快速檢測技術在食品安全中的應用研究進展

□ 馮蕙 趙新玉 趙晨 山東國投鴻基檢測技術股份有限公司

□ 王玉濤（通信作者） 山東省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所 山東省食品質量安全檢測技術重點實驗室

1 引言

食品安全問題是關乎民眾生活質量及人身安全的重大問題。近年來，環境、微生物、農藥與獸藥殘留等污染因素帶來的食品安全問題受到人們的普遍關注。與此同時，食品安全檢測技術在食品安全保障工作中發揮著越來越大的作用，如通常會采用大型儀器的質譜、色譜分析檢測技術等，雖然精度較高，但是往往存在著前處理步驟復雜、耗時較長等缺點，不能實現現場快速檢測。因此，快速檢測技術于近年在食品安全領域得到了廣泛的應用研究。

食品安全快速檢測是指在短時間內完成樣品的制備以及檢測結果出示的過程，常用的快速檢測方法有免疫法、化學法、生物傳感器法、儀器分析法、酶抑制法等。本文對目前常用于食品安全中的快速檢測方法及其優缺點進行了綜述，希望對有相關需求的企業起到參考作用。

2 快速檢測方法

2.1 免疫法

免疫法快速檢測指的是基于抗原與抗體結合生成沉淀所建立的分析法，包括酶聯免疫法、Charm II放射免疫法和膠體金免疫層析法等。秦燕等[1]通過酶聯免疫和Charm II放射免疫這兩種免疫方法對雞肝中殘留的鏈霉素進行了快速檢測。結果表明，這兩種免疫快速檢測法的檢測限、精密度等檢測指標都符合相關標準的要求。蔣侃等[2]通過酶聯免疫法對乳制品中殘留的β-內酰胺類抗生素進行了快速分析，并對檢測條件進行了優化。結果表明，該方法的靈敏度較高，當以生鮮牛乳為基質時，氨芐青霉素和青霉素-G的檢測限分別為1.1μg/L和2.4μg/L，不僅符合標準要求，同時操作簡便，樣品無需進行前處理，極大地縮短了檢測時間，提高了檢測效率。林杰[3]等通過Charm II放射免疫法在90分鐘內完成了對蝦中殘留的磺胺類藥物的快速檢測。結果表明，該檢測結果在合理范圍內，且靈敏度較高，但有出現假陽性檢測結果的可能，故需進一步的研究和探討。Al-Mazeedi等[4]通過Charm II放射免疫法對當地的雞蛋、肉類、魚類、冰淇淋、家禽、牛奶和奶酪中殘留的四環素進行了快速檢測。檢測結果表明，測試的雞蛋、肉類、魚類、冰淇淋和奶酪在標準允許范圍內，部分家禽和牛奶樣本的檢測結果超標，家禽的含量范圍是100～380mg/kg，牛奶的含量范圍是100～350mg/kg。雖然Charm-II放射免疫法可以用于四環素殘留的有效篩選，但是仍不能精確定量。李淑群等[5]利用膠體金免疫層析法對牛奶、飼料以及奶粉中的三聚氰胺進行了檢測，同時制備了三聚氰胺試紙條。結果顯示，該方法的檢出限為10μg/L，遠低于國家制定的三聚氰胺限量值。由此可見，該方法簡單快速，靈敏度、特異性均較強，可用于食品和飼料中三聚氰胺的快速檢測。

表1 免疫法在食品安全快速檢測中的應用

除酶聯免疫法、Charm II放射免疫法及膠體金層析免疫法外，化學發光免疫法[8，9]和熒光免疫法[10，11]也常被用于病毒、毒素、致病菌等方面的研究，表1為免疫法在食品安全快速檢測中的應用。通過表1可以看出，盡管免疫法多年來被應用到多種食品中進行快速檢測，但是各有優缺點。雖然此類方法在很大程度上提升了檢測速度、縮短了檢測時間，且靈敏度和特異性較高，但是部分檢測精度較低，大多只能作為有效篩選而無法進行精確定量，這也是很多快速檢測方法存在的弊端，是以仍需進一步深入研究和探討。

