論食品安全檢測新技術

溫德琦，鄧桂添，鄒苑眉

（梅州市農產品質量監督檢驗測試中心，廣東梅州 514000）

這些來，有關監管部門狠抓食品安全問題，食品安全形勢不斷好轉，但總有部分不法企業踐踏食品安全紅線，土坑酸菜、泰國香精大米等食品安全問題層出不窮，食品安全問題頻發。政府部門要加強監管，利用食品安全檢測技術，守好食品安全的最后一道防線，保障食品安全。食品安全檢測技術是運用科學的檢測手段檢測食品中的有毒有害物質，對食品中有害物質進行定量定性分析，消除食品安全隱患，保障人們的身體健康[1]。食品檢測技術主要包括傳統的化學及物理分析技術、微生物培養技術以及不斷發展的現代儀器分析、免疫分析、核酸檢測等新檢測技術，食品安全檢測新技術憑借其便捷、精準的特性，得到了廣泛的應用和發展，有效保障了食品安全。

1 食品檢測中的前處理新技術

對食品樣品檢測過程中，樣品前處理階段是重點，所耗費的時間占整個樣品檢測時間的2/3以上，并對檢測結果產生重大影響。安捷倫科技公司的調查數據顯示，典型的色譜分析中誤差來源有30%是由樣品前處理所帶入。可見樣品前處理不僅影響實驗的分析測定效率，還直接影響分析結果的準確性，所以改善和優化分析樣品的前處理制備方法和技術一直以來都是重要課題。食品樣品是一種復雜的復合基質樣品，多含有蛋白、色素、油脂和碳水化合物等，復雜的基質對檢測目標化合物的提取、凈化、測定有很大影響，因此食品樣品前處理不僅復雜困難，還對分析結果的準確性和可靠性產生決定性作用。隨著技術的不斷發展，各種前處理技術層出不窮，包括吹掃捕集進樣技術、超臨界流體萃取技術、分子印跡技術等，在食品分析領域得到越來越廣泛的應用和發展。

1.1 超臨界流體萃取技術

超臨界流體萃取技術是以臨界溫度、臨界壓力以上的超臨界流體作為溶劑，該溶劑具有高溶解力，可將溶質從混合物質中萃取并分離開來。超臨界萃取技術結合了萃取和蒸餾兩個過程，在實際應用過程中，需考慮超臨界流體的溶解性、臨界點數據、可能與混合物發生的化學反應等因素，因此可選擇的超臨界流體并不多。二氧化碳的臨界溫度是31.06 ℃，臨界密度比較大，臨界壓力適中，這些特性使CO2成為理想的超臨界流體溶劑。由于超臨界流體萃取技術在萃取提純方面具有其他分離提純技術所沒有的優點，其在食品行業、醫藥行業、化學工業、環境環保業和化妝品業等行業中也頗具發展潛力。但該技術也存在一定的局限性，由于昂貴的機械設備，現階段難于實現大規模的推廣使用，因此在今后的發展中要著重研究超臨界流體萃取裝置的優化，同時使該方法更加精密、簡便[2-3]。

1.2 固相萃取技術

固相微萃取技術是一種非常成熟的前處理技術，發展迅速，被廣泛應用于食品、制藥、臨床醫學和環境等領域。該技術使用固相提取法對待測物質進行分離和提取，一般步驟包括固相萃取柱的活化平衡、上樣、清洗、洗脫及收集目標化合物、定容5個步驟。固相萃取技術具有選擇性強、操作簡便、費用低和易于實現自動化的特點，得到了廣泛應用[3]。

