食品检验技术在食品质量溯源中的应用研究

摘 要：本文分析了分子生物学、质谱分析、近红外光谱、生物传感器和稳定同位素比率分析等食品检验技术的特点以及在食品质量溯源中的应用。食品检验技术在食品成分鉴定、掺假检测、产地溯源等方面发挥了重要作用，未来应加强多技术融合，提高溯源的准确性和可靠性。本研究为食品质量溯源技术的选择和应用提供了参考。

关键词：食品溯源；检验技术；质量安全

Research on the Application of Food Inspection Technology in Food Quality Traceability

GAO Shuyuan1， YU Xiaoyan2

（1.Zhangjiakou Food and Drug Inspection Center， Zhangjiakou 075000， China; 2.Zhangjiakou City Market Supervision and Management Comprehensive Law Enforcement Bureau， Zhangjiakou 075000， China）

Abstract： This paper analyzes the characteristics of food inspection technologies such as molecular biology， mass spectrometry， near-infrared spectroscopy， biosensors and stable isotope ratio analysis， as well as their applications in food quality traceability. Food inspection technology plays an important role in food ingredient identification， adulteration detection， origin traceability， etc. In the future， we should strengthen the integration of multiple technologies to improve the accuracy and reliability of traceability. This study provides a reference for the selection and application of food quality traceability technology.

Keywords： food traceability; inspection technology; quality and safety

随着社会经济的高速发展和人们生活水平的提高，食品安全问题已经成为全社会关注的焦点。《食品安全标准与监测评估“十四五”规划》中明确提出要加快建立食品安全追溯体系。食品质量溯源是保障食品安全、提高食品质量的重要手段[1]。食品检验技术的进步为食品质量溯源提供了有力的技术支撑。本文主要探讨了分子生物学、质谱分析等食品检验技术在食品质量溯源中的应用及其选择要点，为食品质量溯源工作提供参考。

1 食品质量溯源的主要内容

食品质量溯源是一个复杂的系统工程，涵盖了从农田到餐桌的全过程。其主要内容包括原料产地环境信息溯源、生产加工过程信息溯源、仓储运输信息溯源以及零售终端信息溯源等。原料产地环境信息溯源主要涉及农药残留、重金属污染、微生物污染等方面，如通过对产地土壤、水质、空气等进行检测，判断农产品原料的污染风险。生产加工过程信息溯源则侧重于关键工艺参数的记录与追踪，如乳制品生产中的巴氏杀菌温度和时间、酱油酿造过程中的发酵温度和盐度等，以确保产品质量的稳定性[2]。仓储运输环节的温湿度控制、卫生状况等信息的溯源对于保证食品质量至关重要，特别是对于易腐食品如鲜奶、冷冻食品等。零售终端信息溯源则包括销售记录、存储条件等，对于及时发现和召回问题产品具有重要意义。

2 食品检验技术在食品质量溯源中的应用

2.1 分子生物学技术

分子生物学技术在食品质量溯源中的应用主要体现在食品原料的物种鉴定、产地判别以及转基因成分检测等方面。其中，DNA条形码技术凭借其操作简单、重现性好、数据可靠等优势，已成为物种溯源的首选方法。该技术通过提取食品样品中的DNA，扩增特定的标记基因片段，再将其测序结果与标准数据库进行比对，即可准确鉴定物种。例如，在水产品溯源中，通过COI基因的测序分析，可有效甄别掺杂掺假的鱼类品种。同时，单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）标记等分子标记技术可用于精细的种群遗传分析，实现产地溯源[3]。此外，实时荧光定量PCR技术可对转基因食品中的外源基因成分进行定性定量检测，扩增片段长度多态性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）标记技术则可用于转基因食品的检测筛查，为转基因食品的质量控制与安全评估提供依据。分子生物学技术以其灵敏、专一、快速的特点，在食品成分鉴定、掺杂掺假检测、产地溯源等方面发挥着越来越重要的作用，已成为食品质量溯源中不可或缺的技术手段。然而，分子生物学技术在实际应用中仍面临样品复杂性高、数据库不完善等挑战，未来还需在前处理方法优化、数据库构建完善等方面进一步突破，以全面提升食品质量溯源的针对性和有效性。

