食品安全检测技术的研究进展.pdf

CEREAL&FOODINDUSTRYVol.30,2023,No.4粮食与食品工业Cereal and Food Industry标准与检测食品安全检测技术的研究进展李宜洋，刘维波西安市粮油质量检验中心（西安7 10 0 0 3）摘要：本文论述了食品安全检测的发展趋势和重要性，并对常见的食品安全检测技术进行简要概括。关键词：食品安全；检测；研究进展中图分类号：TS201Research progress of food safety detection technology文献标识码：B文章编号：16 7 2-50 2 6(2 0 2 3)0 4-0 55-0 4Li Yiyang,LiuWeiboXian Grain&Oil Quality Inspection Center(Xian 710003)Abstract:This paper discusses the trend of development and importance of food safety detec-tion,and the common food safety detection technologies are briefly summarized.Key words:food security;detection;research progress随着生活水平的提高，人们对食品质量和安全11仪器分析食品检测技术性提出更高的要求。为了满足市场竞争的需求，越来越多食品加工企业把主要精力放在研发新产品和提高产品品质上 1。与此同时，少数企业为了降低生产成本，追求高额利润，全国各地出现了很多与食品安全有关的事件，引起整个社会对食品安全问题广泛关注。面对越发严重的食品安全威胁，快速准确的食品安全检测技术成为食品科研院所、食品卫生检验部门、食品生产企业等的研究热点。食品安全检测技术是按照国家标准，借助先进精密的食品检测仪器，使用科学合理的检测方法来检测食品中可能威胁消费者健康的隐患物质，使食品生产企业了解当前的食品安全情况，有效提升食品安全质量，在食品生产行业中形成良性竞争的企业气氛，从而带动整个食品生产行业的健康发展 2 。本文重点对国内外的食品安全检测技术研究进展进行综述。收稿日期：2 0 2 3-0 2-2 0作者简介：李宜洋，198 7 年出生，硕士，研究方向为食品及粮油产品检验。1.1气相色谱法气相色谱法是以气体为流动相，液体或固体为固定相的色谱分离技术，通过物质之间的吸附和解吸附作用，实现对复杂样品组分的分离 3。具有多组分同时分析、灵敏度高、分析速度快、检出限低、应用范围广等特点，现已被广泛应用于蔬菜肉类中农药残留、食品添加剂 4、酿酒发酵工业、食用油中脂肪酸组成分析等的安全检测中。1.2高效液相色谱法高效液相色谱法是以液体为流动相，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在色谱柱内不同成分被分离后，进人检测器，从而实现对试样的检测。整个检测过程不必经过繁杂的预处理步骤，流动相种类多、检测灵敏度高、操作自动化和应用范围广。在食品中维生素、真菌毒素、多环芳烃、甜味剂、苯甲酸、农药残留等多方面的检测中，已经得到了广泛应用 5。55标准与检测1.3液相色谱一质谱联用技术质谱分析是将混合物或单体形成离子，然后使形成的离子按荷质比进行分离的分析方法，质谱与传统的检测器相比，具有更高的选择性、检测灵敏度 6 。液相色谱一质谱联用结合两者的优点，通常用于热稳定性强、难挥发的样品分析，在食品中真菌毒素等的检测7、食品添加剂、茶叶中农药残留、保健品和中成药中非法添加物检测等已广泛应用。龚强 8 1等建立了乳制品中链霉素、双氢链霉素、新霉素、卡那霉素、妥布霉素、庆大霉素等10 种氨基糖苷类抗生素残留的高效液相色谱串联质谱检测方法，结果表明：10 种分析物定量离子的峰面积和样品的质量浓度之间有很好的线性关系，在乳制品中的平均加标回收率在7 1.2%10 1.7%之间，该方法简便、灵敏、准确。1.4核磁共振技术核磁共振波谱是基于具有磁性的原子核存在不同能级，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，产生共振吸收信号。利用核磁共振，可以在不破坏样品分子结构的前提下获取样品的全部信息，而且所需样品量很小，分析结果精确度高，因而在油脂类成分分析、食品成分分析、食品掺假鉴别、酒的年份鉴别等方面有广泛应用。利用核磁共振氢谱、碳谱、磷谱及定量核磁分析等技术结合多元统计分析方法也是对食品进行掺假鉴别的重要方法 9-10 。