2.2 化學法

化學法快速檢測是指針對待測樣品具有的化學特點通過分解反應、聚合反應、合成反應、氧化還原反應等一系列化學反應后，根據其顯色或發光性能變化而進行快速檢測的方法。近年來，流動注射化學發光法在快速檢測領域中的應用被廣泛研究。顧樹芳等[12]利用定量的二氧化硫（SO2）與酸性高錳酸鉀反應，進而減弱高錳酸鉀-間苯二酚的化學發光的原理，通過流動注射化學發光法對食品中的SO2含量進行了快速檢測。由于其減弱值與被檢物濃度有關，是以當樣品中含有Vc等少量強還原性物質時便會對檢測結果產生較強的干擾性。因此，該方法可以作為食品中SO2檢測的輔助手段。王守敏等[13]利用樂果對過氧化氫氧化魯米諾產生化學發光現象的增敏作用，建立了流動注射化學發光測定樂果含量的快速檢測方法。結果表明，該方法的最低檢出限為0.009mg/L，樣品的添加回收率為86.7%～109.5%。此外，流動注射化學發光法還被應用于檢測蔬菜中的亞硝酸鹽[14]、中藥黃芪中的痕量鉻[15]、雞蛋中殘留的四環素[16]等多個領域。研究發現，化學法快速檢測具有分析速度快、線性范圍寬、操作簡單方便、儀器設備價格低廉及可連續分析等優點，但該方法有時只能檢測具有特定結構的農藥殘留，且需要特定的試劑或反應條件，故具有一定的局限性。

2.3 生物傳感器法

生物傳感器法快速檢測是針對生物本身的化學信號轉換成光信號或電信號等數據信息來進行高靈敏測試的方法。馮東等[17]研制了乙醇生物傳感器經過20s檢測時間快速測定酒中的乙醇含量—與氣相色譜法比較差異不大，檢出限為1mg/100mL。使用該方法測定酒中的乙醇含量快速而準確，靈敏度較高，且操作簡單、成本低廉。張金玲等[18]通過生物傳感器法對奶粉中的黃曲霉素B1的含量進行了快速檢測，并與高效液相色譜法的測定結果進行比較。結果表明，該方法具有穩定性好、專一性強、準確度高、分析速度快、樣品處理簡單等特點。鄧紹立等[19]通過表面等離子體共振生物傳感器技術對牛乳中的三聚氰胺進行了檢測，樣品的前處理及后續檢測可在30分鐘內完成，檢測限為3.24mg/mL，適合生乳生產現場的快速定量檢測。此外，生物傳感器法還被用于檢測玉米中的賴氨酸[20]，蔬菜中的有機磷農藥殘留[21]，食物、飲料中的彎曲桿菌和志賀氏菌[22]，以及魚肉新鮮度[23]等多個方面。研究發現，生物傳感器法的優點包括功能多樣性、低成本、高識別、高靈敏、智能化、微型等等，故成為食品安全快速檢測研究領域的重點研究對象。

2.4 儀器分析法

隨著檢測儀器設備的應用和研究開發，越來越多的設備被應用到食品安全檢測領域。目前，液相色譜、氣相色譜和各種各樣的質譜儀聯用是被應用到食品安全檢測中的常用手段。這些檢測儀器的精密度較高，可實現定量定性分析，但是儀器設備通常比較昂貴、大型且復雜，往往只適合進行實驗室檢測，無法進行戶外工作。因此，小型質譜儀的開發就得到了國內外的廣泛關注和研究，敞開式離子化質譜便是近年來新興的質譜分析技術—一種能在敞開的常壓環境下直接對樣品或樣品表面物質進行分析的新型質譜技術，其在進行檢測時無需或只需很少的樣品前處理步驟。栗則[24]等對敞開式離子化質譜新技術及其應用進行了研究，即使用該技術對中藥保健品中非法添加的西藥成分進行快速篩查，同時對鮮榨果汁中的6種植物激素完成分析檢測，以及進行了其他更加深入的研究。相對于大型設備而言，這種新型的小型質譜儀器便于移動、成本低，有望在食品安全快速檢測方面發揮更大的作用。