2.2 质谱分析技术

质谱分析技术是食品质量溯源中应用广泛且极具发展潜力的一种分析手段。该技术基于待测物质的质荷比差异，在电场或磁场的作用下进行分离和检测，从而获得目标物质的结构、组成和含量等信息。在实施过程中，首先需要对食品样品进行前处理，通常采用萃取、净化等方式提取目标分析物，并根据仪器要求进行衍生化等操作。随后，将处理后的样品引入质谱仪电离源，常见的电离方式包括电子轰击电离、电喷雾电离及基质辅助激光解吸电离等，不同的电离技术各有优势，可根据分析需求进行选择[4]。电离后的离子在质量分析器内被分离，飞行时间型、四极杆型和离子阱型是最常用的质量分析器。分离后的离子信号被检测器接收并转化为相应的质谱图。通过对质谱图的解析，结合数据库比对和解析软件辅助，即可鉴定样品中的化合物成分。特别地，色谱技术与质谱联用可大大提升分析效率和灵敏度，如气相色谱-质谱联用可有效分离挥发性或半挥发性有机物，液相色谱-质谱联用则适用于极性或热不稳定的非挥发性物质分析。另外，同位素比值质谱技术可用于食品原产地判别和溯源，如通过检测橄榄油中氢和氧的稳定同位素比值，可判断其是否掺杂了其他低价植物油。质谱分析技术操作灵活、适用范围广，为食品成分鉴定、掺假检测和原产地溯源提供了有力工具。

2.3 近红外光谱技术

近红外光谱技术是一种基于物质分子振动与转动能级跃迁的无损检测方法，已在食品质量溯源领域得到广泛应用。该技术的实施流程通常包括样品制备、光谱采集、数据预处理、建模及结果分析等环节。样品制备时须注意保持待测物的均一性和代表性，对于固体样品可采用粉碎、压片等方式，液体样品则需控制光程长度以获得适宜的吸收信号。光谱采集过程中，近红外光束照射到样品表面，由于分子结构及化学键类型的差异，不同波长的光被选择性吸收、反射或透射，从而形成特征光谱信息。为消除散射、基线漂移等干扰因素的影响，常对原始光谱数据进行标准化、平滑、导数等预处理。在此基础上，结合化学计量学方法构建定量或定性分析模型，用于预测未知样品的理化指标或判别其真伪属性。模型的建立需要一定数量的已知样本进行训练和优化，并通过交叉验证等方式评估其性能指标如相关系数、均方根误差、识别率等[5]。一个成熟的近红外分析方法还须经过严格的方法学验证，确保其精密度、准确度、重复性等满足应用要求。近红外光谱分析无须进行复杂的样品处理，仅需数秒即可完成单次测定，且可实现在线无损检测，尤其适用于果蔬、肉类、奶粉等农产品和食品的品质判定与溯源，如脂肪、蛋白质、水分等组分的快速测定，品种、产地、生长季节等真实信息的甄别等。

2.4 生物传感器技术

生物传感器技术通过将生物分子的特异性识别功能与信号转导元件相结合，实现了对食品中微量物质的快速、灵敏检测，在食品质量溯源中具有广阔的应用前景。该技术的核心在于传感器的构建，即将酶、抗体、核酸、微生物等生物活性材料固定于电极、光导纤维、声波器件等换能器表面，使其在目标物质存在时产生可测量的电信号、光信号或声信号。以酶传感器为例，酶分子与电极表面的巧妙耦合是实现高灵敏检测的关键。通常采用自组装单分子层、导电聚合物包埋等方式将酶固定在电极表面，既保持了酶的生物活性，又促进了电子传递过程。当酶与底物分子特异性结合并发生催化反应时，电极表面的电流信号随之发生变化，据此即可定量分析底物浓度。类似地，免疫传感器利用抗原抗体的特异性亲和力实现对食品中污染物、过敏原等物质的痕量检测，DNA传感器则通过核酸分子间的互补配对原理对食品中的转基因成分、微生物污染进行定性或定量分析。需要注意的是，生物传感器的构建往往需要多学科交叉融合，如材料科学、纳米技术、微电子加工等，以期获得性能更加优异的传感器件。此外，样品前处理、信号放大与转换、数据分析与处理等环节也是生物传感器实际应用中不可或缺的步骤。尽管如此，生物传感器技术无须进行烦琐的样品制备，能够实现样品的原位、在线检测，且具有操作简便、分析速度快、重现性好等优势。随着智能化、集成化生物传感器的不断涌现，以及与无线通信、大数据分析等技术的深度融合，生物传感器有望成为食品质量溯源不可或缺的重要工具，为食品安全监管体系的完善提供有力的技术支撑。

