食品中毒害危险物现场快检与精准检测关键技术研究

摘 要：本文系统梳理了食品中毒害危险物现场快检和精准检测的关键技术类型，强调了不同检测方法在灵敏度、检测精度、检测时效性方面的优缺点。同时针对不同检测方法的局限性，从技术改进、步骤优化、材料优化等方面提出了具体的改进方法，旨在为食品毒害危险物检测中具体检测技术的选择提供参考。

关键词：食品安全；毒害危险物；快速检测；精准检测

Research on the Key Technologies of Field Quick Inspection and Accurate Detection of Toxic and Hazardous

Substances in Food

AN Gang

（Dongsheng District Center for Disease Control and Prevention of Ordos City， Ordos 017000， China）

Abstract： In this paper， the key technology types of on-site rapid detection and accurate detection of food poisoning hazards are systematically sorted out， and the advantages and disadvantages of different detection methods in terms of sensitivity， detection accuracy and detection timeliness are emphasized. At the same time， in view of the limitations of different detection methods， specific improvement methods are proposed from the aspects of technical improvement， step optimization and material optimization， aiming to provide reference for the selection of specific detection technologies in the detection of food poison and dangerous substances.

Keywords： food safety; hazardous substances; rapid detection; precise detection

近年来，食物中农药残留、重金属、真菌毒素等食品安全事件频发，受到了公众的广泛关注。食品毒害危险物检测包括精准检测和现场快检，精准检测方法的灵敏度较高，但检测周期长、成本高，难以满足实际应用中对速度和灵活性的需求，尤其在生产、流通等环节。现场快检技术具有便携性和实时性，能够实现不同场所的初步筛查，但检测精度有限[1]。基于此，本文将系统探讨食品中毒害物质的快速检测和精准检测技术，分析不同方法原理及其局限性，并提出相应的改进措施。

1 食品中毒害危险物现场快检关键技术

1.1 酶联免疫吸附测定

酶联免疫吸附测定（Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay，ELISA）法利用特异性抗原-抗体反应，通过酶标记的二抗催化显色反应，最终通过比色法定量分析食品中的毒害物质。该方法的灵敏度低至1 ng·mL-1，特别适用于食品中低浓度农药、重金属及生物毒素的快速筛查。然而，ELISA对高复杂基质样品的适应性较差，如奶制品和肉类样品中的脂肪、蛋白质和糖类等成分可能会干扰抗原-抗体反应。此外，ELISA技术依赖于高质量的特异性抗体，而抗体的生产周期长、成本高且不易长期存储，限制了其普及和应用[2]。

1.2 胶体金免疫层析

胶体金免疫层析（Colloidal Gold Immunoassay，CGI）通过将金纳米颗粒标记的抗体与目标毒害物质结合，利用毛细管作用使金颗粒聚集，形成肉眼可见的颜色带。该方法具有操作简便、检测速度快、灵敏度高，以及不依赖昂贵仪器等优点。但其对复杂食品基质的适应性较差，尤其在高水分或高盐分的食品检测中，样品中其他成分可能干扰金颗粒的聚集，导致颜色带不清晰或出现假阳性。

1.3 生物传感器

生物传感器通过生物识别元件与目标毒害物质结合，将此反应转化为可量化的信号。该技术具有高灵敏度和高特异性，在食品重金属污染检测中常用来监测铅、镉残留，灵敏度高达10 ng·mL-1。但是其对温度、湿度和pH值等环境因素极其敏感，这些因素可能会导致传感器性能不稳定，从而影响检测结果的可靠性。此外，生物传感器的识别元件会随着时间和使用频率的增加而失去活性或发生降解，导致其检测精度逐渐下降。

1.4 光谱分析

光谱分析技术包括近红外光谱（Near Infrared Spectrum Instrument，NIRS）和拉曼光谱等，这些方法通过测量样品对不同波长光的吸收、散射或反射变化，分析其毒害成分。光谱分析具有无须化学试剂，可实现无损检测、快速分析等优势，特别适用于大规模样品的筛查。但光谱分析过程中，光谱信号易受到样品中水分、脂肪等成分的干扰。此外，对于低浓度毒害物检测，光谱分析的灵敏度相对较低。

