有機磷類、氨基甲酸酯類等幾十種農藥，這也是國外發展的主流技術，特別是對於獸藥殘留的檢測．所用儀器和試劑盒（卡）一半以上依賴進口，價格較高，而國產產品的質量與價格都不具備明顯優勢，推廣受到限制；用於毒素的測定，包括側流式免疫吸附法和ELISA，後者是國外的主流技術，毒素的快速檢測技術在國內套用較少，非常有必要發展重要毒素的免疫分析技術。

(4)生物化學快速檢測技術 主要用於大腸菌群的檢測，套用領域涉及到鮮乳中菌落總數快速測定、畜禽產品大腸菌群快速測定技術規範等：致病微生物快速檢測的主流技術大多為國外技術。

(5)納米技術2003年以後才逐漸在食品安全快速檢測中套用，但其發展迅速。納米技術與生物學、免疫學等技術結合套用於食品快速檢測是研究趨勢。

檢測項目

分為農藥殘留、獸藥殘留、微生物、重金屬、毒素、添加劑及化學品、包裝材料等的檢測。

(l)農藥檢測 農藥是在農業生產中，為保障、促進植物和農作物的成長，所施用的殺蟲、殺菌、殺滅有害動物（或雜草）的一類藥物的統稱。特指在農業上用於防治病蟲以及調節植物生長、除草等藥劑。根據原料來源可分為有機農藥、無機農藥、植物性農藥、微生物農藥。此外，還有昆蟲激素。根據加工劑型可分為粉劑、可濕性粉劑、可溶性粉劑、乳劑、乳油、濃乳劑、乳膏、糊劑、膠體劑、熏煙劑、熏蒸劑、煙霧劑、油劑、顆粒劑、微粒劑等。大多數是液體或固體，少數是氣體。

因為農藥的大量使用，已經使得害蟲的抗藥性大大增強。研究表明，至少有500多種昆蟲對一些農藥具有抗藥性。近幾年的檢測結果顯示，蔬菜農藥殘留量的抽查結果最為引人關注，有資料顯示，全國23個大中城市的大型蔬菜批發市場，有47. 5%的蔬菜農藥殘留量超過國家標準，其中包括非法使用國家禁用和限用的農藥，如鮮活水產品中的有機氯殘留、茶葉中的有機磷殘留等。

(2)獸藥檢測 習慣上將用於預防和治療畜禽疾病的藥物稱為獸藥。獸藥殘留是指給動物使用藥物後積蓄或儲存在動物細胞、組織或器官內的藥物原形、代謝產物和藥物雜質。世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會(JECFA) 1987年第32次會議將獸藥殘留分為七類：抗生素類、驅腸蟲藥類、生長促進劑類、抗原蟲藥類、滅錐蟲藥類、鎮靜劑類和l3一腎上腺素類，如土黴素、四環素、氯黴素等。

(3)重金屬檢測 重金屬指相對原子量較大的金屬元素，比如汞、鉛、鎘等，砷也可算重全屬，但不是我們傳統意義上的金屬。通常來講，重金屬對人都有毒害作用。由於水域污染、土壤污染、大氣污染等環境污染造成種植、養殖業的農副產品的污染。

(4)生物毒素檢測 生物毒素是由各種生物（動物、植物、微生物）產生的有毒物質。 估計有毒的海洋生物大約在1000種以上，但充分闡明有毒成分的化學結構和毒理作用的僅幾十種。毒素本身可能是生物體有意合成的生物合成產物，也可以是體內代謝過程的廢棄物，還有是從其食物中吸收、蓄積或改造而成的。學術文獻中所稱的生物毒素主要是指各種黴菌產生的毒素如由鐮刀菌、黃血黴菌、黑麴黴菌產生的毒素。這些毒素可以在植物上生長繁殖而且往往深入其內部，用浸泡、清洗、去皮等辦法均難以徹底清除乾淨。

(5)添加劑檢測 添加劑泛指為提高化工產品質量、性能和使用效果的配合料或輔助料，添加到產品主要原料當中，從而改善產品性能。主要用於印染、食品、飼料等行業。食品添加劑是指為改善食品品質和色、香、味以及為防腐、保鮮和加工工藝的需要而加入食品的人工合成或者天然物質。化學合成的食品添加劑大都有一定的毒性，也就是說其對機體造成損害的能力，特別是非法使用國家禁用或限用的添加劑對人體有很大危害，所以使用時要嚴格控制使用量。飼料添加劑指為滿足特殊需要而在飼料中加入的少量或微量營養性或非營養性物質。

