新型食品安全檢測技術的研究進展?

摘 要：隨著人們對食品安全問題關注度的不斷提高，傳統的食品安全檢測技術已難以滿足快速、準確、高通量檢測的需求。本文綜述了近年來食品安全領域新型檢測技術的研究進展，涵蓋了基于光譜技術、生物技術、質譜技術、新型前處理技術等多個方面的創新成果，探討了這些技術的原理、特點及其在食品安全檢測中的應用，并對未來技術的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：食品安全；新型檢測技術；發展趨勢

Research Progress of New Food Safety Detection Technologies

DONG Jinjie， WANG Hanqi， YANG Shenghai， ZHANG Tao， LI Hongjie， WANG Huibao*

（Gansu Forestry Yoctech University， Tianshui 741020， China）

Abstract： As people pay more and more attention to food safety issues， traditional food safety detection technologies can no longer meet the needs of rapid， accurate and high-throughput detection. This article reviews the research progress of new detection technologies in the field of food safety in recent years， covering innovative achievements based on spectroscopy， biotechnology， mass spectrometry， new pre-treatment technologies， etc.， explores the principles， characteristics and applications of these technologies in food safety detection， and looks forward to the development trend of future technologies.

Keywords： food safety; new detection technologies; development trend

食品安全是關乎人類健康和社會穩定的重大問題。食品在生產、加工、運輸和儲存過程中，可能會受到各種有害物質的污染，如農藥殘留、獸藥殘留、致病微生物、重金屬等。因此，建立高效、準確、靈敏的食品安全檢測技術至關重要。近年來，隨著科學技術的不斷發展，涌現出了許多新型的食品安全檢測技術，為保障食品安全提供了有力支持。

1 光譜技術

1.1 增強拉曼光譜技術

增強拉曼光譜技術基于拉曼散射原理，通過特殊的表面增強基底使拉曼信號得到顯著增強。當樣品中的分子與具有特定表面結構的金屬納米粒子相互作用時，拉曼散射信號的強度可大幅提升，增強因子可達數倍甚至更高。增強拉曼光譜技術作為一種新型的食品安全檢測技術，具有靈敏度高、選擇性強、快速、非破壞性等優點，在食品安全領域有著廣闊的應用前景。①靈敏度高，能夠檢測到食品中極低濃度的有害物質，如農藥殘留、獸藥殘留以及非法添加物等。例如，在蔬菜水果中，即使是微量的農藥殘留也能被準確檢測出來，為消費者的健康提供了有力保障。②選擇性強，通過選擇合適的增強基底和實驗條件，可以針對特定的目標分子進行檢測，有效排除其他成分的干擾。在復雜的食品體系中，能夠準確識別出需要檢測的成分。③檢測速度快，可實現快速檢測，滿足現場實時檢測和大規模篩查的需求。④屬于非破壞性檢測，不會對樣品造成損傷，保留了樣品的原始狀態，對于珍貴或難以獲取的食品樣品的檢測意義重大[1]。

在實際應用中，增強拉曼光譜技術在多個方面發揮著重要作用。①對于農藥殘留檢測，該技術可以快速確定蔬菜水果等農產品表面及內部的農藥殘留情況，防止農藥超標食品流入市場。②在獸藥殘留檢測方面，能夠有效檢測肉類、蛋類等食品中的抗生素、激素等獸藥殘留，確保食品安全。③對于食品添加劑的檢測，該技術可以準確判斷食品中添加劑的種類和含量是否符合標準，防止非法添加和過量添加。④在檢測重金屬離子、亞硝酸鹽等食品污染物方面，該技術也表現出良好的性能。

未來，增強拉曼光譜技術有望在以下方面得到進一步發展。①不斷改進基底材料，研發出具有更高增強效果、更好穩定性和重復性的納米材料，以提高檢測的靈敏度和準確性。②推動儀器的便攜化和智能化發展，開發小型、便捷的檢測設備，并結合智能數據分析處理技術，提高檢測效率和便捷性。③加強與其他檢測技術的聯用，實現優勢互補，提升對復雜食品樣品的檢測能力。

1.2 激光誘導擊穿光譜技術

激光誘導擊穿光譜技術是利用高能量激光脈沖聚焦在樣品表面，產生高溫、高壓等離子體，等離子體冷卻過程中發射出特定波長的光，通過分析這些光的光譜特征來確定樣品的元素組成。該技術具有多方面優勢。①可以實現快速檢測，激光脈沖作用時間極短，能夠在短時間內對樣品進行分析，大大提高了檢測效率。②具有多元素同時檢測的能力，可以一次性檢測出食品中的多種元素，包括重金屬、微量元素等，為全面評估食品安全提供了有力手段。③無須復雜的樣品前處理，與傳統檢測方法相比，節省了大量時間和人力成本。