2 食品中毒害危险物精准检测关键技术

2.1 高效液相色谱

高效液相色谱（High Performance Liquid Chromato-

graphy，HPLC）的原理是样品中各组分在固定相和流动相中的分配系数不同，利用高压推动流动相通过色谱柱，实现对各组分的分离。分离后的物质通过紫外或荧光检测器生成信号，用于定量和定性分析。HPLC在复杂食品基质中的毒害物的检测中表现出色，检测限可达0.01 μg·mL-1，可满足高灵敏度检测需求。然而，HPLC检测的样品前处理耗时长、步骤复杂，且设备的操作和维护专业性较强，色谱柱容易受到污染，尤其是在基质复杂的样品中，需要频繁清洗或更换。此外，HPLC的灵敏度取决于所用检测器的类型，对于痕量毒害物，还需要与质谱联用以提高检测能力。

2.2 气相色谱-质谱联用

气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）通过气相色谱分离样品中不同挥发性组分，利用质谱分析仪对各组分电离产生的特征离子进行检测。GC-MS因其高灵敏度和高分辨率，被广泛应用于挥发性或半挥发性毒害物的精准检测，如农药、溶剂残留、香料成分等。但是，GC-MS对于非挥发性、极性较强或热不稳定的物质适用性有限。此外，样品需要经过衍生化处理以增加挥发性，增加了检测时间和额外误差，且设备运行和维护成本较高，不适合中小型实验室的大规模普及应用。

2.3 液相色谱-质谱联用

液相色谱-质谱联用（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）技术结合了液相色谱的分离能力与质谱的高灵敏度和高分辨率，适用于复杂基质样品中多种极性化合物的检测。LC-MS可以提供目标物质的分子量、结构信息以及定量数据，其检测限可达到pg·mL-1级别。但是，在复杂样品中，基质成分可能抑制或增强质谱信号，导致定量不准确。此外，LC-MS设备昂贵，运行过程中需要高纯度溶剂、专用色谱柱等耗材，使用成本高昂；对检测人员的专业技能要求较高[3]。

2.4 电化学传感器

电化学传感器通过目标毒害物的氧化还原反应产生电信号，实现对毒害物浓度的定量分析。该技术因其高灵敏度和快速响应，常用于食品中重金属及部分有机污染物的检测。然而，电化学传感器对温度、pH值和溶液组成等环境参数高度敏感，在温度较高的环境中，电极的稳定性下降，导致信号波动。此外，电极材料容易老化或受到污染，尤其在检测复杂基质时，需频繁清洗或更换电极。针对某些非氧化还原反应活性的毒害物，电化学传感器的适用性较低。

3 改进策略

3.1 现场快检技术的改进策略

3.1.1 ELISA

ELISA的检测性能在很大程度上依赖于抗体的质量与反应环境的稳定性。通过基因工程技术对抗体的开发过程进行优化，可以缩短生产周期，降低生产成本，同时提升抗体的热稳定性和耐用性。针对奶制品和肉类等高复杂基质样品，可开发专用前处理试剂盒以高效去除脂肪、蛋白质等干扰物，减少假阳性和假阴性结果的发生。此外，可以设计多重ELISA检测平台，使其能够在一次检测中分析多种目标毒害物，进而提高检测效率。

3.1.2 CGI

CGI定量能力较弱，对复杂基质适应性不足，限制了其广泛应用。为此，引入光学读数仪等量化检测模块，可以在保留快速筛查优势的同时，实现目标毒害物的精确定量分析。为提高试剂的存储稳定性和环境适应性，还可对金纳米颗粒标记抗体的存储条件进行优化，如加入保护剂以增强试剂在高温、高湿条件下的活性和耐久性。此外，开发具备抗高水分和高盐分干扰能力的层析膜，可有效增强技术在复杂基质食品中的适应性。