(6)包裝材料檢測 包裝材料指用於製造包裝容器、包裝裝潢、包裝印刷、包裝運輸等滿足產品包裝要求所使用的材料，它既包括金屬、塑膠、玻璃、陶瓷、紙、竹本、野生蘑類、天然纖維、化學纖維、複合材料等主要包裝材料，又包括塗料、黏合劑、綑紮帶、裝潢材料、印刷材料等輔助材料。當前國際上把添加劑分為兩大體系，一是允許使用的助劑的“許可名單”，二是禁用助劑的“禁用名單”。經過多年實踐之後，發現“禁用名單”存在著一個很大的缺陷，缺少對新物質的約束力。當一種新物質出現時，因為它不在現有的“禁用名單”之列，因此可以隨便套用於食品包裝材料當中，法規無法管理，因此原來制定“禁用名單”的日本和韓國紛紛轉向“許可名單”制度，歐美和中國都採用“許可名單”制度。

測定原理

化學比色

主要分為：試紙色譜比色測定、試紙比色測定、試管比色測定、滴定比色測定四種方法。

（1）試紙色譜比色測定 根據固定相基質的形式可以分為紙色譜、薄層色譜和柱色譜。色譜是指以濾紙作為固定相的色譜，其原理是利用被分離物質的物理、化學及生物學特性不同，使它們在某種固定相中移動速度不同而進行分離和分析的方法。例如，試紙色譜比色測定用於快速測定蘇丹紅、瘦肉精等有害物。

（2）試紙比色測定 根據待測成分與經過特殊製備的試紙作用所顯的顏色與標準比色卡對照，對待測成分定性或半定量。例如，用試紙顯色定性作為限量指示測定農藥等；用試紙顯色的深淺來半定量測定食用油的酸價、過氧化值等。

(3)試管比色測定 根據待測成分與標準試管所顯的顏色比較，對待測成分定性或半定量．例如，用試管顯色作為限量指示測定鼠藥、未熟豆漿等；用試管顯色的深淺半定量測定亞硝酸鹽、甲醇、二氧化硫等。試管比色測定可以是目視，也可以用攜帶型光度計。

攜帶型儀器對某些成分進行定性或定量研究比較多，而且市場套用也比較廣泛，如攜帶型甲醇速測儀、農藥殘留速測儀、食品添加劑速測儀、酸度計、電導儀等。

(4)滴定比色測定 用刻度或小口滴瓶分別滴定標準溶渡和待測溶液，通過計算對待測成分進行定量。例如，酸鹼、絡合、氧化還原性物質等。

分子生物

聚合酶鏈式反應(PCR)是分子生物學領域中迅速發展和廣泛套用的一種技術。PCR技術主要用於檢測細菌，其基本原理是套用細菌遺傳物質中各菌屬菌種高度保守的核酸序列，設計出相關引物，對提取到的細菌核酸片段進行擴增，用凝膠電泳和紫外核酸檢測儀觀察擴增結果。從樣品前處理到PCR擴增及得出實驗結果24h內完成。免疫捕獲PCR法、螢光定量PCR法、細菌直接計數法、ATP生物發光法、微型自動螢光酶標法以及基因晶片技術等分子生物學分析檢測技術套用到食品安全快速檢測中。

免疫技術

免疫學分析檢測技術通過抗原和抗體的特異性結合反應，再配合免疫放大技術來鑑別細菌。免疫學分析檢測技術的優點是樣品在進行選擇性增菌後，不需分離，即可採用免疫技術進行篩選。由於抗原抗體反應的特異性，所以該方法的種類特別多，用於食品安全檢測的技術主要有免疫磁珠分離法、免疫力檢測試劑條、免疫乳膠試劑、免疫酶技術、免疫深沉法或免疫色譜法等。由於免疫法有較高靈敏度，增菌後，在較短的時間內達到檢出度，抗原和抗體的結合廈應可在很短的時間內完成。

納米技術

普通的ELISA技術採用的酶標板是一個固相載體，具有固/液相反應接觸面積小、聯接的抗體易脫落、反應速度慢且不徹底等缺點。研究成功的磁分離-ELISA技術(MS-ELISA)是一種以磁性納米材料代替傳統ELISA中的酶標板，將ELISA的顯色系統與磁分離技術相結合而形成的一種新型檢測方法。這門技術主要利用納米材料的高比表面積、易於形成膠體溶液等特性，使抗原一抗體分子接觸面積變大，反應較為徹底，此外磁分離使緩衝液的交換操作更為簡便快速，靈敏度也得到了提高。該技術已廣泛套用於食品的快速檢測中。