2.5 稳定同位素比率分析

稳定同位素比率分析技术是近年来食品溯源领域的研究热点，其基本原理是利用同位素组成与食品产地环境条件的内在联系，通过测定食品中生物元素如碳、氮、氢、氧、硫等的稳定同位素比值，判断食品的地理来源、生产方式等重要信息。该技术的实施流程通常包括样品制备、元素分离纯化、质谱检测及数据分析等关键步骤。样品经过干燥、研磨、萃取等预处理后，根据待测元素的化学性质选择合适的分离纯化方法，如元素分析仪可直接测定总碳、总氮含量及其同位素组成，而有机物中氢、氧同位素的分析则需先经高温裂解转化为气态产物。纯化后的目标物质被引入同位素比质谱仪，在离子源中电离为带电粒子，再经由磁场或电场的作用按照质荷比大小进行分离，最终被多接收器系统准确检测，获得相应的同位素信号强度比值。为消除仪器漂移、基体效应等因素的影响，样品的测定须与国际通用标准物质交替进行，并以同位素差值的形式表征待测样品与标准物质间的同位素比值差异。稳定同位素比率数据的解释需综合考虑食品类型、产地气候、施肥方式、加工工艺等多方面因素的影响，并结合数理统计方法进行聚类分析、判别分析等模式识别，从而建立食品同位素指纹图谱。基于稳定性同位素的食品溯源得到了日益广泛的应用，如通过对比牛奶中碳、氮稳定同位素比值判别其有机来源或常规来源，分析蜂蜜中碳、氢、氧同位素比值鉴别其植物来源和地理来源，或是测定橄榄油氢同位素比值判定其是否掺杂低价植物油等。稳定同位素比率分析技术操作相对简便、样品用量少、重现性好，非常适用于食品批量检验，已发展成为食品原产地判定、真伪鉴别及成分溯源的法庭公认技术手段。

3 技术选择要点分析

食品质量溯源技术的选择需综合考虑多方面因素，以实现检测手段与溯源需求的精准匹配。①应明确食品溯源的具体目标，如源头追踪、加工历史还原、真伪鉴别、掺杂检测等，进而筛选适当的检测指标与技术方案。例如，稳定同位素比率分析可有效溯源食品的地理来源，而生物传感器则更适于现场快速检测食品中的有害物质。②不同溯源技术的技术特点如灵敏度、选择性、线性范围等参数差异显著，应根据被测物质的理化性质、基质复杂程度等因素优选适宜的分析方法。若目标物质为生物大分子，则分子生物学技术通常优于理化检测法；若被测组分含量较低，则须采用富集萃取、信号放大等样品前处理技术以提高检出率。③溯源技术的操作简便性、经济性也是选择时不可忽视的重要因素。自动化程度高、净化步骤少的检测方法往往更有利于规模化应用；依赖大型精密仪器、专用试剂的分析技术虽灵敏度高但成本投入大，仅适用于实验室研究。④数据质量的可靠性、可比性也是衡量溯源技术的关键指标，应优先考虑标准物质、质控样品完善，数据溯源、不确定度评定规范的成熟技术。⑤溯源技术的发展趋势也应纳入技术选型的考量范围。随着光谱、质谱等分析手段的智能化、小型化、集成化，基于“智慧食品”概念的溯源新模式不断涌现，选择具备二次开发潜力、多平台融合度高的溯源技术，方能适应时代与产业发展需求。

4 结语

食品质量溯源是保障食品安全的重要手段，本文系统总结了几种主要食品检验技术在食品质量溯源中的应用，分析了技术选择的要点。未来食品溯源技术的发展趋势是多技术融合、智能化和便携化，应加强新型溯源技术的研发，如基于区块链的溯源系统、纳米生物传感器等。同时，需建立统一的食品溯源标准和数据平台，实现信息共享。

参考文献

[1]许帅帅.应用区块链的食品供应链质量溯源激励机制研究[D].成都：西华大学，2023.

[2]陈昌华，李崟，许帅帅.应用区块链的食品供应链质量溯源决策研究[J].西部经济管理论坛，2023，34（3）：64-73.

[3]王敏学，李波，温书凝，等.区块链技术赋能食品供应链溯源综述分析[J].电子科技大学学报（社科版），2023，25（2）：42-54.

[4]孙熠，彭晗，龙伟，等.区块链技术背景下绿色食品安全溯源体系构建研究[J].南方农机，2022，53（16）：30-33.

[5]刘静，亓超凡，绪扩，等.指纹图谱技术在食品质量与安全中的应用研究进展[J].食品安全质量检测学报，2022，13（10）：3189-3197.

作者简介：高淑媛（1995—），女，河北张家口人，本科，助理工程师。研究方向：食品药品工程。