食品分析中生物及生化分析方法運(yùn)用研究

萬 娟，吳 梅，韓松林

（1.阿克蘇職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆阿克蘇 843000；2.金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江金華 321000）

食品行業(yè)為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量、控制產(chǎn)品的加工過程，需要使用合適的食品分析方法。現(xiàn)階段在食品分析工作中較為常用的食品分析方法為生物分析法和生化分析法，這兩種方法具有較高的敏感性和適用性，且操作并不復(fù)雜，已經(jīng)成為現(xiàn)階段食品成分分析、食品添加劑分析及食品衛(wèi)生檢測等食品分析工作中的主要方法。

1 食品分析對象

食品分析對象可以進(jìn)一步分成3 種形式，分別是各種外部添加劑、有害物質(zhì)以及營養(yǎng)成分。其中營養(yǎng)成分作為食品營養(yǎng)價(jià)值判斷的基礎(chǔ)指標(biāo)，會(huì)直接影響食品綜合品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值[1]。結(jié)合人體發(fā)展所需的基礎(chǔ)營養(yǎng)元素分析，發(fā)現(xiàn)人體所需營養(yǎng)素質(zhì)多達(dá)40 多種，可以進(jìn)一步分成6 種類型，分別是碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、水、維生素及無機(jī)鹽等物質(zhì)，而上述元素同時(shí)也是食品分析中的重要部分。有害物質(zhì)殘留于食品中，容易威脅人體健康，污染問題是導(dǎo)致食品形成有害物質(zhì)的主要原因。食品分析工作中，檢測的有害物質(zhì)包括氯農(nóng)藥、有機(jī)磷、各種微生物、有害化學(xué)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物等，如黃曲霉毒素、大腸桿菌[2]。

2 食品分析的基本流程和基本要求

2.1 食品分析的基本流程

①樣品的抽取。對于樣品抽取應(yīng)嚴(yán)格按照食品分析的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。②樣品的制備。在樣品制備時(shí)，工作人員需要將待測的部分樣品進(jìn)行處理。③分析前的準(zhǔn)備工作。即實(shí)驗(yàn)環(huán)境的準(zhǔn)備、工作人員的準(zhǔn)備和分析設(shè)備的準(zhǔn)備等。④分析方法的選擇。一般同一種食品樣品可以使用不同的分析方法，工作人員應(yīng)根據(jù)食品的實(shí)際情況選擇合適的分析方法，這也是確保分析結(jié)果準(zhǔn)確的關(guān)鍵[3]。

2.2 食品分析的基本要求

開展食品分析工作的過程中，需要建立起健全的食品分析體系。在食品分析體系的建設(shè)階段，相關(guān)工作人員應(yīng)秉承使用先進(jìn)食品分析技術(shù)和先進(jìn)食品分析設(shè)備的原則，對食品分析工作的相關(guān)部門和檢測資源進(jìn)行有效整合，提高食品分析工作水平。從增加監(jiān)管實(shí)效性的角度出發(fā)，建立完善的食品分析監(jiān)管制度，充分發(fā)揮食品分析工作的作用，并設(shè)立當(dāng)?shù)厥称贩治鰴C(jī)構(gòu)。政府相關(guān)部門也應(yīng)加強(qiáng)在食品分析結(jié)構(gòu)建設(shè)中的投入，改善食品分析工作環(huán)境和使用設(shè)備，購進(jìn)新型食品分析設(shè)備，完善食品分析的項(xiàng)目，擴(kuò)大食品分析的范圍，以此提高食品分析技術(shù)水平和食品分析結(jié)果的準(zhǔn)確程度，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的食品分析工作體系[4]。

2.3 食品分析中應(yīng)用生物和生化法主要功能優(yōu)勢和不足

在食品分析檢測過程中應(yīng)用生物以及生化法具有較強(qiáng)專一性，能夠?qū)κ称诽厥饨M分立體差異和微小結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分，在應(yīng)用相關(guān)方法進(jìn)行分析檢測中，無需過多樣品，而微生物測定成本較低。生化和生物分析技術(shù)在實(shí)際檢測中能夠進(jìn)一步提升食品分析效率，單純通過幾分鐘便可以得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。最終測量結(jié)果和人體健康存在一定聯(lián)系。生化以及生物技術(shù)在食品分析過程中，可以明確產(chǎn)品組成，如可以借助酶法檢測單糖，通過微生物法對食物中的氨基酸進(jìn)行檢測，通過特殊生物體及整體動(dòng)物試驗(yàn)等方法對食物蛋白質(zhì)消化率進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，這也是一種判斷食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的有效方法。但生化法與生物法在實(shí)際應(yīng)用中同樣存在某些不足。這兩項(xiàng)分析技術(shù)在分析檢測中需要耗費(fèi)較長的時(shí)間進(jìn)行檢測；需投入大量的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，增加了食品分析難度和復(fù)雜度。因此，需不斷推動(dòng)生化與生物分析技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用。

