當代科學技術在食品安全問題上的應用

何靖柳+董赟+劉繼+張恒+劉翔+韋婷

[摘要]隨著社會的進步，科技的發展，人們消費水平的提高，食品安全問題廣受關注，以當代科學技術為依托的食品安全檢測逐漸成為保障食品安全的重要手段。文章對目前出現的食品安全問題、常見的食品安全檢測技術及科學技術進行綜述，重點闡述了目前出現的比較成熟的一些食品安全檢測技術，其檢測原理、作用對象及目標。

[關鍵詞]科學技術；食品安全；檢測技術

[DOI]1013939/jcnkizgsc201716184

自1980年起，中國食品行業每年以13%以上的速度飛速發展。[1]但近期，食品安全問題頻頻發生，如鎘大米、毒淀粉、瘦肉精、地溝油、劣質奶粉、福喜過期雞肉等。食品安全的危害因子主要包括物理、化學和生物危害，不僅嚴重威脅消費者的身心健康，同時給國家經濟也造成巨大的損失。[2]為了從根本上解決食品安全問題，可就種植、養殖、加工、包裝、貯藏、運輸、銷售、消費等環節加以嚴格把關，由此可見，對食品安全的檢測已成為保障食品安全的關鍵手段。根據食品具體情況，選擇相應的檢測標準，借助實驗室大型儀器，即可較準確、可靠地對產品質量進行分析，最大化地保障人民的利益。

1食品安全問題

據世界衛生組織對食品安全問題的最新定義，食品安全問題是指食物中有毒、有害物質對人體健康造成影響的公共衛生問題。食品安全要求食品不能對人體健康造成急性或慢性損害，不能存在損害或威脅人體健康的有毒有害物質以導致消費者病亡或危及消費者及其后代的隱患，這是一個絕對的概念；實際食品安全是降低疾病隱患，防范出現食物中毒的一個領域。[3]

11世界食品安全現狀

食品安全問題一直是全球關注的焦點，尤其是近年來出現的與食物相關的新發疾病和人獸共患病，不但威脅著食品安全，甚至其中某些疾病還在全球范圍內流行，讓人們對食品安全問題更加重視。[4]食品產供銷系統與食品安全密切相關，其改變也必將對食品安全造成影響?？茖W家們推測在今后的二十年內食品產供銷系統會繼續改變，并出現推動該系統改變的新因素，包括全球人口數突破100億人、人口老齡化、文化沖突、食品從供應模式向需求模式轉變、氣候改變影響水源供應、對不可再生資源使用的限制等。[5]

12中國食品安全現狀

121食品中物理性和化學性污染物問題

20世紀40年代以來，化學合成農藥的研制成功使化學農藥得到迅速發展。全世界每年有幾千萬噸化學農藥被施用到農、林、牧業中，在農業生產和減少疾病傳播方面發揮了巨大作用，但同時也暴露了很多缺點并對農作物造成嚴重危害。[6]據統計，我國耕地面積占全世界的10%，卻使用了全世界近四成的化肥；我國單位面積農藥使用量是世界平均水平的25倍。過量使用農藥化肥后，雖然能夠增加糧食產量，但也會對土壤、水體等自然環境造成嚴重污染，還會對農產品、食品質量安全帶來極大的危害，食品農藥污染問題已成為食品安全的頑癥。[7]

122食源性疾病問題

食源性疾病（Food borne disease）是指通過攝食而進入人體的有毒有害物質所造成的疾病，具有季節性、地區性、暴發性或散發性。食源性疾病是食品安全中的主要問題，一般可分為感染性和中毒性，常見的有食物中毒、腸道傳染病、人畜共患傳染病、寄生蟲病以及化學性有毒有害物質所引起的疾病?！胺堑洹保⊿ARS）和“H7N9禽流感”都是食源性疾病，給人類帶來巨大的危害，直接對人體健康造成損害。據2014年《中國科學報》報道，我國食源性疾病主動監測的初步結果顯示，我國13億人口中每年有2億～3億人發病。我國在2011年成立了國家食品安全評估中心，于2014年11月21日頒發《食源性疾病管理辦法（試行）（征求意見稿）》，正在逐步建立食源性疾病報告系統和食品安全檢測網。檢測顯示，中國平均65人中就有1人患有食源性疾病。因此，食源性疾病仍然是威脅中國人健康的主要疾病之一。