在實際應用中，激光誘導擊穿光譜技術可用于檢測食品中的重金屬污染。例如，對大米、蔬菜等農產品中的鉛、鎘、汞等重金屬進行快速篩查，及時發現潛在的安全隱患。同時，還能檢測食品中的營養元素含量，為食品質量評估提供依據。然而，該技術也存在一些挑戰，如檢測精度可能受到樣品表面狀態、激光能量波動等因素的影響，但隨著技術的不斷進步，這些問題正在逐步得到解決。未來，激光誘導擊穿光譜技術有望在食品安全檢測領域發揮更大的作用。通過不斷優化設備性能、提高檢測精度和穩定性，以及與其他檢測技術相結合，為保障食品安全提供更加可靠的技術支持[2]。

2 生物技術

2.1 CRISPR-Cas檢測技術

CRISPR-Cas檢測技術基于成簇的規律間隔的短回文重復序列及其相關蛋白系統，具有高特異性和高靈敏度的特點。通過設計特定的向導RNA，可以精確地識別目標核酸序列，實現對食品中特定病原體或污染物的檢測。例如，可以準確檢測出食品中的致病細菌、病毒以及農藥殘留等。相比傳統檢測方法，CRISPR-Cas技術能夠在較短時間內得出檢測結果，為快速應對食品安全問題提供了可能。此外，該技術操作簡便，不需要復雜的儀器設備和專業的技術人員，便于在基層檢測機構和現場檢測中應用。

在實際應用中，CRISPR-Cas檢測技術可以對肉類、蔬菜、水果等各類食品進行檢測。對于生鮮食品中的食源性病原體檢測尤為有效，能夠及時發現潛在的食品安全風險，防止疾病傳播。同時，該技術還可以用于檢測食品中的轉基因成分，為消費者提供更多的信息選擇。然而，CRISPR-Cas檢測技術也面臨一些挑戰，如對檢測環境的要求較高，可能受到樣品中其他成分的干擾。但隨著技術的不斷改進和完善，這些問題有望逐步得到解決。總之，CRISPR-Cas檢測技術作為一種新型的食品安全檢測手段，為保障食品安全提供了新的思路和方法，未來有望在食品安全檢測中發揮更加重要的作用。

2.2 生物芯片檢測技術

生物芯片檢測技術是通過在微小的芯片載體上集成大量的生物探針，實現對食品中多種成分的同時檢測。這些生物探針可以特異性地識別目標物質，如食品中的致病微生物、農藥殘留、獸藥殘留等。該技術具有以下優勢。①能夠實現高通量檢測，在短時間內對大量樣品進行快速分析，大大提高了檢測效率。②靈敏度高，可以檢測到極低濃度的目標物質，確保食品安全隱患能夠被及時發現。③特異性好，生物探針與目標物質的特異性結合，減少了假陽性和假陰性結果的出現[3]。

在實際應用中，生物芯片檢測技術可用于食品中致病微生物的檢測。例如，快速準確地檢測出沙門氏菌、大腸桿菌等常見致病菌，防止食源性疾病的傳播。同時，還能檢測食品中的農藥殘留和獸藥殘留，保障消費者的健康。然而，生物芯片檢測技術也存在一些挑戰，如芯片的制備成本較高，需要專業的技術和設備；對樣品的前處理要求比較嚴格，否則可能影響檢測結果的準確性。但隨著技術的不斷進步，這些問題正在逐步得到解決。未來，生物芯片檢測技術有望在食品安全檢測領域發揮更大的作用。通過不斷降低成本、提高性能，為保障食品安全提供更加可靠的技術支持。總之，生物芯片檢測技術以其獨特的優勢為食品安全檢測帶來了新的機遇和發展空間。

3 質譜技術

3.1 電感耦合等離子體質譜技術及其聯用技術

電感耦合等離子體質譜技術（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）是一種先進的分析檢測手段，在食品安全領域有著廣泛應用。ICP-MS具有靈敏度高、檢出限低和多元素同時分析等顯著優勢，能夠快速準確地檢測食品中的各種微量元素和重金屬，如鉛、鎘、汞、砷等。這些元素即使在極低濃度下也可能對人體健康造成嚴重危害，而ICP-MS可以精確地測定其含量，為食品安全監管提供可靠的數據。

此外，ICP-MS還常與其他技術聯用，進一步提升檢測能力。與液相色譜（Liquid Chromatography，LC）聯用，形成ICP-MS-LC技術。液相色譜可以分離復雜的食品樣品，而ICP-MS則對分離后的各組分進行元素分析，能夠實現對元素形態的測定。例如，可以區分不同價態的砷，了解其毒性差異。與氣相色譜聯用，形成ICP-MS-GC技術，可用于檢測食品中的有機金屬化合物，如有機汞、有機錫等。這些聯用技術不僅提高了檢測的準確性和特異性，還拓展了檢測范圍。在食品安全形勢日益嚴峻的今天，ICP-MS及其聯用技術為保障消費者的健康發揮著重要作用。通過對食品中各種元素的精準檢測，能夠及時發現潛在的安全隱患，為食品質量控制和安全監管提供有力的技術支持。

