基于生物技术的食品快速检测技术研究

食品安全是重要的民生话题，新时代下各种新食品原料和添加剂层出不穷，给食品安全带来了安全隐患。为了保障食品安全，就需要强化食品质量安全检验，尤其要加强应用快速检测技术，有效防控安全风险。目前，基于生物技术开展食品快速检测工作，具有样品前处理简单、对设备要求不高、分析方法简便、检验效率高等特点，值得积极实施并推广，进一步提高食品安全保障水平。

一、生物技术在食品检测中的优势

1.提高检测效率。随着我国的食品种类不断增加，相关检验人员的工作任务量大幅提升，为充分保障食品质量安全，降低不良食品对食用者健康造成的危害，应当进一步提高检测效率。生物技术可以缩短食品检测时间，避免检验时间过长而导致食品在流通和销售过程中出现变质，从而发挥出快速检验的优势。

2.丰富检测内容。现代社会工业快速发展，由于不重视保护环境，对大气、土壤及水源等造成了不良影响，也给食品生产加工原料的质量安全带来了威胁，使原料出现多种污染物和药物残留。在开展食品快速检测工作时，通过利用生物技术可丰富检测内容，提高食品检验工作的精确性、针对性和全面性。

3.提升检测灵敏度。随着我国科学技术的不断发展，生物技术的研发与应用取得了巨大进步，在灵敏度方面有大幅提升，有助于对食品中含有的农药残留量和污染物开展检验，确保流通和销售环节中的食品具有较好的质量安全保障。

二、基于生物技术的食品快速检测方法

1.酶抑制技术。酶抑制技术是根据某些物质对酶产生抑制作用的原理开展分析，能够有效识别农产品中残留的有机磷、氨基甲酸脂类农药。在具体实践中，可选用胆碱脂酶、羧酸脂酶等物质，充分发挥出简便、快速、灵敏、对仪器设备要求低、检测范围广等优势。例如，针对牛奶中的农药残留进行检测时，可以建立一套快速测定的酶抑制反应体系，实现农药残留检出限在0.5-1.0mg/kg。不过，酶抑制技术快速检测方法在准确度、选择性等方面具有一定局限性，当前仅可用于有机磷与氨基甲酸脂类农药残留的检测。

近年来，为提升食品中农药残留的检测质量和效率，相关研究人员对该技术进行了改进与优化，研发了乙酰胆碱酯酶抑制分析方法，利用有机溶剂萃取结合自发性原位溶剂蒸发的纸基微流控分析系统，能够大幅提升检验效率。同时，也可将酶抑制技术与金纳米材料相结合，建立一种比色方法，通过观察金颗粒在不同价态形式下的颜色，有效判断有机磷等农药的浓度。如在最佳检验条件下，观察最小比色浓度为0.7mg/L，有效提升了检验灵敏度。另外，结合金纳米与酶抑制技术，可建立一种快速检测有机磷农药的检验方法。例如，在农产品农药残留检测中，将三唑磷作为模型，可实现检测限为4.69nmol/L。因此，借助金纳米材料的高灵敏度能够对酶抑制技术的预处理方法进行改进与优化，在食品快速检测工作中具有良好的应用效果。

2.生物传感器技术。该检验方法将生物体内分离的酶、组织、免疫系统、细胞等介导的生化反应转化为电、热、光信号，通过观察信号变化对目标化合物进行检测。通常情况下，生物传感器技术可分为生物识别和信号转换两部分，在检验活动中可利用光学、化学、机械生物传感器，省略复杂的前处理环节，对农药和兽药残留、微生物等进行检验，具有较高的灵敏度和较强的选择性。现阶段，可将生物传感器技术与新型生物识别元件、转导技术等联合应用，实现检测设备的便捷化和小型化，有利于提升食品检验效率。如在碳纳米颗粒的基础上研发一种适配体生物传感器，能够对牛奶等食品进行快速检测，有效识别卡那霉素残留等。

3.酶联免疫吸附测定法。近几年来，我国的免疫学技术不断发展，为食品快速检验提供了一定的技术支持，酶联免疫吸附测定法就是其中之一。该方法基于抗原-抗体结合的特异性和酶高效催化底物的特性，通过观察酶作用后的颜色显色深浅程度，实现对待测物的定性或定量检测。在利用酶联免疫吸附测定法时，可结合运用直接或间接竞争法、双抗夹心法等，有效发挥出该技术操作简单、成本低、预处理速度快等优势，并且能够进行高通量分析。比如，对动物源性产品进行检测时可利用间接竞争法，有效检验出牛奶、鸡肉等食品中的抗菌增效剂等，其检出限可分别达到0.06-0.80μg/kg、0.05-0.60μg/kg。另外，在现有研究中，基于绵羊多克隆抗体可建立间接竞争检测法，有效检验出生鲜乳中的敌敌畏、对氧磷等残留，实现快速筛查。除此之外，利用间接竞争法还需用到酶标二抗，但其在实践中存在操作步骤复杂等问题，鉴于此又研发出了直接竞争法，从而实现对氯霉素残留的准确检验。

