農產品質量安全中幾種新型檢測技術

摘要 農產品的質量安全性問題一直都是老百姓日益關注的焦點話題。綜述目前幾類較為新穎的農產品質量安全檢測技術，探索不同檢測手段中可能存在的問題，總結各類技術方法在農產品質量安全檢測中的良好應用前景。

關鍵詞 農產品；質量安全；電感耦合；電子鼻；生物傳感器

中圖分類號S126文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）29-10369-02

基金項目杭州市重大科技創新專項（20131812A05）。

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

我國農產品質量安全問題十分突出，已成為人們特別關注的社會問題。農產品質量安全是指農產品的內在價值具有一定的使用性和可靠性，包括在生產流通過程中形成殘留的外在危害因子，既有等級品質等要求，也有對人、環境的危害等級水平的要求。隨著我國經濟發展和城鄉居民生活水平的快速提高，群眾的食品消費需求已從吃飽向吃好和安全性角度轉變，對農產品質量安全性提出了越來越嚴格的要求。因此，農產品質量安全問題已成為全世界關注的熱點問題。農業部從2001年4月就開始啟動了“無公害食品行動計劃”，率先在北京、天津、上海和深圳4個城市進行試點。在試點的基礎上，隨后又在全國范圍內全面推進“無公害食品行動計劃”的實施。

很多農產品生產鏈長，環節多，從種苗、繁殖生產、貯存運輸、銷售直至走上餐桌等眾多環節中，都有可能出現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。近幾年發生的農產品安全事件的主要問題集中在藥物殘留方面，體現在抗生素類、激素類、殺蟲劑類等藥物的濫用、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引起急慢性中毒，產生耐藥性，發生致癌、致畸、致突變三致作用等，嚴重危害人們的健康；另一方面也會破壞土壤、水體正常生物生態，對環境造成危害，嚴重影響農業可持續發展。因此，建立農產品藥物殘留的質量安全的重要檢測方法，健全農產品質量安全的全方位檢測管理體系，嚴把養殖、生產、流通等各個關口，為農產品從源頭到餐桌的全過程撐起安全傘，已成為當前一項十分緊迫的任務。

目前，傳統的主要農產品質量安全快速檢測技術有化學比色技術、酶抑制技術、分子生物學技術、免疫學技術等。化學比色法檢測限達不到要求，酶抑制法沒有特異性，分子生物學技術需要特殊的儀器設備，免疫學技術主要有ELISA法和膠體金法。為此，筆者重點綜述了幾類目前較為新穎的農產品質量安全檢測技術，總結了這些技術手段在農產品質量安全中的應用前景。

1電感耦合等離子體光譜技術（ICP）

ICP作為當代科技發展中的新成果，具有高靈敏度、高分辨率等特點，操作界面簡單，數據分析能力強[1]。農產品樣品標本經處理制成溶液后，由超霧化裝置變成全溶膠由底部導入管內，經軸心的石英管從噴嘴噴入等離子體內。樣品氣溶膠進入等離子體焰時，絕大部分立即分解成激發態的原子、離子狀態。當這些激發態的粒子回收到穩定的基態時要放出一定的能量（表現為一定波長的光譜），通過測定每種元素特有的譜線和強度，與標準溶液相比，就可以知道樣品中所含元素的種類和含量。所以，ICP技術是快速檢測農產品中污染殘留元素的有效手段，它可以應用于以下方面檢測：生物組織中的重金屬、微量元素及有機成分；保健品及生物制品中的有害成分、營養成分等；食品及其包裝材料中的有害物質、重金屬、微量元素及其他營養組成等。

ICP能同時檢測到如Sb、As、Cd和Hg等有毒成分的國際上所規定的最低限量水平，是一般常規元素分析儀所不能達到的，這對于準確測定農產品中殘留的毒元素含量，無疑具有非常重要的意義。在ICP的檢測分析中化學干擾較少，但光譜干擾和物理干擾不可避免。隨著檢測技術的不斷發展，樣品前處理消解過程中，可加入不同的基體改進劑和各種輔助消解物質，來提高消化質量和速度。ICP技術的快速發展，使得對各種不同元素的實時監測具有簡便、快速和精確等眾多優點；但是由于在日常生活中待檢測樣品的復雜性和多樣性，而且很多樣品物理化學性質有不同，溶解性和揮發性等不盡相同，所以這些因素又不可避免地在某種程度上影響了檢測結果的精確性。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結果的基礎。