123轉基因食品、新資源食材的應用

近年來，許多轉基因食品、新資源食材已逐步進入食物鏈。中國農業部已經批準種植的轉基因農作物有甜椒、西紅柿、土豆，主糧作物有玉米、水稻，進口的轉基因食品有大豆油、菜子油、大豆等。對于轉基因食品、新資源食材的利弊、安全性保障的一系列問題一直是國際社會關注的焦點。用何種檢測方法、評價程序對轉基因食品的安全性進行預測一直存在極大爭議。就目前的研究結果顯示，對于轉基因食品，現行檢測方法的穩定性、準確性和檢測力度均需加強，當前還沒有確鑿的證據肯定轉基因食品對人體健康存在潛在危害。

2食品安全檢測技術

由于食品安全問題層出不窮，而這些問題的解決需要相配套的檢測技術，因此，食品檢測技術在人民生活中應用的范圍越來越廣泛，同時，也是現代科技研究中的熱點。食品檢測技術既能對食品材料進行檢測，也能對各種食品添加劑進行檢測。但是由于食品種類繁多，食品安全檢測技術想要面面俱到難度非常大。[8]針對中國存在的不同食品安全問題，現將食品安全檢測技術進行分類后逐一介紹。

21食品化學性污染的檢測技術

211色譜、質譜及其聯用技術

目前檢測食品中農藥和獸藥殘留的主要檢測技術有高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜-質譜（GC-MS）和液相色譜-質譜（LC-MS）技術。[9]色譜技術是當兩相做相對運動時，由于不同的物質在兩相中具有不同的分配系數，通過不斷分配，從而達到各物質被分離的目的。色譜技術具有樣品用量少、檢出限低、分離效能高、檢測靈敏度高、選擇性高和使用方便等優點，早已被廣泛地運用于食品工業的安全檢測中。[9]氣相色譜法能夠準確靈敏地進行快速定性與定量分析，在食品檢測中廣泛地應用于天然毒素、農藥、食品添加劑、獸藥等的檢測。[10]薄層色譜法擁有儀器操作簡單方便、應用廣泛但靈敏度不高等特點，它被普遍應用于農藥、毒素、食品添加劑檢測等方面。[11]質譜是一種理想的色譜檢測器，它具有極高的檢測靈敏度。將色譜、質譜聯用，不僅能夠將二者的優點相結合，而且成了分析化學的研究熱點。[12]

212化學快速檢測技術

化學快速檢測技術是食品安全快速檢測中重要的方法之一。常見的如紙片法、試劑盒（卡）等方法，該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，但該方法靈敏度較低。有機磷農藥（磷酸、二硫代磷酸酯、磷酞胺等）在某些催化劑的作用下生成含磷酸的水溶液如酸和醇，接著水解液和添加的有色檢測液反應紫色消退，根據檢測液顏色變化情況反映有機磷農藥的殘留水平。

213光譜分析法

光譜分析法是一種無損的快速檢測技術，分析成本低，在食品安全檢測中運用較為廣泛。其主要原理是利用物質發射或吸收電磁輻射以及物質與電磁輻射的相互作用而建立起來的一種方法。它包括熒光光譜、紅外光譜、近紅外光譜、拉曼光譜等。[13]

（1）熒光光譜。熒光光譜被廣泛運用在食品檢測研究方面，它具有快速、敏感、無損的分析技術，并且能夠在幾秒內提供物質的特征圖譜。人們曾運用前表面熒光光譜技術對蜂蜜品種的真假進行了分析。[14]

（2）近紅外光譜。近紅外光是一種介于可見光（VIS）和中紅外光（IR）之間的電磁波，美國材料檢測協會（ASTM），將其定義為波長780～2526nm的光譜區。近紅外光譜的優點：簡單方便，檢測成本低，有不同的測樣器件可直接測定相應的液體、固體、半固體和膠狀體等樣品；分析速度快，一般樣品可在1分鐘內完成；適用于近紅外分析的光導纖維較易獲得，可實現在線分析及監測，非常適合生產過程和惡劣環境下的樣品分析；檢測過程不損傷樣品，即無損檢測；分辨率高，還可以同時對樣品多個組分進行定性和定量分析等。[15]因此近紅外技術在當前的食品產業等領域得到廣泛應用。