运用酶联免疫吸附测定法时，主要运用的是通用抗体、广谱抗体等。制备通用抗体时，对免疫原的设计要求相对较高，并且无法保障抗体对待测物产生一致的亲和力。而在制备广谱抗体时，多数情况下可采用多半抗原策略，其所获得的抗体对待测物的亲和力相对较低。所以，基于抗原-抗体的酶联免疫吸附测定法在现阶段的食品检验工作中具有一定的局限性，必须要开发容易获取、高效稳定、特异性强的识别元件，以弥补抗体制备技术存在的不足。此外，在食品检验行业中，为提高食品快速检验效率和质量，出现了一种基于适配体的酶联免疫吸附测定法，能够有机结合适配体的生物识别功能和酶信号放大功能，对蔬菜、水果等食品中的水胺硫磷进行识别，其检出限可达到0.05ng/mL，相较于传统检测方法，该方法的灵敏度更高。随着酶联免疫吸附测定技术的不断发展，还出现一种分子印迹聚合物，将其作为仿生抗体，可对动物源性产品进行检验，对恩诺沙星的检出限为1.1ng/mL，检验结果的准确率与高效液相色谱检测技术相近，可作为食品快速检测技术之一。而且，该方法的适配体与分子印迹聚合物能够组成新型的识别元件，可实现快速制备，具有良好的稳定性和特异性，且易于保存，有利于进一步扩大检测适用范围。

4.生物芯片法。生物芯片法其实是酶联免疫吸附测定法中的一种，主要利用硅芯片、玻璃芯片、高分子聚合物薄片等作为载体，借助DNA、蛋白质等生物大分子间的特性进行相互作用，实现对目标分子的快速检测。在食品检验中，该技术能够对单一样品中的多种待测物进行检验，在实际应用中，可根据具体待测物的不同选择免疫芯片法、基因芯片法、细胞芯片法等多种方法。生物芯片检测技术可实现对七种农药残留的检验，检出限可达到0.02-6.45ng/mL。近年来，随着生物芯片技术的不断研发创新，已出现一种免疫芯片快速检验方法，能够同时对农产品中含有的10余种农药残留进行检测，检验过程仅需1.5h，获取结果较快且效率较高，检出限能达到1.49-15.72μg/L，具有广阔的发展前景。但生物芯片的制备工艺较为复杂，在样品检测分析环节很难对不同的待测物产生一致的良好灵敏度，因此还存在较大的局限性。

5.PCR技术。PCR技术即聚合酶链式反应技术，能够对特定的基因片段进行放大扩增，作为一种分子生物技术，其具有较高的灵敏度和较强的特异性。近年来，随着多学科交叉研究的不断发展，PCR技术逐渐被应用到食品的快速检测中，能够进行品种溯源、真伪鉴别、病原微生物测定以及转基因食品判断等。目前，常用的PCR技术包括直接PCR技术、多重PCR技术、RPA技术、实时荧光定量PCR技术等，其中实时荧光定量PCR技术应用最为普遍，无需进行凝胶电泳等后续分析环节，依靠荧光信号实时监测扩增子拷贝数量的增加，从而实现实时检验。当前有一种适用于检测猪肉掺加情况的PCR技术，检验原理是将家猪基因组中的特异性重复LINE-1基因作为目标片段，通过改进基因组DNA的提取效率，提高检测方法的特异性、灵敏度和稳健性。另外，在检验实践中，可利用绿色饱和荧光染料构建快速检测体系，适用于对食品中沙门氏菌的快速检测。该方法主要将石墨烯量子点作为放大系统，通过增强方法的特异性，有效提升阳性检出率，缩短检验时间。

三、生物技术在食品快速检测中的具体应用

在当前的食品快速检测中，生物技术主要应用于以下三个方面。

1.检测食品药物残留。为避免食品中残留的药物成分对食用者健康造成严重危害，可采用生物酶技术、生物传感器技术等，对药物残留进行检测，有效测定样本中含有的有机磷杀虫剂等成分，具有检测效率高等优势。

2.检测有害微生物。食品中的部分有害微生物会对食用者的健康造成一定的负面影响，在快速检测工作中，可利用生物酶联免疫分析法，对奶制食品开展沙门氏菌检测，具有敏感性和特异性较高等优点。

3.检测转基因食品。目前转基因食品对人类健康和环境的影响尚不明确，通过酶检测方法、酶活性检测法、蛋白质检测法等方法，可有效开展转基因食品检验，帮助人们识别转基因食品。

综上所述，在食品安全形势日益严峻的情况下，运用生物技术来提升食品检验效果至关重要，未来应当加强对酶抑制技术、酶联免疫吸附测定方法、生物芯片测定法、聚合酶链式反应技术等技术的研究与应用，结合食品检验标准与要求，不断完善并优化各项生物检测技术，从而使检验结果更具准确性和有效性。

作者简介：郭国栋（1978-），男，汉族，山东菏泽人，工程师，大学本科，研究方向为食品检验。

张晓燕（1979-），女，汉族，山东菏泽人，工程师，大学本科，研究方向为食品检验。

冯琦（1974-），男，汉族，山东菏泽人，工程师，大学本科，研究方向为食品检验。