農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中幾種新型檢測(cè)技術(shù)

摘要 農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全性問(wèn)題一直都是老百姓日益關(guān)注的焦點(diǎn)話題。綜述目前幾類較為新穎的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)，探索不同檢測(cè)手段中可能存在的問(wèn)題，總結(jié)各類技術(shù)方法在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中的良好應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 農(nóng)產(chǎn)品；質(zhì)量安全；電感耦合；電子鼻；生物傳感器

中圖分類號(hào)S126文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）29-10369-02

基金項(xiàng)目杭州市重大科技創(chuàng)新專項(xiàng)（20131812A05）。

作者簡(jiǎn)介趙蕓（1969-），女，浙江杭州人，高級(jí)工程師，從事食品加工檢測(cè)工作。

我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題十分突出，已成為人們特別關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全是指農(nóng)產(chǎn)品的內(nèi)在價(jià)值具有一定的使用性和可靠性，包括在生產(chǎn)流通過(guò)程中形成殘留的外在危害因子，既有等級(jí)品質(zhì)等要求，也有對(duì)人、環(huán)境的危害等級(jí)水平的要求。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鄉(xiāng)居民生活水平的快速提高，群眾的食品消費(fèi)需求已從吃飽向吃好和安全性角度轉(zhuǎn)變，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全性提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。因此，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題已成為全世界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。農(nóng)業(yè)部從2001年4月就開(kāi)始啟動(dòng)了“無(wú)公害食品行動(dòng)計(jì)劃”，率先在北京、天津、上海和深圳4個(gè)城市進(jìn)行試點(diǎn)。在試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，隨后又在全國(guó)范圍內(nèi)全面推進(jìn)“無(wú)公害食品行動(dòng)計(jì)劃”的實(shí)施。

很多農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)鏈長(zhǎng)，環(huán)節(jié)多，從種苗、繁殖生產(chǎn)、貯存運(yùn)輸、銷售直至走上餐桌等眾多環(huán)節(jié)中，都有可能出現(xiàn)影響食品安全的危害因子，這些危害因子主要有藥物殘留、病原微生物及其毒素、非法添加違禁物品等。近幾年發(fā)生的農(nóng)產(chǎn)品安全事件的主要問(wèn)題集中在藥物殘留方面，體現(xiàn)在抗生素類、激素類、殺蟲(chóng)劑類等藥物的濫用、超量使用、超范圍使用以及非法使用禁用藥物。一方面這些危害因子會(huì)引起急慢性中毒，產(chǎn)生耐藥性，發(fā)生致癌、致畸、致突變?nèi)伦饔玫龋瑖?yán)重危害人們的健康；另一方面也會(huì)破壞土壤、水體正常生物生態(tài)，對(duì)環(huán)境造成危害，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，建立農(nóng)產(chǎn)品藥物殘留的質(zhì)量安全的重要檢測(cè)方法，健全農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的全方位檢測(cè)管理體系，嚴(yán)把養(yǎng)殖、生產(chǎn)、流通等各個(gè)關(guān)口，為農(nóng)產(chǎn)品從源頭到餐桌的全過(guò)程撐起安全傘，已成為當(dāng)前一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。

目前，傳統(tǒng)的主要農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全快速檢測(cè)技術(shù)有化學(xué)比色技術(shù)、酶抑制技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)、免疫學(xué)技術(shù)等。化學(xué)比色法檢測(cè)限達(dá)不到要求，酶抑制法沒(méi)有特異性，分子生物學(xué)技術(shù)需要特殊的儀器設(shè)備，免疫學(xué)技術(shù)主要有ELISA法和膠體金法。為此，筆者重點(diǎn)綜述了幾類目前較為新穎的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)，總結(jié)了這些技術(shù)手段在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中的應(yīng)用前景。

1電感耦合等離子體光譜技術(shù)（ICP）

ICP作為當(dāng)代科技發(fā)展中的新成果，具有高靈敏度、高分辨率等特點(diǎn)，操作界面簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)分析能力強(qiáng)[1]。農(nóng)產(chǎn)品樣品標(biāo)本經(jīng)處理制成溶液后，由超霧化裝置變成全溶膠由底部導(dǎo)入管內(nèi)，經(jīng)軸心的石英管從噴嘴噴入等離子體內(nèi)。樣品氣溶膠進(jìn)入等離子體焰時(shí)，絕大部分立即分解成激發(fā)態(tài)的原子、離子狀態(tài)。當(dāng)這些激發(fā)態(tài)的粒子回收到穩(wěn)定的基態(tài)時(shí)要放出一定的能量（表現(xiàn)為一定波長(zhǎng)的光譜），通過(guò)測(cè)定每種元素特有的譜線和強(qiáng)度，與標(biāo)準(zhǔn)溶液相比，就可以知道樣品中所含元素的種類和含量。所以，ICP技術(shù)是快速檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品中污染殘留元素的有效手段，它可以應(yīng)用于以下方面檢測(cè)：生物組織中的重金屬、微量元素及有機(jī)成分；保健品及生物制品中的有害成分、營(yíng)養(yǎng)成分等；食品及其包裝材料中的有害物質(zhì)、重金屬、微量元素及其他營(yíng)養(yǎng)組成等。

