糧食質量安全指標快速檢測方法的研究及應用分析

◎ 孔玉明，潘思上，王 飛，張亦舒

（湖北省產品質量監督檢驗研究院荊州分院，湖北 荊州 434000）

糧食質量安全是保障人類健康和食品供應安全的重要問題。傳統的糧食質量檢測方法通常需要耗費大量的時間和資源，且存在一定的局限性，無法滿足快速、準確檢測的需求。近年，基于光學技術的快速檢測方法得到廣泛研究和應用，其利用光的特性對糧食質量指標進行快速檢測。此外，基于生物傳感器、分子生物學技術和化學傳感器的快速檢測方法，也取得了顯著進展。這些方法利用生物分子的特異性、基因、核酸以及化學反應或物理特性變化，可實現對糧食質量指標的快速準確檢測。目前，快速檢測方法仍面臨一些挑戰，如技術難題、標準化問題和設備成本等，需要相關部門加以進一步研究。

1 糧食質量安全

1.1 糧食質量安全的重要性

糧食質量安全對人類的健康和生活質量，具有至關重要的影響。作為人類主要的食物來源，糧食的質量安全直接關乎人們的飲食健康和身體發育。合格的糧食應該具備營養豐富、無污染物質、微生物安全等特征。因此，確保糧食質量安全不僅是保護人們的基本權益，也是保障國家食品安全和社會穩定的重要任務。

1.2 糧食質量指標與安全性的關系

糧食質量指標，包括營養成分、重金屬含量、農藥殘留、真菌毒素等，是評價糧食安全性的重要依據，能夠反映糧食的營養價值和是否受到污染。糧食質量指標與安全性密切相關，合格的糧食應符合國家和國際的質量標準，不會對人體健康產生危害。通過準確測定和控制糧食質量指標，可以保障糧食的安全性和品質，提供安全可靠的食品供應。只有通過科學準確的檢測和監測方法，才能及時發現糧食中的潛在風險物質，從而保障糧食的質量安全和人們的健康[1]。

2 傳統的糧食質量檢測方法

2.1 傳統的物理和化學檢測方法

傳統的糧食質量檢測方法包括物理和化學檢測方法，用于評估糧食的基本性質、組成成分及有害物質。物理檢測方法可用來檢驗容重、不完善粒、雜質、粒度、互混等一些物理指標；化學檢測方法涉及對糧食中特定成分的定量分析，如水分、灰分、蛋白質、脂肪的含量分析，以及微量營養元素含量分析，用來評估外部特征和化學成分等質量指標。此外，化學檢測方法也用來檢測農藥殘留、重金屬含量、真菌毒素等安全指標。

2.2 傳統的微生物學檢測方法

微生物學檢測方法主要用于檢測糧食中的微生物污染，包括細菌、霉菌和酵母等。傳統的微生物學檢測方法通常采用培養方法，通過培養基和培養條件培養糧食中的微生物，繼而通過形態、生理和生化特性的觀察來鑒定和計數微生物。此外，還可以使用PCR等分子生物學技術對微生物進行檢測和鑒定。

2.3 傳統方法存在的問題和局限性

傳統的糧食質量檢測方法存在一些問題和局限性。①傳統方法通常需要較長的檢測周期，從取樣到檢測結果需要耗費大量時間，無法滿足快速檢測的需求。②一些物理和化學檢測方法需要使用復雜的實驗設備和專業技術，限制了其應用范圍和普及性。③傳統的微生物學檢測方法在微生物培養和鑒定過程中存在一定的耗時性和主觀性。

另外，傳統方法對于一些特定的污染物或微生物的檢測存在靈敏度不高的問題。有些污染物或微生物的檢測需要更高的靈敏度和特異性，以便及時發現潛在的風險物質。除此之外，傳統方法也難以同時檢測多種指標，無法提供全面的糧食質量信息。

3 快速檢測方法的研究進展及應用

3.1 基于光學技術的快速檢測方法及應用

當前，基于光學技術的快速檢測方法在糧食質量檢測領域得到了廣泛研究和應用。其中，近紅外光譜法是一種常用技術，其通過測量糧食在近紅外波段的吸收和散射特性，可以快速預測糧食的水分含量、蛋白質含量、淀粉含量等關鍵指標。另外，激光誘導擊穿光譜法也被應用于糧食質量檢測，其通過激光脈沖對糧食樣品進行激發，可測量產生的等離子體發射光譜，實現對糧食中元素和重金屬的快速分析。

這些基于光學技術的快速檢測方法具有非接觸、快速、無損傷等優點，能夠在短時間內獲取大量樣品的質量信息，適用于大規模生產和實時檢測的需求。當前，這些方法已廣泛應用于糧食加工、貿易檢驗、倉儲管理等領域。

