延伸食品檢測技術的食品安全保障研究

摘 要：食品安全問題日益復雜化，延伸食品檢測功能成為確保食品安全的重要策略。通過引入生物傳感器、智能包裝及區塊鏈技術，實時監測食品在生產、運輸及銷售中的質量變化，可有效提升檢測的精確度和效率，確保食品安全。定制化的檢測手段與技術創新，進一步優化了不同食品類型的監測方案，有效降低了檢測設備成本，并促進其在中小型企業中的廣泛應用。

關鍵詞：食品安全；快速檢測技術；生物傳感器；智能包裝

Research on Food Safety Assurance by Extending Food Testing Technology

LIU Jiaying

（Inner Mongolia Shendong Tianlong Group Co.， Ltd.， Ordos 017200， China）

Abstract： Food safety issues are becoming increasingly complex， and extending food testing functions has become an important strategy to ensure food safety. By introducing biosensors， intelligent packaging and blockchain technology， real-time monitoring of food quality changes during production， transportation and sales can effectively improve the accuracy and efficiency of testing and ensure food safety. Customized testing methods and technological innovations further optimize monitoring solutions for different types of food， effectively reduce the cost of testing equipment， and promote its widespread application in small and medium-sized enterprises.

Keywords： food safety; rapid detection technology; biosensors; intelligent packaging

食品安全是關系國計民生的重要問題，隨著社會經濟的不斷發展，消費者對食品質量安全的要求日益提高。然而，頻發的食品安全事件表明，現有的食品檢測技術和手段在覆蓋范圍和效率上仍存在諸多不足。食品中可能存在的有害物質，如化學添加劑、微生物污染物、環境殘留物等，對消費者健康構成了潛在威脅。

1 現有食品檢測方法的問題與不足

1.1 檢測覆蓋范圍有限，難以應對復雜食品成分

現有食品檢測技術在覆蓋范圍方面存在顯著局限性，尤其是面對復雜食品成分時，難以實現全面有效的監控。大部分現行檢測方法主要集中于特定的化學污染物或微生物指標，忽略了食品成分的復雜性。例如，傳統的檢測方法主要關注農藥殘留、重金屬污染等常見污染源，但對于復合食品中的交叉污染或食品中微量的新型污染物（如納米材料或抗生素殘留）缺乏足夠的靈敏度。以乳制品為例，盡管我國有關部門在三聚氰胺事件后加強了對化學添加劑的檢測力度，但其他潛在的復雜化學成分仍未得到充分關注。此外，復雜食品的加工過程往往引入多種成分的相互作用，現有的檢測手段難以全面識別和監測這些新生成的化學物質，從而可能留下食品安全隱患。

1.2 檢測周期較長，實時監控能力不足

大多數情況下，食品樣本需要經過復雜的預處理、化學分析和實驗室驗證，這一過程可能耗時數小時甚至數天，無法滿足供應鏈中快速變化的環境需求。例如，在生鮮食品的生產和流通過程中，微生物污染可能在短時間內迅速擴散，但由于現有檢測方法周期過長，往往無法在污染擴散前及時發現問題并采取措施。此外，食品在運輸和儲存過程中可能發生溫度波動或包裝破損，現有的檢測手段難以實時監控這些動態變化，導致食品安全風險進一步加大。這種滯后的檢測機制直接影響了食品安全的保障效率，增加了安全隱患。