除此之外，當(dāng)前的食品中通常存在各種殘留農(nóng)藥，威脅人體健康。針對食品中的農(nóng)藥殘留可以選擇酶法進(jìn)行合理測定，或?qū)ξ⑸镂廴緺顩r進(jìn)行檢測，準(zhǔn)確了解食品具體儲(chǔ)存和制備狀況。

3 食品分析中應(yīng)用的生物及生化分析方法

3.1 生物芯片技術(shù)

生物芯片技術(shù)在食品分析中可以實(shí)現(xiàn)對連續(xù)化、集成化、微型化及信息化的樣品分析，其具有的這些特點(diǎn)使生物芯片技術(shù)在食品衛(wèi)生檢驗(yàn)、食品營養(yǎng)機(jī)理的分子闡述、食品毒性研究以及轉(zhuǎn)基因食品的檢測等多個(gè)食品分析領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。由于生物芯片技術(shù)在食品蛋白質(zhì)檢測及食品基因表達(dá)分析中具有極大的應(yīng)用優(yōu)勢，是多種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合應(yīng)用，所以生物芯片技術(shù)在食品分析工作中的應(yīng)用優(yōu)勢會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而逐漸增大，一定會(huì)成為未來食品分析檢測中最為主要的檢測方式[5]。

3.2 免疫分析技術(shù)

免疫分析技術(shù)指的是借助抗原和抗體之間具有的特異性反應(yīng)，在此基礎(chǔ)上使用各種定量信號(hào)的方法對食品中含有的某種物質(zhì)進(jìn)行定量或者定性檢測的技術(shù)，免疫分析技術(shù)一般具有極高的靈敏度以及極高特異性，現(xiàn)階段也在食品分析檢測中得到了一定程度的應(yīng)用。免疫分析技術(shù)作為檢測技術(shù)的一大種類，其包含的各種檢測形式應(yīng)用的原理基本相同，僅在標(biāo)記物質(zhì)方面以及最終檢測結(jié)果發(fā)出的信號(hào)方面存在一定差異。現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用的免疫分析技術(shù)主要有熒光免疫分析技術(shù)、放射免疫分析技術(shù)、酶聯(lián)免疫分析檢測技術(shù)、發(fā)光免疫分析技術(shù)、膠體金免疫標(biāo)記分析技術(shù)及免疫電鏡分析技術(shù)等。

免疫分析技術(shù)的特點(diǎn)為特異性較高、靈敏性較高、干擾較小、具有再現(xiàn)性、技術(shù)操作簡單和安全無污染的特點(diǎn)，現(xiàn)階段已經(jīng)在食品微生物檢測（沙門氏菌）分析工作中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，在食品激素和抗生素檢測、真菌毒性檢測、食品農(nóng)藥殘留檢測及食品營養(yǎng)物質(zhì)檢測（蛋白質(zhì)）中同樣得到了廣泛的應(yīng)用。并且食品的免疫分析技術(shù)操作可以通過商品化的試劑盒進(jìn)行操作，現(xiàn)階段對于常用的獸藥檢測采用免疫分析檢測的方法，在動(dòng)物性食品的獸藥殘留檢測中得到了十分顯著的應(yīng)用成果，而且隨著免疫分析技術(shù)的不斷發(fā)展完善，可以通過制備特異性更高的單克隆抗體及功能更加完善的重組單鏈抗體的方式進(jìn)行應(yīng)用，此外，隨著免疫傳感器技術(shù)及免疫芯片技術(shù)的完善，在食品分析檢測領(lǐng)域免疫分析技術(shù)的地位越來越重要。

3.3 酶法分析技術(shù)

在食品分析檢測中應(yīng)用的酶法分析技術(shù)主要在以下兩方面。①將酶作為分析對象，測定食品加工階段及食品樣品中含有使用的酶含量及其活性情況。②以酶具有的特點(diǎn)為依據(jù)，將酶作為食品分析檢測的分析工具或者分析試劑，以此檢測食品樣品中難以通過化學(xué)法測定的物質(zhì)。現(xiàn)階段在食品分析檢測中常用的酶法分析技術(shù)主要有多酶偶聯(lián)測定法、抑制劑作用或者輔酶作用的測定法、利用酶反應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行的高靈敏度測定法、放射性同位素測定法以及酶標(biāo)免疫檢測法等。