（3）拉曼光譜。拉曼光譜用于在食品安全檢測分析過程中，對待測物質進行定性分析，還可以對食品成分中含量的多少進行檢測。拉曼光譜技術是在鍵的延伸和彎曲的震動模式的基礎上，利用對光的散射強度和拉曼移位作圖來獲取信息。它可以將受污染的小麥粉、玉米蛋白和豆粕混合物中的三聚氰胺進行定性定量測定。

（4）高光譜圖像技術。高光譜圖像技術是一種集圖像信息與光譜信息于一身的新技術，它被廣泛應用于農畜產品及食品品質和安全性檢測方面。研究者曾在實驗室條件下利用高光譜圖像系統對食品的品質及安全性進行了研究，其原理在于利用多光譜成像系統通過最佳條帶的檢測來對食品的加工過程進行控制，從而保證食品的安全性和可靠性。

214酶聯免疫吸附測定法

酶聯免疫吸附測定法（ELISA）是將抗原抗體的免疫反應和酶的催化反應相結合而建立起來的一種新技術，具有操作簡便、安全省時、靈敏高、選擇性好、成本低廉等優點。

22食品生物性污染的檢測技術

221紙熒光法

紙熒光法是利用細菌生產期間產生的一些代謝酶或代謝產物而建立的酶-底物反應法，該方法準確性高，且測試紙的生產工藝簡單，極大地簡化了實驗設備、實驗流程和實驗方法。

222電阻抗法

電阻抗法是利用細菌在生長期間將培養基中大分子的惰性材料（如碳水化合物、蛋白質和脂類）代謝后產生有電活性的小分子（如乳酸、醋酸等），從而增強培養基的導電能力。不同細菌可使培養基有不同的阻抗變化，即得出不同的細菌特性阻抗曲線，將待測細菌阻抗曲線與標準株阻抗曲線比較，可發現對應的細菌種類和數量。[16]該方法方便快捷，實用性強，檢驗效率高。

223免疫學方法

免疫學法是利用抗原和抗體的特異性結合反應，輔以免疫放大技術來鑒別細菌。該方法的優點是待測樣品在選擇性增菌后，無須分離即可直接篩選。[17]免疫學方法包括多種反應，血清學反應、單克隆抗體技術、基因工程抗體、天然免疫和獲得性免疫等。各種免疫反應都有其獨特的作用，它們是相互聯系、互相配合的。

224分子生物學檢測方法

聚合酶鏈式反應（PCR）是近年在分子生物學領域中迅速發展和應用的一種技術，其原理是待測樣品擴散后進入生物活性材料，分子間經識別后發生生物學反應，該信息被相應的物理或化學轉化器轉變為可定量和可處理的電信號，經二次儀表對信息放大并輸出，即可得出待測液濃度。[18]

225基因芯片技術

基因芯片技術是同時將大量的探針分子固定到固相支持物上，借助核酸分子雜交配對的特性對DNA樣品的序列信息進行高效的解讀和分析。芯片技術是采用光導原位合成或顯微印刷等方法將大量特定序列的探針分子有序地固定于特定處理的硅片、玻片、硝酸纖維素膜等載體上，然后將標記的待測樣品與載體混合后多元雜交，通過雜交信號的強弱及分布對樣品進行定性、定量。

226細胞計數法

細胞計數法主要有流式細胞計數法（FCM）及固相細胞計數法（SPC）。細胞計數法是一種對細胞懸液中細胞數量進行計數的方法，可借助血球計數板進行計數。[20]

綜上所述，科學技術的進步具有跨時代的意義，但與之相應的食品安全問題的出現不容小視，我們目前應對多種食品安全問題作一個深刻的理解和清醒的認識，很好地利用科技手段加大檢測力度，嚴控不安全食品流入市場，協調食品生產領域健康、持續發展。

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