食品快速检测中ELISA技术的应用现状与优化策略

The Application Status and Optimization Strategies of ELISA Technology in Rapid Food Detection

JIANG Guigang （Xichang Food and Drug Rapid Inspection and Testing Station， Xichang 615ooo， China）

Abstract： Enzyme linked immunosorbent assay （ELISA） plays an important role in the field of rapid food detection due to its high sensitivitystrong specificity，and easyoperation.This article systematicallreviews the current application status ofELISA technology in the detection of food microorganisms，toxins，pesticide residues， and veterinary drug residues.It deeply analyzes the key problems it faces，including false positive/false negative results，limitations indetectionrange，unevenqualityofreagent kits，and insuffcient professionallevelofoperators. Targeted optimization strategies are proposed， including using phage display technology to enhance antibody specificity， integrating microfluidic and massspectrometry technology to expand detection range， establishingan ISO 13485 standardized production system，and constructing a“theory practice quality control"three inone training system，aiming to provide theoretical basis and technical path for improving the accuracyand applicabilityof ELISA technologyin food safetydetection.

Keywords： enzyme-linked immunosorbent assay; technologyrapid food testing; microorganisms; toxin; quality control

食品安全是国家公共卫生工作的重点和热点议题，直接影响到公众健康和社会稳定。随着食品行业的不断发展以及食品供应链的日益复杂化，微生物污染、毒素、农药和兽药残留等问题时有发生，这对我国食品检测技术提出了更高的要求。食品快速检测技术作为一种保障食品质量安全的重要手段，能够在短时间内完成对食品质量与安全的检测与筛查，为风险控制提供基础数据支持[1]。酶联免疫吸附技术（Enzyme-Linked ImmunosorbentAssay，ELISA）

作为一种关键的食品快速检测技术，具有灵敏度高、特异性强、操作简单等优势，通过结合免疫反应与酶的高效催化特点，实现了对食品中微量有害物质的快速检测[2。近年来，ELISA技术被广泛应用于食源性致病菌、毒素、农药和兽药残留等指标的检测，但同时也面临检测准确性、检测范围等方面的限制。本文针对ELISA技术在食品快速检测中的应用现状进行综述，并对其存在的问题及可能的优化方案进行探讨，以期为推动该技术的发展与提高食品安全检测水平提供参考。

1ELISA技术在食品快速检测中的应用现状

1.1微生物检测

ELISA技术在食品微生物检测方面展现出极高的效率。食源性致病菌对人类健康构成了严重威胁，传统的微生物培养检测技术虽相对成熟，但检测时间较长，通常需要 2～5d 而ELISA技术突破了这一限制，能够在 2～5h 完成检测。例如，在沙门氏菌、大肠杆菌O157：H7以及单核细胞增生李斯特菌的检测中，ELISA试剂盒能够有效识别食品中微量的食源性致病菌。在牛奶中金黄色葡萄球菌的检测中，ELISA检出限为 ，为确保乳制品中的微生物安全提供了重要支持，为消费者提供了更及时的安全保障。

1.2 毒素检测

有害真菌毒素对消费者健康的威胁极为显著，而以ELISA技术为代表的检测手段是精准识别真菌毒素的关键工具[3]。在黄曲霉素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇等多种真菌毒素的检测中，ELISA技术发挥了不可或缺的作用。例如，在黄曲霉素 B₁ 的检测中，其线性范围为 0.25～ 5.00ng⋅mL^-1 ，灵敏度为 12.5pg ，检测时间仅需 ^4h ，这一高效检测方法不仅显著缩短了检测周期，还能够及时判断粮谷类等食品中是否含有黄曲霉素 ΔB₁ 超标情况，从而有效阻断问题食品进入市场流通阶段，切实保障消费者的食品安全。

1.3农药残留检测

在农产品生产过程中，农药的广泛施用致使农药残留问题成为食品安全领域的突出隐患。ELISA技术在这一领域表现出显著优势，能够对除草剂、杀虫剂和杀菌剂等多种农药残留进行高效检测。例如，在柑橘类水果中烯菌灵残留的检测实践中，ELISA法的检测限可达 5μg⋅g^-1 ；针对新鲜果蔬中氨基甲酸酯类杀虫剂残留的检测，香蕉、番茄、桃等果蔬中胺甲萘及虫螨威的检测限分别低至 2.0μg⋅g^-1 和8.0μg⋅g^-1 。此外，该技术具备样品前处理简单的特性，可大幅减少检测准备时间，且分析耗时短，尤其适用于蔬菜产区、批发市场等场所的现场快速筛查工作，能够迅速识别出农药残留超标的农产品，防止其流入消费终端。

1.4 兽药残留检测

动物性食品的养殖过程中用药比较普遍，而用药不当极易导致兽药残留现象的产生。ELISA技术的出现为解决该问题提供了有效手段，并已在磺胺类、氯霉素类、苯并咪唑类、同化激素类和 β- 受体激动剂类等多种兽药残留检测中得到广泛应用。以盐酸克伦特罗（瘦肉精）检测为例，该技术可实现血清中低至 0.5ng⋅mL^-1 、动物组织中低至 0.5μg⋅kg^-1 、饲料中低至 5μg⋅kg^-1 的检测限。这样的低检测限水平能够精确地检测出兽药残留情况，从而为动物性食品安全提供了强有力的保障，有效维护了公众饮食中肉类及其他动物性食品的安全性。