技術進展

食品安全快速檢測技術經歷了從20世紀80年代最早的紙片發展到當今的攜帶型儀器，從簡單的幾個項目的檢測發展到上百個項目的檢測，從初期的食物中毒突發現場處理到今天的全民食品安全預防食品安全快速檢測技術經歷5個階段的變革：快速檢測試劑（包括試劑盒和試紙）；快速檢測箱（包括試劑盒、試紙及輔助工具）；快速檢測儀器（讀數儀和輔助儀器）；怏速檢測箱（包括試劑盒、試紙、輔助工具、讀數儀器及輔助儀器）；快速檢測車。

現場快速檢測方法與國家標準方法和儀器法相比具有操作簡單、快速的優點，但由於大多數快速檢測方法在樣品前處理、操作規範性方面還有許多待完善之處，目前還只能作為快速篩選的手段而不能作為最終診斷的依據，兼具快速和準確兩大優點是快速檢測方法追求的目標。隨著高新技術的不斷套用，食品安全現場快速檢測主要呈現4大趨勢：①檢測靈敏度越來越高，殘留物的分析水平已達到IV-g；②檢測速度不斷加快；③選擇性不斷提高；④檢測儀器向小型化、便攜化方向發展，使實時、現場、動態、快速檢測正在成為現實。針對中國的特殊國情，目前中國基層單位很多速測技術的套用還只處於定性或半定量水平，易用型的小型化儀器的套用是快速檢測技術的發展趨勢。

免疫分析

農藥殘留快速檢測方法中主要採用的技術是免疫分析技術、生物化學技術和生物感測器技術。在農藥快速檢測的套用研究中十分活躍，測定幾十種農藥的酶免疫檢測試劑盒檢測靈敏度高。檢測快速（lOmin出結果），成本低，使用簡便，安全可靠，操作人員不需特殊培訓，樣品不需淨化，若配備小型光度計，在th內即可同時完成20多個樣品的檢測，其可信度可達95%以上。膽鹼酯酶抑制的生物化學技術可以用於檢測有機磷和氨基甲酸酯類農藥。

如速測卡法、速測片法和農藥殘毒光度計法。目前國內套用較多的是農藥速測卡法、速測片法和農藥殘毒光度計法，農藥速測卡特別適用於對農貿市場上的蔬菜進行初篩。研製出的生物感測器在檢測有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘留時具有靈敏度高、選擇性好和檢出限低（×10-6數量級）等特點。這堂感測器檢測速度快，幾分鐘內可同時檢測8個樣品，準確度高，經復活劑處理可反覆使用。

酶聯吸附

用於抗生素殘留的快速檢測方法主要有酶聯免疫吸附檢測法(ELISA)、放射免疫檢測法、免疫感測器和生物晶片等方法。獸藥殘留將成為今後食品安全問題中最重要的問題之一。食用動物的飼養和疾病防治中大量使用抗生素和甾體激素等藥物的現象十分普遍，獸藥殘留包括抗生素和鹽酸克侖特羅（瘦肉精）等。其中抗生素包括六大類50餘種。

ELISA試劑盒已得到廣泛套用，國家質量監督檢驗檢疫總局推薦ELISA試劑盒作為動物激素和抗生素殘留的首選篩選試劑；ELISA試劑盒已用於鹽酸克侖特羅(CLB)的檢測，其優點是靈敏度高、操作簡便、檢測迅速且價格便宜，缺點是仍不能實現現場檢測並且假陽性率較高。

螢光光譜

原子螢光光譜儀是中國科學工作者發明的一種高效、靈敏、快速的有害元素污染物分析儀器，已列入國家標準方法。已經用於食品中砷、鉛、汞、鉻、鎘五大有害元素的檢測。直接測汞儀可測定固體和液體中汞含量而不需要進行樣品前處理，每一個樣品可在5～6min內完成，檢出限為0.05ng級。

比色測定

中國農產品中他學有害物質和食品中添加劑的快速檢測大都採用比色法，通過試紙或試管中被檢測樣品的溶液顏色變化實現樣品定性或定量檢測。

對於食品安全快速檢測技術而言，殘留分析包括樣品前處理和檢測兩大基本主題。傳統樣品前處理技術主要是索氏提取、液液分配、柱色譜等，現代技術涉及固相萃取技術 (SPE)、固相微萃取技術(SPME)、基體分散固相萃取(MSPD)、分子印跡技術(MIT)、免疫親和色譜(IAC)、凝膠滲透色譜(GPC)、加速溶劑萃取(ASE)、超臨界流體萃取技術(SFE)、微波輔助萃取(MAE)等，得到了廣泛套用。快速檢測技術通常採用化學和生物兩方面分析技術。化學方面主要指化學檢測試劑盒（試紙、卡）和電化學感測器等；生物方面包括免疫學方法、分子生物學技術、生物感測器技術和生物晶片等。