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行灰化處理，借此分離、富集和濃縮待測元素，但是由于某些樣品的不穩定性，在運用干灰化法過程中某些元素會揮發，導致回收率較低；微波消解法是指利用微波加熱封閉容器內樣品和消解液的混合物，從而利用微波消化樣品完成測定的方法，具有快速且節約能源的特點；其他的方法如溶劑萃取法等也各具自身優缺點。在具體實踐操作中應根據待測樣品特點和所具有的設備水平進行有選擇性地利用。相關學者已利用ICP技術研究了青稞中的微量元素，從青稞中檢測出了對人體有益的8種微量元素，而相關污染元素均未超出糧食衛生標準，從而通過ICP技術鑒定出青稞是一種優質的健康糧食。

2電子鼻技術

電子鼻技術是近幾年流行的新型電子檢測系統，其可以借助氣體傳感器來識別不同的氣味，它能在不同地點、不同時間且能持續地實時監測不同樣本的氣味狀況。電子鼻系統構建主要包括取樣器、傳感器和信號數據處理系統3個部分，其通過不同氣體傳感器對不同待測氣體樣品的敏感程度來進行氣體的特異識別。例如，某種氣體a可在傳感器A上產生高響應，而在其他不同型號的傳感器B上只能產生低響應；同樣，氣體b能對傳感器B產生高響應，而對傳感器A的響應則不敏感。總之，不同的氣體對應不同的傳感器陣列，每種傳感器所能感應的氣體種類也是有區別的，然而正是因為這種差別的存在，才使電子鼻系統能根據傳感器的不同響應類型來進一步識別、檢測不同的氣味（圖1）。

電子鼻技術具有檢測快速和響應迅速等優點，前處理過程也往往很簡單，比高效液相色譜傳感器和氣相色譜傳感器等設備使用更為方便；除此之外，電子鼻檢測范圍較廣，也可以檢測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，顯示出很好的重現性。它已經廣泛應用于許多領域，尤其是食品加工檢測行業。目前在圖形認知設備的幫助下，其特異性大大提高，并且隨著傳感材料和生物芯片技術領域的進一步發展，電子鼻技術的高精度重復性也越來越好，從而將會具有更廣闊的市場應用前景。

電子鼻系統主要是由識別系統和傳感器陣列組成。一般儀器通過信息獲取、識別往往探測到所測樣品的單一或幾種組成成分，而電子鼻所測的結果往往是代表樣本中全體揮發物的總體信息，而這種信息往往作為某種樣品的特征指示標志，可用于鑒別某種產品的原料真偽和質量可靠程度，監測生產工藝流程是否正常作業。因此，電子鼻技術可以廣泛應用于當前生產行業中的各個方面，如農產品質量安全性和品質檢測、環保指標監測、食品防腐劑的檢測、醫學診斷和危險物品探測等。其中，在傳統的食品氣味判斷中，經常通過人鼻對酒類氣味進行品鑒，這類傳統的鑒別方法往往主觀性強、重復性差，并且人的嗅覺在長時間的負荷下，往往對氣味會產生獲得性適應并導致嗅覺疲勞，嚴重影響分析結果。而電子鼻技術克服了以上的缺點，通過一定的模式性學習，電子鼻技術可以大大提高檢測的準確性。這些優點的存在，使得當今的電子鼻技術廣泛應用于國計民生的各個檢測行業。

另外，谷物在儲藏過程中會出現陳腐霉變等變化，在陳腐霉變的過程中，谷物往往散發出很多揮發性氣體成分，通過電子鼻的檢測，可以探測到谷物的正常組分發生了變化，推測出谷物的儲藏年限，也可以通過電子鼻的不定時監測來防控谷物的腐變。相關學者應用電子鼻技術在年限探測方面也做了很多工作，如張紅梅等借助電子鼻技術，很好地在鑒別了5個不同儲藏年份的小麥品種[2]。另外，鄒小波等也通過電子鼻技術對谷物氣味的測定，建立了準確監測谷物是否霉變的方法[3]。所以，與傳統檢測方法相比，電子鼻技術將更為方便、經濟、快捷精確地應用于農產品監測方面。

3生物傳感器技術

生物傳感器（Biosensor）是一類能敏感識別生物物質并將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。它是由固定化的生物敏感材料作識別元件（包括酶、抗體、抗原、微生物、細胞、組織、核酸等生物活性物質）與適當的理化換能器（如氧電極、光敏管、場效應管、壓電晶體等等）及信號放大裝置構成的分析工具或系統，具有接受器與轉換器的功能。最先借助生物傳感器技術引起關注的是一位叫Todd的科學家所進行的科研工作。Todd等利用生物傳感器技術快速地檢測出了SARS病毒，而這一檢測過程僅僅用時20 s，這一傳感器技術的應用了引起了當時國際上的廣泛關注，從而成功建立了SARS病毒的早期診斷技術[4]。

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