2 延伸食品檢測功能的具體策略

2.1 引入多元檢測技術，實現全方位覆蓋

2.1.1 引入生物傳感器技術，提升食品檢測靈敏度與精確性

生物傳感器作為一種新興的檢測技術，近年來在食品安全檢測領域展現出巨大的潛力。生物傳感器能夠通過生物分子（如酶、抗體、核酸等）與目標物質的特異性結合，實現對污染物、添加劑、病原微生物等的快速檢測。相比于傳統的化學分析方法，生物傳感器具有靈敏度高、檢測速度快、設備成本相對較低等優點。例如，針對乳制品中抗生素殘留開發的基于抗體的生物傳感器，能夠在短時間內檢測出低濃度的抗生素殘留，其靈敏度遠高于傳統的化學檢測方法[1-2]。該方法不僅顯著縮短了檢測時間（從數小時縮短至數分鐘），而且能夠在復雜的食品基質中有效運行。這表明引入生物傳感器技術可以在復雜食品成分的檢測中提高檢測精度，降低漏檢率，進一步保障食品安全。

2.1.2 應用智能包裝技術，強化食品供應鏈中的動態監控

智能包裝技術是食品安全監測的重要創新之一，能夠實時感知并反映食品包裝內部環境變化，為消費者和監管機構提供動態的食品安全信息。智能包裝中通常嵌入各種傳感器，能夠監測食品的溫度、濕度、氣體成分變化，甚至能夠識別病原微生物的生長。例如，在冷鏈運輸過程中，智能包裝可以監測溫度的波動，確保食品始終處于安全的溫度范圍內。ALFEI等[3]開發了一種基于納米材料的智能包裝系統，能夠實時監測包裝內部氧氣含量的變化，以檢測因包裝破損導致的生鮮食品氧化反應。實驗結果顯示，該智能包裝顯著減少了由于溫度或氧氣變化引起的食品變質問題，降低了供應鏈中的食品安全隱患。

2.1.3 應用區塊鏈技術，確保食品信息透明與可追溯性

近年來區塊鏈技術在食品溯源領域的應用受到越來越多的關注。區塊鏈具有去中心化、不可篡改、公開透明的特點，成為保障食品安全、追蹤食品源頭的重要手段。通過區塊鏈技術，食品的生產、加工、運輸、銷售等各個環節的信息都可以實時記錄并共享，確保每一個環節的透明度。例如，沃爾瑪和IBM合作開發了一種基于區塊鏈的食品溯源系統，通過該系統消費者可以掃描商品上的二維碼，查看該食品的產地、生產日期、運輸過程等詳細信息[4]。該系統的引入顯著提升了對食品安全事故的響應速度。研究數據顯示，在檢測到食品安全問題時，供應鏈中的問題節點能夠在2.2 s內被精準定位，而傳統方法通常需要耗費數天甚至數周。該技術的應用不僅確保了食品供應鏈的可追溯性，還提高了食品安全問題的發現效率，降低了潛在的食品安全風險。

2.1.4 應用不同的食品檢測技術，提升檢測的針對性

不同類型食品的成分結構和保存要求各不相同，因此需要根據食品的特性對檢測技術進行定制化應用。例如，針對生鮮類食品，快速檢測病原菌或微生物污染是食品安全的重點。HASH等[5]研究開發了一種基于生物傳感器的快速檢測設備，專門用于檢測海產品中的病原菌污染。研究表明，該設備能夠在15 min內檢測出低濃度的致病菌，靈敏度和特異性都顯著優于傳統方法。此外，對于長期保存的罐頭類食品，智能包裝技術能夠提供長期的環境監測功能，確保食品在整個儲存過程中的安全性。ALMEIDA等[6]研究發現，智能包裝能夠持續監測長時間儲存的罐頭食品中的氧氣和二氧化碳含量，防止包裝破損導致的食品變質。這些案例表明，針對不同食品類型，定制化應用食品檢測技術能夠有效提升檢測效率與精度。