2.5 酶抑制法

酶抑制法快速檢測主要是針對殘留在食品中的待測物質對酶有抑制作用而采取的檢測方法，包括試紙法、pH計法和分光光度法等。

試紙法是指將酶與待測物分別固定在兩片試紙上，通過試紙接觸時待測物對酶的抑制作用發生顯色差異來判斷待測物的含量。謝莉等[25]利用四甲基聯苯胺與辣根過氧化物酶作為顯色劑，經過一系列處理制成過氧化氫快速檢測試紙—能夠在8s內對食物中的過氧化氫殘留進行半定量檢測。除此之外，試紙法還常被用于檢測水中的鋁含量[26]、生乳中的尿素含量[27]、鮮活海產品中的鉛含量[28]、食品中的鎘含量[29]等多個方面。試紙快速檢測方法操作簡單、成本低、易推廣，更適用于農貿市場、超市等對食品安全的初篩檢測。

由于反應體系中產生的酸量與酶的抑制程度相關，是以當酶活性受抑制時，被催化底物產生的酸類物質會隨之減少，從而可以利用酸堿程度的變化檢測待測物質，pH計法便是利用了這種原理來判定樣品中待測物的含量。丁宇清等[30]利用有機磷農藥可抑制乙酰膽堿酯酶活性的原理，將氯化乙酰膽堿作為底物從而影響醋酸的產生。然后，通過pH計法快速測定了新鮮蔬菜中有機磷農藥的殘留量，檢測過程簡單、易操作，方便推廣應用。

分光光度法利用待測物與固定酶的特異性結合原理從而抑制酶的活性，并選擇適當的顯色劑與酶的催化底物進行反應，之后用分光光度計測定吸光值隨時間的變化，以此判斷待測物的殘留情況，進而達到定性和半定量檢測的目的。李順等[31]利用有機磷農藥可以抑制膽堿酯酶活性的特性，以碘化硫代丁酰膽堿作為底物來快速檢測蔬菜中有機磷農藥殘留。何穎等[32]利用乙酰膽堿酯酶對硫磷、辛硫磷及氧樂果等有機磷農藥進行分光光度法的快速檢測，分別得到97%、101%、99%的回收率。盡管分光光度法相較于試紙法的穩定性更好，但是易出現假陽性或假陰性的現象。

當前，酶抑制法還被應用到測試香蕉、桃子、草莓和西紅柿中21種氨基甲酸酯類農藥的含量[33]，以及測試蔬菜樣品中殘留的甲胺磷、敵敵畏、辛硫磷、樂果和馬拉硫磷等有機磷農藥[34]等多個方面。由于該方法操作簡單、靈敏及適合現場檢測，故具有良好的應用前景。如表2所示，以上3種酶抑制法在食品安全快速檢測中的應用各有優缺點。快速檢測技術在食品安全中的應用雖已得到廣泛研究，但每種方法都存在各自的優勢和劣勢，不同方法針對的檢測項目也有所差異，只有選擇合適的檢測方法進行檢測才能更好的發揮作用。

表2 酶抑制法在食品安全快速檢測中應用的優缺點

雖然很多檢測方法在食品安全檢測中都快速有效，但有些只能進行定性分析，不能做到準確的定量分析。除此之外，很多快速檢測方法尚無檢測標準，故需制定完善的檢測標準。由此可見，使快速檢測技術朝著操作簡單、快速、低成本、精確、檢測范圍廣等方向發展是行業未來努力的方向。

3 展望

近年來，食品安全快速檢測技術發展迅速，但由于樣品前處理技術的局限性或儀器方法自身的缺陷等，導致很多檢測技術僅處于定性或半定量的水平，在結果精確性上較傳統檢測仍有一定差距，還需進一步完善。例如，不斷改進檢測設備，提高檢測設備的靈敏度和準確度并優化前處理方法等，使檢測結果達到精準的水平；積極研究和探討各種先進的檢測方法與技術，發展能夠同時實現高效樣品前處理及靈敏的后續檢測于一體的快速分析技術，以滿足當今食品安全分析的迫切需求具有重要而現實的特殊意義。同時，要嚴格控制農產品種植、食品生產、加工等環節，相關企業和部門需嚴格把控，進而保障消費者的飲食安全。

表3 快速檢測方法在食品安全快速檢測中應用的優缺點