酶法分析技術(shù)在食品分析檢測中的應(yīng)用和其他分析技術(shù)相比，酶法分析技術(shù)具有的應(yīng)用優(yōu)勢便是特異性高，在使用酶法分析技術(shù)進(jìn)行食品分析檢測時(shí)，不需要對食品樣品進(jìn)行過于復(fù)雜的預(yù)處理。并且，由于酶具有催化反應(yīng)效率較高的特點(diǎn)，因此酶反應(yīng)的速度通常較快，也就是指食品分析檢測中酶法分析技術(shù)的分析速度較快。現(xiàn)階段酶法分析技術(shù)已經(jīng)在食品分析檢測營養(yǎng)物質(zhì)（葡萄糖）的定量分析、食品無機(jī)金屬離子的檢測分析、食品農(nóng)藥殘留檢測分析、食品維生素檢測分析、食品核苷酸檢測分析、食品毒素檢測分析及食品嘌呤檢測分析等方面得到廣泛應(yīng)用。此外，由于酶法分析技術(shù)的發(fā)展方向?yàn)闄z測更加方便、更加快捷，現(xiàn)已經(jīng)有可以直接進(jìn)行食品檢測分析的酶電極，這種檢測方式不需要進(jìn)行試劑配制以及標(biāo)準(zhǔn)曲線制作等檢測工序。現(xiàn)階段在實(shí)際食品分析檢測中得到應(yīng)用的酶電極主要有過氧化物酶電極、L-氨基酸氧化酶電極以及脲酶電極等。

3.4 生物傳感器

現(xiàn)代化背景下，隨著我國生物技術(shù)持續(xù)發(fā)展和完善，微電子技術(shù)的快速發(fā)展和相關(guān)應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)大，誕生了生物傳感器技術(shù)，能夠?yàn)槭称贩治鰴z測提供有效的技術(shù)支持，例如食品發(fā)酵產(chǎn)業(yè)中所應(yīng)用的在線檢測技術(shù)中便應(yīng)用了生物傳感器，而生物傳感器屬于多元學(xué)科交叉的先進(jìn)技術(shù)，可發(fā)展成為一種有效的分析工具。當(dāng)前，我國食品分析行業(yè)中對生物傳感器產(chǎn)品的應(yīng)用數(shù)量較少、商品有限，普遍是以葡萄糖傳感器作為主要的檢測工具。如美國YSI 企業(yè)生產(chǎn)出來的糖測定裝置，可以在1 min 以內(nèi)測量樣品內(nèi)的葡萄糖元素，但該種商品的電極壽命普遍較短。當(dāng)前的重點(diǎn)研究內(nèi)容主要分布于分子鑒別檢測、微型化檢測設(shè)備、圖像傳感設(shè)備及感官傳感設(shè)備等。為了更好地迎合食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，食品檢測儀器應(yīng)在靈敏、準(zhǔn)確基礎(chǔ)上朝著微量、快速、簡便的檢測方向發(fā)展，能夠同時(shí)檢測食品中的不同成分，檢測設(shè)備呈現(xiàn)出一種智能化、自動(dòng)化和微型化發(fā)展特征。

3.5 食品分析評價(jià)體系

食品分析方法評價(jià)代表對相關(guān)評價(jià)方法的認(rèn)可度，對某種分析方法進(jìn)行研究的過程中，普遍是按照檢測下限、精確度和精密性3 種指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。精密性方面，即在同等條件下實(shí)施反復(fù)檢測，最終結(jié)果相似度，普遍可以利用標(biāo)準(zhǔn)差實(shí)施評價(jià)衡量。所選分析方法不同，精密度水平同樣存在較大差異。準(zhǔn)確性主要表示測量值和真實(shí)參數(shù)的相似度，可以通過誤差進(jìn)行準(zhǔn)確衡量。部分條件下，主要通過真實(shí)值和均值的百分差評價(jià)分析方法的準(zhǔn)確度，樣品檢測百分率和理論數(shù)值不能超出方法精密度標(biāo)準(zhǔn)差4倍。因?yàn)槭称贩治錾婕案鞣N樣品處理工作，包括灰化、分離、濃縮和提取等環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)使被測物質(zhì)流失，從而降低分析結(jié)果準(zhǔn)確性，為此需要檢測方法回收率。幫助判斷分析方法的實(shí)效性，為樣品處理提出有效的改進(jìn)建議。

4 結(jié)語

由于我國生物和生化食品分析方法現(xiàn)階段受到外在條件的限制，使其在實(shí)際食品分析工作中的開展應(yīng)用范圍較小，并沒有覆蓋全部食品的分析工作中。當(dāng)下國內(nèi)的生物和生化食品分析方法大多只對食品的整體毒性和微生物抗原進(jìn)行測定，而除此類測定外，生物和生化食品分析方法還可以對食品影響機(jī)體免疫功能的情況進(jìn)行分析研究。