何瑶 1等将核磁共振技术和多变量统计分析方法相结合，研究了五常稻花香米的掺假鉴别方法，结果表明，基于IHNMR谱的模型预测准确率为8 3.5%，而基于2 0 种半定量化合物的模型预测准确率为7 0.1%，实现了核磁共振技术对五常稻花香米和掺假大米的鉴别。核磁共振技术在食品研究中存在的问题：核磁共振仪的购买、运行及维护成本较高等，这对核磁共振仪在食品安全检验中应用推广带来了困难 12 。1.5拉曼光谱技术拉曼光谱技术是基于分子的振动或者转动，根据散射光的强度与拉曼位移得到拉曼图谱获取信息，在食品安全检测分析中，可以检测待测样品中某种化学物质的存在和含量多少 13-141。与常规的化学检测手段相比，具有预处理操作简单、不损坏样品、试剂无毒害、检测成本低等优点。常用于食品中碳水化合物、蛋白质、果蔬农药残留等的检测。然而由于价格昂贵、设备体积大、质量重等原56李宜洋等：食品安全检测技术的研究进展因，拉曼光谱仪仅在大学实验室以及有关科研院所使用，在实际应用中有很多不方便之处，不能满足现场使用。便携式拉曼仪具有价格低、质量轻、易于携带等优点，虽然体积变小了但其检测的性能如仪器的灵敏度、分辨率等却有所提高，使得检测结果更加准确、可靠，已经在食品领域得到广泛的应用 15。但是，拉曼光谱检测也存在不少缺点，如常常受到荧光的干扰等，如何减少荧光效应造成的影响也是食品研究领域的研究焦点之一。2王现代生物检测技术2.11PCR检测技术PCR(Polymerase Chain Reaction)技术又叫聚合酶链式反应技术，主要是在单链DNA模板和相应引物的混合物中加入适量的聚合酶，然后经过催化后完成对特定DNA片段的扩增 16 。PCR检测技术具有灵敏度高、特异性强、操作简单快速等优点，而且对DNA模板序列的复制不仅适用于扩增片段的致病菌检测，对于人工培养困难的微生物在食源性致病菌检测领域也有很好的应用，通过扩增致病菌的DNA，使特异序列的数量大量增加，对这部分序列进行电泳检测，即可达到很好的检测目的 17 。此外，还有多重PCR检测技术、荧光定量PCR 检测技术。2.2生物芯片检测技术生物芯片是根据生物分子间特异相互作用原理，将标记的生物探针固定排列于载体玻璃片上，待检测样品与载体上的探针发生特异性亲和反应后，借助计算机软件分析每一探针上的标记信号，从而完成对DNA、R NA、多肽等生物物质的检测 18-2 0 1。生物芯片具有传统食品检验方法所不具有的优势，如各种检测物可以在同一样品上同时进行研究；针对性强；取样量少，耗时短；高通量、高灵敏度 2 0 。可广泛用于食源性病原微生物的检测，生物毒素的检测，残留农兽药的检测，非法添加物及掺假的检测，转基因食品的检测，食品过敏原的检测等，而且对食品毒理学方面的研究也有很大帮助 2 1。2.3酶联免疫吸附技术酶联免疫吸附技术是将免疫活性未被破坏的抗原或者抗体结合到特定固相载体的表面，使其与某种酶结合成酶标抗原或抗体 2 2 。此项技术与其它检测方法相比，具有检测成本低、选择性好、灵敏度高、分析结果准确等优点，可用于食品中农药残留的粮食与食品工业Cereal and Food Industry检测、病原微生物的检测、生物毒素的检测、重金属残留的检测等。但该技术同样存在很多弊端，如同时分析多种成分难以实现，对结构相似物的检测会出现交叉反应影响检测结果，对试剂的选择依赖性强等，导致该检测技术具有一定的局限性。2.4电阻抗法电阻抗法检测食品中细菌总数是根据微生物生长代谢规律将培养基中碳水化合物及蛋白质转变为较小易吸收的氨基酸及乳酸等，培养基因微生物代谢活动而发生上述化学改变时，引起培养基电阻抗微弱的变化，通过仪器记录阻抗改变的DT时间，来对微生物进行定量分析的一种快速检测方法2 3 。该方法能同时检测多个样品的含菌量，检测精确度高，花费时间短2 4。目前，阻抗微生物学在食品细菌总数、特殊食品病原菌、大肠菌群、货架期检测方面应用日渐广泛，而在无菌试验检测、致病菌检测、抗菌素敏感性检测方面应用例子不多，而且由于被污染食品中微生物种群繁多，特别是同属相似菌的干扰严重，因此关于阻抗微生物学还需要进一步试验研究2 3-2 4。2.5胶体金免疫层析技术胶体金免疫层析技术是利用抗体抗原特异性结合的原理，通过酶反应标记物显色，达到检测目标物质的目的2 5。利用胶体金免疫技术可以实现食品中真菌毒素残留量、农药残留量等多种物质的检测，并且具有成本低、稳定性好、操作简便等优势。3其它检测技术3.1电子舌电子舌是一种由交互敏感的传感器阵列和模糊识别系统组成的，模拟哺乳动物味觉系统对液体样品整体特征做出响应并输出信号，通过计算机系统进行信号模式识别处理或合适的多元统计分析方法，对样品进行定性定量分析的一类分析仪器2 0 。该方法主要特点是样品预处理简单，操作速度快，灵敏度高，成本低廉。