ICP能同時(shí)檢測(cè)到如Sb、As、Cd和Hg等有毒成分的國(guó)際上所規(guī)定的最低限量水平，是一般常規(guī)元素分析儀所不能達(dá)到的，這對(duì)于準(zhǔn)確測(cè)定農(nóng)產(chǎn)品中殘留的毒元素含量，無(wú)疑具有非常重要的意義。在ICP的檢測(cè)分析中化學(xué)干擾較少，但光譜干擾和物理干擾不可避免。隨著檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，樣品前處理消解過(guò)程中，可加入不同的基體改進(jìn)劑和各種輔助消解物質(zhì)，來(lái)提高消化質(zhì)量和速度。ICP技術(shù)的快速發(fā)展，使得對(duì)各種不同元素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有簡(jiǎn)便、快速和精確等眾多優(yōu)點(diǎn)；但是由于在日常生活中待檢測(cè)樣品的復(fù)雜性和多樣性，而且很多樣品物理化學(xué)性質(zhì)有不同，溶解性和揮發(fā)性等不盡相同，所以這些因素又不可避免地在某種程度上影響了檢測(cè)結(jié)果的精確性。因此，探索和獲得適合某種樣品的前期處理方法是獲得精確檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)。

目前，常用的有以下幾類方法：干灰化法、微波消解法和溶劑萃取法等等。干灰化法可以將大量樣品進(jìn)行灰化處理，借此分離、富集和濃縮待測(cè)元素，但是由于某些樣品的不穩(wěn)定性，在運(yùn)用干灰化法過(guò)程中某些元素會(huì)揮發(fā)，導(dǎo)致回收率較低；微波消解法是指利用微波加熱封閉容器內(nèi)樣品和消解液的混合物，從而利用微波消化樣品完成測(cè)定的方法，具有快速且節(jié)約能源的特點(diǎn)；其他的方法如溶劑萃取法等也各具自身優(yōu)缺點(diǎn)。在具體實(shí)踐操作中應(yīng)根據(jù)待測(cè)樣品特點(diǎn)和所具有的設(shè)備水平進(jìn)行有選擇性地利用。相關(guān)學(xué)者已利用ICP技術(shù)研究了青稞中的微量元素，從青稞中檢測(cè)出了對(duì)人體有益的8種微量元素，而相關(guān)污染元素均未超出糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，從而通過(guò)ICP技術(shù)鑒定出青稞是一種優(yōu)質(zhì)的健康糧食。

2電子鼻技術(shù)

電子鼻技術(shù)是近幾年流行的新型電子檢測(cè)系統(tǒng)，其可以借助氣體傳感器來(lái)識(shí)別不同的氣味，它能在不同地點(diǎn)、不同時(shí)間且能持續(xù)地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)不同樣本的氣味狀況。電子鼻系統(tǒng)構(gòu)建主要包括取樣器、傳感器和信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3個(gè)部分，其通過(guò)不同氣體傳感器對(duì)不同待測(cè)氣體樣品的敏感程度來(lái)進(jìn)行氣體的特異識(shí)別。例如，某種氣體a可在傳感器A上產(chǎn)生高響應(yīng)，而在其他不同型號(hào)的傳感器B上只能產(chǎn)生低響應(yīng)；同樣，氣體b能對(duì)傳感器B產(chǎn)生高響應(yīng)，而對(duì)傳感器A的響應(yīng)則不敏感。總之，不同的氣體對(duì)應(yīng)不同的傳感器陣列，每種傳感器所能感應(yīng)的氣體種類也是有區(qū)別的，然而正是因?yàn)檫@種差別的存在，才使電子鼻系統(tǒng)能根據(jù)傳感器的不同響應(yīng)類型來(lái)進(jìn)一步識(shí)別、檢測(cè)不同的氣味（圖1）。