2.2 研發快速檢測技術，提升實時監控能力

2.2.1 基于納米技術的快速檢測平臺

近年來，納米技術在食品快速檢測領域取得了突破性進展。利用納米材料的獨特物理和化學性質，研究人員開發出了一系列高靈敏度的食品檢測平臺。例如，劉瑞琪等[7]利用金納米顆粒開發了一種新型農藥殘留快速檢測技術，用于檢測蔬菜和水果中的有機磷農藥殘留。該檢測方法能夠在15 min內檢測出食品中的微量有機磷農藥，檢測限為0.1 μg·kg-1，靈敏度顯著高于傳統的氣相色譜法。納米技術不僅提升了檢測速度，還通過提高檢測靈敏度降低了假陽性率和假陰性率。納米技術在快速檢測中的應用能夠實現對食品污染物的快速、準確識別，適合在食品加工和流通環節中推廣應用。

2.2.2 基于智能傳感器的快速檢測技術

智能傳感器技術作為現代食品安全檢測的重要工具，已經在生鮮食品的質量監控中得到了廣泛應用。與傳統檢測方法相比，智能傳感器能夠實時監控食品存儲和運輸過程中物理、化學參數的變化，并通過電子信號的形式傳遞檢測結果，具有靈敏度高、實時性強和便于集成的優點。智能傳感器的工作原理基于傳感器材料與食品新鮮度指標（如揮發性有機化合物、氣體和溫度變化等）的相互作用，進而產生信號變化。例如，一種常見的應用是在包裝內部安裝氣體傳感器，用于監測食品腐敗過程中釋放的揮發性氨氣和二氧化碳氣體。通過開發基于肌紅蛋白溶液的傳感器，檢測禽肉在儲存過程中釋放的硫化氫氣體，從而通過顏色變化監測禽肉的新鮮度變化。該傳感器的顏色從淡紅色逐漸變為綠色，顯示肉類逐漸腐敗[8]。智能傳感器的優勢在于實時檢測，并能通過無線射頻識別技術實現數據遠程傳輸，為食品供應鏈的全面監控提供了技術支持。

2.3 降低設備成本，推廣普及基層應用

為了降低食品檢測設備的成本并推廣其在基層企業中的應用，應當推動檢測設備的小型化與模塊化設計，通過優化硬件結構與精簡不必要的功能，減少設備制造成本。同時，推廣高性價比的材料和技術，如采用基于納米材料或生物傳感器的簡易檢測平臺，這些平臺既具有較高的靈敏度，又能降低生產與維護成本。此外，還可以通過開發共享檢測平臺或移動檢測站，減少個體企業的設備采購負擔，提高檢測資源的利用率。政府和相關機構應出臺相應的政策補貼與技術支持，幫助基層食品企業更快、更廣泛地應用新型檢測設備，從而提升整體食品安全保障水平。

3 結語

未來的食品檢測領域，快速檢測技術的發展與應用將成為保障食品安全的關鍵措施。通過生物傳感器、智能傳感器及區塊鏈等前沿技術的引入，食品安全檢測不僅能夠實現更加精準、實時的監控，還能顯著提升供應鏈中各環節的透明度和應急處理能力。特別是納米技術與智能包裝的結合，進一步提高了檢測靈敏度和速度，減少了傳統檢測方法中的滯后性與盲點。隨著技術的持續進步與成本的下降，這些先進的檢測手段將在更廣泛的領域得到推廣與應用，從而全面提升全球食品安全管理的水平。

參考文獻

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[4]SRISTY A.Blockchain in the food supply chain—what does the future look like？[EB/OL].（2021-11-30）[2024-09-27].https：//tech.walmart.com/content/walmart-global-tech/en_us/blog/post/blockchain-in-the-food-supply-chain.html.

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[6]ALMEIDA C，LASO J，DE SOUSA D B，et al.Seafood consumers engagement in reducing environmental impacts from packaging[J].Science of the Total Environment，2023，863：160846.

[7]劉瑞琪，周棲桐，張悅，等.基于金納米顆粒修飾二氧化硅納米花的生物傳感器構建及應用[J].化工學報，2023，74（3）：1247-1259.

[8]趙冬艷，孫金才，陳紀算.新鮮度指示型包裝技術在生鮮食品的應用進展[J].食品與生物技術學報，2022，41（1）：1-9.