3.2 基于生物傳感器的快速檢測方法及應用

基于生物傳感器的快速檢測方法，主要利用生物分子與目標分析物之間的特異性識別和反應，實現對糧食質量指標的快速檢測。免疫傳感器是其中的一種常見類型，其利用抗體或抗原與糧食中的特定成分發生免疫反應，通過測量免疫反應的信號來定量分析目標成分的含量。

基于生物傳感器的快速檢測方法具有高靈敏度、高特異性和快速響應的特點，能夠在復雜樣品中準確檢測目標物質，對于微量污染物的檢測具有較大的優勢。當前，這些方法已被廣泛應用于檢測糧食中的致病菌、霉菌毒素、轉基因成分等，為糧食質量安全提供了可靠的手段。

3.3 基于分子生物學技術的快速檢測方法及應用

基于分子生物學技術的快速檢測方法在糧食質量檢測中具有重要地位。這些方法利用基因、核酸等生物分子的特性，通過特定的引物和探針與目標序列結合，可進行快速檢測和定量分析。

其中，PCR（聚合酶鏈式反應）是一種常用的分子生物學技術，在糧食質量檢測中得到廣泛應用。PCR可以擴增目標序列的特定片段，使其數量成倍增加，從而便于后續的分析和檢測。實時熒光定量PCR結合了PCR和熒光探針技術，能夠實時監測PCR反應的進行，并定量測量目標序列的含量。

此外，分子生物學技術還包括基于DNA芯片和基因測序技術的快速檢測方法。DNA芯片利用微陣列技術將大量的探針固定在芯片上，能夠同時檢測多個目標序列，實現高通量的快速檢測。基因測序技術可以對糧食樣品中的基因組進行高通量測序，快速獲取糧食樣品的基因信息，從而進行精確的質量檢測和鑒定。

3.4 基于化學傳感器的快速檢測方法及應用

基于化學傳感器的快速檢測方法，利用化學反應或物理特性變化，可實現對糧食質量指標的快速檢測。這些傳感器包括電化學傳感器、光學傳感器、氣體傳感器等，能夠對糧食樣品中的化學成分、氣體成分等進行快速檢測和分析。

電化學傳感器利用電化學反應過程對目標物質進行定量分析，包括離子選擇電極和傳感膜電極等。光學傳感器通過測量糧食樣品中的吸收、散射或熒光信號變化，分析其化學成分和質量指標。氣體傳感器可以檢測糧食中的揮發性物質、氧氣含量等。

化學傳感器的快速檢測方法具有快速響應、操作簡便、可重復使用等優點。這些方法已經廣泛應用于糧食質量檢測中，如檢測農藥殘留、真菌毒素等。

分子生物學技術和化學傳感器的快速檢測方法在糧食質量檢測中發揮著重要作用，為糧食質量安全的快速評估提供了可靠手段[2]。未來，隨著這些方法的不斷發展和創新，將進一步提高糧食質量檢測的效率和準確性，促進糧食產業的可持續發展。

4 快速檢測方法的優勢與挑戰

4.1 快速檢測方法的優勢

4.1.1 快速

快速檢測方法能夠在短時間內完成對糧食樣品的檢測，大幅縮短檢測周期，提高檢測效率。

4.1.2 準確

快速檢測方法通常具有較高的靈敏度和特異性，能夠精確地檢測和分析糧食樣品中的目標物質，如營養成分、污染物、微生物等，為糧食質量評估提供可靠的數據。

4.1.3 高效

快速檢測方法具有高通量、高自動化程度的特點，能夠同時處理多個樣品，提高檢測效率和樣品處理能力。

4.2 快速檢測方法所面對的挑戰

4.2.1 技術難題

快速檢測方法需要依賴先進的技術和方法。例如，光學技術、分子生物學技術、化學傳感器等。在技術的開發和改進過程中，仍存在一些技術難題需要解決，如提高靈敏度、降低假陽性率、適應復雜樣品矩陣等[3]。

4.2.2 標準化問題

快速檢測方法的標準化是確保結果可靠性和可比性的關鍵。然而，目前快速檢測方法的標準化仍存在一定的短板。制定和推廣統一的標準程序和準則，建立可比性的參考方法，是當前相關部門亟須解決的問題[4]。

4.2.3 設備成本

某些快速檢測方法需要先進的儀器設備和高昂的設備成本，對于一些中小型企業和資源有限的地區，可能構成一定的負擔。因此，降低設備成本、推廣和普及適用于不同規模和場景的快速檢測方法，是實際應用中需要克服的挑戰之一。

要想克服這些挑戰，需要科學研究機構、產業界和政府部門的共同努力。通過技術創新、標準化推進和資源支持，可以進一步提高快速檢測方法的性能和可靠性，促進其廣泛應用于糧食質量安全監測、生產加工等領域[5]。

5 結語

綜上所述，為推動快速檢測方法的廣泛應用，相關部門需要加強技術創新，提高其靈敏度和適用性，從而提高糧食質量檢測效率和準確性，確保糧食質量安全。