3.2 高選擇性質譜離子源元件和實時質譜快檢技術

在食品安全檢測領域，高選擇性質譜離子源元件和實時質譜快檢技術正發揮著重要作用。高選擇性質譜離子源元件能夠特異性地電離目標化合物，提高了檢測的選擇性。它可以精準地從復雜的食品基質中識別出特定的有害物質，如農藥殘留、獸藥殘留等，減少了干擾物質的影響，確保檢測結果的準確性。實時質譜快檢技術則具有快速、高效的特點，能夠在短時間內對食品樣品進行分析，大大提高了檢測效率。這對于食品生產、流通等環節的快速篩查至關重要，可以及時發現問題食品，防止其流入市場[4]。這兩項技術的結合，為食品安全提供了強大的保障。在實際應用中，可以快速檢測各類食品中的多種污染物，為監管部門和企業提供及時、準確的檢測數據，助力維護消費者的健康和食品安全。

4 新型前處理技術

4.1 超臨界流體萃取和亞臨界水萃取

超臨界流體萃取和亞臨界水萃取屬于綠色萃取技術，基于壓力流體，具有更高的選擇性、更短的萃取時間以及對環境友好等特點。它們不僅可用于食品分析中的樣品制備，還可用于食品功能成分的提取，在食品科學領域有著廣泛的應用前景[5]。

4.2 液相微萃取技術

液相微萃取技術包括單液滴微萃取、分散液-液微萃取、中空纖維膜液相微萃取等多種形式。這些技術操作簡便、有效、快速，且有機溶劑消耗量低，越來越多地被用于從不同基質中提取有機或無機物質。

5 其他新型檢測技術

5.1 電化學檢測技術

電化學檢測技術能夠快速準確地確定食品中的活菌數量，將檢查時間從傳統方法的2 d大幅縮短至約1 h。該技術不需要復雜的操作或昂貴的設備，能夠在食品出廠前確認其安全性，有效防止食物中毒。

5.2 可視化無損檢測技術

可視化無損檢測技術無須破壞樣品，通過圖像、顏色等可視化信息即可評估食品的質量與安全[6]。例如，利用特定的指示劑或傳感器，對食品中的有害物質或變質現象進行可視化顯示，在檢測食品外觀、內部結構、成分分布等方面具有很大的應用潛力。

6 結語

新型食品安全檢測技術的研究在近年來取得了顯著的進展，光譜技術、生物技術、質譜技術、新型前處理技術以及其他特殊檢測技術都為食品安全檢測提供了更高效、更準確、更靈敏的檢測手段。然而，這些技術在實際應用中仍面臨一些挑戰，如成本較高、操作復雜、檢測標準有待進一步完善等[7-8]。未來的研究方向將側重于進一步降低成本、簡化操作流程、提高檢測的準確性和可靠性，同時加強不同技術之間的聯用，以實現對食品中多種有害物質的快速、全面檢測，從而更好地保障食品安全。

參考文獻

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[3]徐琴，呂寧，郝鵬飛，等.超高效液相色譜-高分辨質譜法快速篩查確證調味品中的19種非食用物質[J].食品安全質量檢測學報，2017，8（11）：4174-4183.

[4]文孟棠，劉媛，寇莉萍，等.大白菜中擬除蟲菊酯類農藥殘留半定量ELISA免疫檢測方法的建立[J].江蘇農業學報，2014，30（2）：411-416.

[5]王茹，王瑞雪.現代生物檢測技術在食品檢驗中的應用[J].中國食品工業，2024（6）：97-99.

[6]石思文.淺析PCR技術在食品微生物檢測中的應用[J].中國食品工業，2023（22）：72-74.

[7]王韋達，楊睿，鄭彥婕，等.國內外食品快速檢測方法評價技術研究[J].食品與藥品，2024，26（1）：96-103.

[8]LOBATO I M，O’SULLIVAN C K.Recombinase polymerase amplification： basics， applications and recent advances[J].Trac Trends in Analytical Chemistry，2018，98：19-35.

基金項目：甘肅省天水市2023年“成紀之星”人才項目。

作者簡介：董金杰（1976—），男，甘肅隴西人，博士，副教授。研究方向：食品安全檢測技術。

通信作者：王會寶（1989—），男，甘肅白銀人，博士，副教授。研究方向：食品科學。E-mail： 121398906@qq.com。