3.1.3 生物传感器

生物传感器对环境因素的敏感性仍属于技术瓶颈[4]。为提升环境适应性，可以采用耐温耐湿性更高的材料制造生物识别元件，以确保传感器在不同环境条件下的稳定性。此外，通过集成环境监测模块，实现温度、pH值等关键条件的实时校准，可以显著降低外界环境对检测结果的干扰。为进一步提高传感器的检测性能，可使用纳米金、碳纳米管或石墨烯等材料，增强生物识别反应的灵敏度。

3.1.4 光谱分析

光谱分析技术对水分和基质干扰的敏感性需要通过升级校正算法来优化，如引入更强大的背景补偿算法，以减少水分、脂肪等对光谱信号的干扰。此外，为满足现场检测需求，可设计小型化、低成本的便携式光谱仪，通过降低设备复杂性和使用门槛，提高光谱分析技术的实用性。光谱技术可与化学传感器结合，实现对低浓度毒害物的高灵敏度检测[5]。

3.2 精准检测技术的改进策略

3.2.1 HPLC

HPLC复杂的样品前处理流程和较高的设备维护需求限制了其进一步发展。通过开发高效自动化样品前处理设备，可以显著缩短提取、净化等步骤的操作时间，提高分析效率。与此同时，引入更灵敏的紫外-可见光或荧光检测器，可进一步增强HPLC对痕量物质的检测能力，以满足对低浓度毒害物的高灵敏度检测需求。此外，采用自清洁色谱柱或抗污染填料，可有效延长色谱柱的使用寿命，减少维护频率并降低使用成本。

3.2.2 GC-MS

GC-MS技术的适用范围有限，且操作成本较高。通过优化衍生化试剂和程序，可拓宽GC-MS的检测范围，使其能够有效分析非挥发性或热不稳定物质，如某些极性农药或抗生素。此外，改进快速升温和冷却系统，将进一步缩短检测周期，提升检测效率，从而使其更好地适应高通量检测需求。为了降低设备成本，开发模块化设计的低成本GC-MS设备，将为中小型实验室提供可负担的解决方案。

3.2.3 LC-MS

LC-MS操作复杂，且存在基质效应，影响了其检测效率和准确性。开发专用净化技术，能够有效去除复杂基质中的干扰成分，减弱基质效应对检测结果的影响，从而提高检测的精确性。此外，优化离子化技术，如采用柔性离子化模式，可进一步提升LC-MS对复杂化合物的灵敏度，使其能够更好地处理高极性或不稳定物质。为增强操作的友好性，可设计简化的自动化分析流程，以降低对操作人员技能的依赖，提高检测的普适性。

3.2.4 电化学传感器

电化学传感器在快速、实时检测食品毒害物方面表现出色，但其耐用性和多功能性亟待提升。通过开发更稳定的电极材料，可以延长传感器的使用寿命并减少维护成本。此外，集成多通道传感器，实现对多个目标毒害物的同时检测，将显著提高检测效率，满足多样化检测的需求。为了增强信号处理能力，可以引入人工智能算法，以实现对电化学信号的实时分析。

4 结语

在食品毒害危险物检测中，现场快检技术虽然时效性高，但检测精度有限，部分方法使用时还需要复杂的前处理工作，且易受到复杂基质的影响。精准识别技术的精度较高，但相应的设备昂贵，使用过程中的技术操作要求较高，且适用性存在不足。基于此，本文提出优化操作步骤、引入新的技术、采用高性能材料等对策，以提高检测技术的精度和适用性。

参考文献

[1]张绪玲.基于数学模拟技术的现代食品检测研究：评《现代食品检测技术（第三版）》[J].食品安全质量检测学报，2023，14（8）：322.

[2]张静，马占玲，汪莹，等.食品中亚硫酸盐的毒性和检测方法综述[J].食品安全质量检测学报，2015（8）：

3211-3216.

[3]张帆，李忠海，王利兵，等.食品中氨基甲酸酯类农药残留的检测方法研究进展[J].中国食物与营养，2010（2）：64-67.

[4]盛兴欣.分子印迹电化学传感器的构建及其对食品有害物质的检测[D].岳阳：湖南理工学院，2023.

[5]李秀国，于莹滢，汤沂，等.表面增强拉曼散射技术在食品有害物质检测中的应用实践探讨[J].现代食品，2019（15）：190-192.