電子鼻技術(shù)具有檢測(cè)快速和響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，前處理過(guò)程也往往很簡(jiǎn)單，比高效液相色譜傳感器和氣相色譜傳感器等設(shè)備使用更為方便；除此之外，電子鼻檢測(cè)范圍較廣，也可以檢測(cè)到不同種類的食品藥品和特殊種類的氣體（如某些毒氣），并且能有效避免人為誤差，顯示出很好的重現(xiàn)性。它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，尤其是食品加工檢測(cè)行業(yè)。目前在圖形認(rèn)知設(shè)備的幫助下，其特異性大大提高，并且隨著傳感材料和生物芯片技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，電子鼻技術(shù)的高精度重復(fù)性也越來(lái)越好，從而將會(huì)具有更廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

電子鼻系統(tǒng)主要是由識(shí)別系統(tǒng)和傳感器陣列組成。一般儀器通過(guò)信息獲取、識(shí)別往往探測(cè)到所測(cè)樣品的單一或幾種組成成分，而電子鼻所測(cè)的結(jié)果往往是代表樣本中全體揮發(fā)物的總體信息，而這種信息往往作為某種樣品的特征指示標(biāo)志，可用于鑒別某種產(chǎn)品的原料真?zhèn)魏唾|(zhì)量可靠程度，監(jiān)測(cè)生產(chǎn)工藝流程是否正常作業(yè)。因此，電子鼻技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于當(dāng)前生產(chǎn)行業(yè)中的各個(gè)方面，如農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全性和品質(zhì)檢測(cè)、環(huán)保指標(biāo)監(jiān)測(cè)、食品防腐劑的檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷和危險(xiǎn)物品探測(cè)等。其中，在傳統(tǒng)的食品氣味判斷中，經(jīng)常通過(guò)人鼻對(duì)酒類氣味進(jìn)行品鑒，這類傳統(tǒng)的鑒別方法往往主觀性強(qiáng)、重復(fù)性差，并且人的嗅覺(jué)在長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷下，往往對(duì)氣味會(huì)產(chǎn)生獲得性適應(yīng)并導(dǎo)致嗅覺(jué)疲勞，嚴(yán)重影響分析結(jié)果。而電子鼻技術(shù)克服了以上的缺點(diǎn)，通過(guò)一定的模式性學(xué)習(xí)，電子鼻技術(shù)可以大大提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。這些優(yōu)點(diǎn)的存在，使得當(dāng)今的電子鼻技術(shù)廣泛應(yīng)用于國(guó)計(jì)民生的各個(gè)檢測(cè)行業(yè)。

另外，谷物在儲(chǔ)藏過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)陳腐霉變等變化，在陳腐霉變的過(guò)程中，谷物往往散發(fā)出很多揮發(fā)性氣體成分，通過(guò)電子鼻的檢測(cè)，可以探測(cè)到谷物的正常組分發(fā)生了變化，推測(cè)出谷物的儲(chǔ)藏年限，也可以通過(guò)電子鼻的不定時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)防控谷物的腐變。相關(guān)學(xué)者應(yīng)用電子鼻技術(shù)在年限探測(cè)方面也做了很多工作，如張紅梅等借助電子鼻技術(shù)，很好地在鑒別了5個(gè)不同儲(chǔ)藏年份的小麥品種[2]。另外，鄒小波等也通過(guò)電子鼻技術(shù)對(duì)谷物氣味的測(cè)定，建立了準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)谷物是否霉變的方法[3]。所以，與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，電子鼻技術(shù)將更為方便、經(jīng)濟(jì)、快捷精確地應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)方面。

3生物傳感器技術(shù)

生物傳感器（Biosensor）是一類能敏感識(shí)別生物物質(zhì)并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。它是由固定化的生物敏感材料作識(shí)別元件（包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì)）與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器（如氧電極、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管、壓電晶體等等）及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)，具有接受器與轉(zhuǎn)換器的功能。最先借助生物傳感器技術(shù)引起關(guān)注的是一位叫Todd的科學(xué)家所進(jìn)行的科研工作。Todd等利用生物傳感器技術(shù)快速地檢測(cè)出了SARS病毒，而這一檢測(cè)過(guò)程僅僅用時(shí)20 s，這一傳感器技術(shù)的應(yīng)用了引起了當(dāng)時(shí)國(guó)際上的廣泛關(guān)注，從而成功建立了SARS病毒的早期診斷技術(shù)[4]。

生物傳感器由分子識(shí)別部分（敏感元件）和轉(zhuǎn)換部分（換能器）構(gòu)成，以分子識(shí)別部分去識(shí)別被測(cè)目標(biāo)，是可以引起某種物理變化或化學(xué)變化的主要功能元件。分子識(shí)別部分是生物傳感器選擇性測(cè)定的基礎(chǔ)。其中，將化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)是目前絕大部分生物傳感器的工作原理（圖2）。