2ELISA技术在食品快速检测中存在的问题

2.1 假阳性和假阴性问题

在ELISA的实际检测中，假阳性结果和假阴性结果的出现会对最终检测结果产生一定影响[4。假阳性出现的主要原因是由于非特异性吸光值的干扰和交叉反应。在固相载体表面，样品中的杂质如蛋白质、多糖等均有可能与抗体发生非特异性结合，从而导致较高的背景信号。同时，抗体与结构相似的反应物之间可能会发生交叉免疫反应，进而导致假阳性结果。例如，在某些兽药残留检测中，由于被测物之间的结构较为相似，它们将会在某种程度上与特异性抗体发生一定程度的交叉免疫反应，从而引起假阳性检测信号的放大。而假阴性的出现则主要是由于抗原抗体结合效率较低和检测灵敏度的限制，当被检测样品中目标物的含量与检出限接近或低于方法检测水平时，微量抗原和抗体的结合可能因温育条件与洗脱过程不充分而无法有效形成免疫复合物，从而导致检测信号缺失。此外，在复杂的食品基质中，存在一系列抑制性物质（如酶抑制剂、抗氧化剂等），这类物质容易抑制酶标物的催化能力，阻碍酶标记物发挥催化反应的功能，进而造成显色反应不明显产生假阴性信号。上述情况均会对检验工作的准确性造成影响，可能导致食品安全风险评估出现偏差，进而影响执法决策的科学性和有效性。

2.2 检测范围有限

对于现有的ELISA技术，其检测对象仍存在较大的局限性。 ① 该技术主要针对已建立成熟检测方法的经典食源性致病菌、常规农药兽药残留类污染物质进行检测，而对于新型污染物（如微塑料）、未知毒素（如新发现的真菌毒素衍生物）以及大分子物质（如转基因蛋白片段），尚缺乏针对性的检测方法和相应的抗体开发。这是由于ELISA技术对新型污染物具有较高的特异性要求，而传统的杂交瘤技术在制备高亲和力抗体时效率较低。 ② 随着食品工业创新发展的推进，新型食品加工技术（如高压灭菌、基因编辑技术等）可能引入新的潜在危险因子，但现有的ELISA试剂盒难以满足对其快速筛查的需求。此外，食品污染成分之间以及试剂与试剂之间的抗体特异性及检测条件存在差异，单一检测平台无法同时对多目标物进行检测，从而进一步限制了该技术在复杂基质中多组分的检测应用。

2.3 试剂盒质量参差不齐

ELISA试剂盒产品质量的不稳定性是影响该方法应用的重要因素。 ① 部分企业在生产过程中未能严格遵循标准化工艺流程，如抗原/抗体包被液的配制不当、包被液中抗原/抗体浓度不足或暴露性不佳、酶联标记物制备过程不规范等，造成检测信号强度不稳定，甚至因酶活性下降或标记效率低下而显著降低检测灵敏度。 ② 原材料的质量控制亦是关键环节。若包被缓冲液中含有杂质或封闭剂未选用正确，易导致非特异性吸附增多，进而使背景水平增高。此外，目前尚缺乏针对ELISA试剂盒的明确且统一的质量评估标准，这使得不同厂家的产品在灵敏度（检出限波动范围可达数倍）、特异性（交叉反应率表现差异较大）和批间稳定性（批内变异系数 >15% ）等方面存在较大差距。某些厂家为节约成本，采用劣质原材料或简化质量控制流程，进一步加剧了产品质量的不一致性，进而对检测结果的可靠性和可比性造成了严重影响。

3ELISA技术在食品快速检测中的优化策略

3.1降低假阳性和假阴性率的优化策略

关于假阳性、假阴性问题，针对ELISA技术本身，应从抗体构建、检测方法完善和增强信号3个方面进行优化。在抗体构建方面，可运用噬菌体展示技术构建抗体的单链抗体片段，并借助计算机辅助设计构建抗体制备的可变区序列，从而降低结构类似物引起的交叉反应；研制双功能抗体或抗体复合物，借助两个反应位点增强检测的专一性。在检测过程优化方面，可运用微流控芯片进行自动化高精度调控反应，适当调整温育条件（如设置多梯度温度）、洗涤参数（如动态调节压力变化）等，以提升抗原-抗体复合体形成的速度，降低非特异性吸附率；应用纳米物质（如纳米金、量子点）制造新的信号放大平台，将检测限提升 1～3 个数量级，缓解低浓度目标物的漏检现象。综合上述技术手段，能够大幅降低假阳性率和假阴性率，提高检测结果的准确性与可靠性。

3.2拓展检测范围的技术创新路径

为解决ELISA技术检测范围局限性的问题，应从抗体研发和“组合技术”两个层面协同推进。在抗体研发方面，利用合成生物学构建全人源抗体库，通过单细胞测序联合机器学习算法快速筛选出针对新型污染物（如微塑料添加剂、基因编辑产物）的特异性抗体；开发适体-抗体融合适用体联合检测体系，利用适体对小分子的高亲和力特性，实现对未知毒素的高通量富集，进而通过与抗体结合提高对未知毒素的检测适用性。在技术层面，将ELISA与表面增强拉曼光谱、液相色谱-质谱联用相结合，构建“ELISA初筛－质谱确证”的综合检测体系[5]。例如，用微流控芯片将ELISA与表面增强拉曼光谱原位联用，可在 15min 内完成多毒素的定性筛查，并进一步借助液相色谱-质谱联用技术进行结构解析，从而实现对复杂基质中新型污染物的高通量、高准确性检测，大幅拓宽该技术的应用范围。