范佳利等2 7 利用课题组研制的多频大幅脉冲电子舌系统，以纯牛乳及不同形式掺假牛乳样品为对象，对其进行品质特性的检测，结果发现电子舌不仅可以辨识纯牛乳和掺假牛乳，而且可以区分常见掺假牛乳的掺假形式。由于传感器具有选择性和限制性，电子舌不可能适应所有检测对象。因此有必要对电子舌传感器继续研究，使电子舌的使用范围Vol.30,2023,No.4和功能日益增强，从而更好地服务于食品安全检测。3.2碳纳米管改性技术碳纳米管经过改性后具有很好的分散性、力学、光学以及电学性能，同时对有害物质的吸附能力也增强，连接特定的基团还可以吸附某些有害物质，将其应用于食品安全检测领域中极大地促进了食品检测技术向高灵敏度、低检测限、快速检测等方向发展。孙霞等2 8 将功能化多壁碳纳米管、壳聚糖和戊二醛导电聚合物形成凝胶溶胶，悬空滴在玻碳电极表面，制得FCNTs-CHITG T A/G C E电极，然后结合乙酰胆碱酶制得一种电流型生物传感器，此传感器反应灵敏、稳定、快速，可以满足有机磷农药残留的检测需求。近年来科研院所对碳纳米管改性及其在食品添加剂、重金属、农药残留检测等领域的应用进行了很多研究，但是目前已研究出的电化学传感器大多只能针对某一类物质进行检测，不能满足多个样品、多种物质同时检测，而且信噪比不高，今后的重点应放在研发出灵敏度更高、功能更多的电化学传感器，不断推进食品安全检测技术向前发展2 9。3.3碳点荧光探针技术碳点是指尺寸小于10 nm，能稳定发光的一类新型的碳纳米材料3 0 。碳点具有光稳定性高、良好的生物相容性等优点，通过调节表面的功能性基团，可以对特定目标物选择性荧光响应，另外由于本身为纳米材料容易实现在体系中的分散，选择性好、灵敏度高，因此常被作为荧光探针应用于金属离子、小分子等的传感检测3 1。Liu32等将赖氨酸及牛血清蛋白修饰后的碳点用于水样中 Cu2+的选择性传感检测,利用 Cu2+与CDs-BSA-Lys 中COOH和-NH基团的配位反应实现了对Cu+的高灵敏传感检测。实际研究中发现，由于对碳点发光机理研究不够深入，导致碳点的荧光量子产率比较低，灵敏度和抗干扰能力不强，将来需要在这方面多做研究，从而更好的为食品检测服务。4结束语关于食品安全检测技术有很多，除了上面列举外，还有薄层色谱法、同步荧光光谱法、纳米材料比色分析传感器技术3 3 、表面等离子共振技术3 4、超声波技术等等。近年来食品安全问题频频爆发，传统的检验方法已经难以满足社会的需求，如何有效57标准与检测提高食品安全检测的精确性、便捷性等成为今后的发展方向。目前，一方面实验室应加大对智能化、高灵敏度和高选择性的食品安全检测仪器设备的研发力度；另一方面，现场检测仪器向着小型便携化仪器发展的同时，还应向专业化、快捷化、信息化程度更高的方向发展。参考文献1 刘赛.超声波技术在食品检测中的应用J食品安全导刊,2 0 17(6):6 9.2杨舒清.食品检测对食品安全的重要性研究J食品安全导刊,2 0 2 3(1):16-18.3谭庆斌.气相色谱技术在食品安全检测中的应用J.中国高新技术企业，2 0 10（2 8）：3 8-3 9.4毛江胜，陈子雷，杜红霞，等。毛细管气相色谱法测定食用油中的酚类抗氧化剂BHA、BH T、T BH Q LJI.化学分析计量,2 0 0 6,15(6)：11-12.5郑晶晶，王慧高效液相色谱在食品检测中的应用J.现代食品，2 0 17（8）：3 5-3 7.6许磊，张兰桐.气相色谱一质谱联用技术在中药分析中的应用J河北医科大学学报，2 0 0 7(3）：2 3 7-2 40.7宋卫得，苏征，惠希东，等液质联用技术在食品真菌毒素检测中的研究进展J.食品工业科技，2 0 16，3 7(17):395398.8龚强，丁利，朱绍华，等高效液相色谱一串联质谱法检测乳制品中10 种氨基糖苷类抗生素残留J.色谱,2 0 12,3 0(11):1143-1147.9姜潮，韩剑众，范佳利，等低场核磁共振结合主成分分析法快速检测掺假牛乳J.农业工程学报，2 0 10，2 6(9):340-344.10王晓玲，吴晶，谭明乾.低场核磁共振集合化学计量学方法快速检测掺假核桃油J.分析测试学报，2 0 15，34(7):789-794.11何瑶，郑彦婕，邓伶俐，等.五常稻花香米的1H-NMR波谱分析及掺假鉴别JI.食品工业科技，2 0 16，37(12):80.12刘纯友，马美湖，王庆玲，等.核磁共振技术在食品脂质研究中的应用新进展J.食品工业科技，2 0 17,3 8（2)：342-345.13 刘艳.食品检测中拉曼光谱的应用J.现代食品，2017(11):23-25.14赵肖蓉，张兰天，王利军，等.拉曼光谱在食品检测中的应用J.食品工业，2 0 12 3 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