1.3 QuEChERS前處理技術

QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe）法由美國農業部Anastassiades教授等于2003年提出，首先被用于幾十種果蔬的農藥殘留檢測，因其具有快速、簡單、廉價、高效、可靠和安全的特點，已被國內外分析工作者廣泛使用[4]。目前，該技術已在農藥殘留、獸藥殘留等領域得到廣泛應用，各儀器試劑公司也競相推出適用各種不同檢測類型的QuEChERS前處理檢測試劑。QuEChERS方法的步驟可以簡單歸納為樣品粉碎、乙腈或酸化乙腈提取、加入無水硫酸鈉和氯化鈉等鹽類除水、加入PSA、C8等吸附劑去除共萃取物中的基質干擾、上清液用儀器法分析法（氣相色譜質譜法、液相色譜質譜法等）檢測。2018年6月21日國家衛生健康委員會聯合農業農村部、國家市場監督管理總局發布了我國首個基于QuEChERS法的植物源性食品中多種農藥殘留檢測的國家標準GB 23200.113—2018。新國標極大地擴大了適用性范圍，包括果蔬、茶葉、谷物、豆類、食用菌等9大類23種樣品基質。檢測目標針對208種農藥及其代謝物，包括有機磷、有機氯、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯、三唑類和酰胺類等。

1.4 吹掃捕集進樣技術

吹掃捕集進樣技術，也稱動態頂空進樣技術，是適用于氣相色譜對揮發性、半揮發性有機物樣品揮發性目標化合物痕量分析的前處理技術。該技術具有取樣量少、靈敏度高、富集效率高等特點，廣泛應用于揮發性氣體的檢測，其原理是在密閉容器中樣品經過加熱升溫程序加熱，待測揮發性化合物從樣品中揮發出來，經惰性載氣帶出后在吸附劑或冷阱中捕集，隨后迅速加熱吸附阱釋放待測物，抽取頂部氣體在氣相色譜中分析檢測。該技術現廣泛應用于對食品芳香物質、環境水樣中揮發有機物的痕量分析。

2 現代儀器分析法

儀器分析是目前食品安全檢測技術的主流方法之一，被廣泛應用于農藥殘留、獸藥殘留、食品污染物等的檢測中。按照分析原理不同可分為色譜分析法、質譜分析法、電化學分析法、光學分析法等[5]。與化學分析相比，儀器分析具有靈敏度高、定量準確、檢出限低、操作快速簡便和易于實現自動化等優勢，但相對誤差較大，需要專用儀器且價格昂貴。

2.1 電化學分析

電化學分析是根據電化學基本原理建立的一類分析方法，是根據被測物質在溶液中呈現電化學性質（電流、電位、電阻和電導等）的變化及強度進行分析的方法。根據實驗過程中測量的電學參數不同可將其分為電位分析法、電解分析法、電導分析法和伏安法等，與其他儀器分析法相比，電化學分析法具有測量范圍廣、儀器設備較為簡單的特點，在食品重金屬離子、添加劑、農藥殘留等的檢測中得到較為廣泛的應用[6]。

2.2 色譜分析技術

色譜分析是一種物理化學分離方法，其原理是溶于流動相中的各組分在兩相中具有不同的分配系數（吸附系數），經過固定相時，與固定相發生作用（分配、排阻、吸附和親和）的強弱、大小不同，在固定相的滯留時間不同，各組分先后從固定相中流出，從而達到分離。1906年，俄國植物學家茨維特在德文刊物上正式發表兩篇有關液-固色譜的學術論文，第一次提出“色譜法”的概念。如今，色譜技術經過100多年的發展，已經發展成各種成熟的分析方法，如高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HLPC）、氣相色譜法（Gas Chromatography，GC）、薄層色譜法（Thin Layer Chromatography，TLC）、超臨界流體色譜法（Supercritical Fluid Chromatography，SFC）和毛細管電泳法（Capillary Electrophoresis，CE）等。其中，氣相色譜法和高效液相色譜法是應用最廣、最成熟的兩種色譜分析技術，是食品安全、材料科學、石油化工和生物醫藥等一系列領域最主要的檢測方法。隨著信息技術、新材料技術等的發展，分析儀器的發展越來越向微型化、自動化、網絡化的趨勢發展，特別是計算機技術和人工智能的應用，使儀器實現更為智能化的操作[4,7]。

2.3 質譜及其聯用技術

質譜是一種用于分析檢測物質組成成分、獲取質量數信息的分析方法，能夠完成目標物的定性和定量檢測。按應用范圍分為同位素質譜儀、無機質譜儀和有機質譜儀，在食品安全檢測領域應用最多的是無機質譜儀和有機質譜儀。

有機質譜儀通常與氣相色譜、液相色譜等聯用，色譜和質譜聯用技術彌補了質譜只能分析純品的弊端，通過色譜技術將復雜的有機組分分離成純組分進入質譜儀。有機質譜儀提供化合物的分子量和官能團信息，該技術具有所需樣品少、靈敏度高、分析速度快和分析能力強等優點，在食品安全檢測領域應用越來越廣泛，特別是氣相色譜-質譜聯用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）和液相色譜-質譜聯用（Liquid Chromatograph Mass Spectrometer，LC-MS）技術具有多殘留同時檢測的分離分析能力，已成為食品代謝物分析、獸藥殘留和毒素分析、水產品中藥物殘留分析的主流方法[8]。

無機質譜儀主要檢測目標物中的微量無機元素，一般通過高頻耦合放電（Inductively Coupled Plasma，ICP）將無機元素離子化，通過四極桿質量分析器將離子分開，可用于食品中重金屬的檢測。相比原子吸收光譜分析與原子熒光光譜分析，ICP-MS可同時檢測多種元素，靈敏度和精密度高，在食品安全重金屬檢測領域被廣泛推廣使用。

2.4 光譜分析

光譜分析法是基于物質與輻射相互作用產生的特征光譜波長和強度進行分析的技術[9]。按照電磁輻射傳遞的方式不同分為吸收光譜法、發射光譜法。常見的吸收光譜法有核磁共振法、原子吸收法、紫外可見光法、紅外可見光法等；發射光譜有原子發射法、熒光法、分子熒光法和化學發光法等。

3 生物分析技術

生物分析技術是利用生物的生理生化反應能力檢測物質含量的技術，相較傳統的理化方法，生物分析技術具有選擇性高、專一性強、靈敏度高等特點[10]。食品檢測中常用的生物技術包括免疫分析法、生物芯片技術、生物傳感器技術和PCR技術等。生物技術在食品領域的應用是近年來的研究熱點。

3.1 免疫分析技術

免疫分析法是以抗原抗體的特異性反應為基礎的分析方法，與光譜色譜等方法相比具有反應條件溫和、反應的選擇性和專一性好、前處理快速簡單和靈敏度高等特點，在快速篩選大批量樣品中具有很好的應用前景[11-12]。現階段食品檢測中常用的免疫分析法有膠體金免疫測定法、酶聯免疫測定法、放射受體分析法和微生物抑制法等。

3.2 生物傳感器技術

生物傳感器技術是利用酶、抗原、抗體和蛋白質等生物物質作為識別元件，反應時通過轉化器及信號放大器將生化反應信號轉變放大為可被定量測定的物理、化學信號，從而提高檢測的靈敏度，實現準確的定性定量檢測[13-14]。根據生物傳感器裝置中識別元件的不同，可將生物傳感器分為酶傳感器、細胞傳感器、免疫傳感器、組織傳感器和微生物傳感器。因其具有分析速度快、專一性強、成本低、易于實現微型化自動化的連續監測等優點，在食品、化工、制藥和生物醫學等方面有廣泛的應用前景[10,13]。

3.3 聚合酶鏈式反應技術

聚合酶鏈式反應技術（Polymerase Chain Reaction，PCR）是在體外放大擴增特定DNA片段的一種生物學技術，最早于20世紀80年代提出，現階段在食品安全領域廣泛用于食源性疾病及相應病原菌的檢測。該技術經過多年的發展已衍生出多重PCR技術和熒光定量PCR技術。利用PCR技術可實現對食品中動植物源性成分的檢測，對沙門氏菌、金黃色球菌等致病菌含量的檢測，檢出限達到pg級[10]。

4 結語

隨著人們健康意識的不斷提升，對食品安全的關注度越來越高，對食品安全標準也有了更高要求。食品安全分析檢測是保障食品安全的最后一道防線，要深入研究、發展食品安全分析檢測技術，不斷推動食品安全分析檢測向著快速、簡單、準確的方向發展，促進食品分析檢測技術日趨成熟完善，保障人們“舌尖上的安全”。