食品及农产品中有害物质快速检测技术的应用

摘 要：食品及农产品中有害物质的检测直接关系到公共健康和食品安全。随着全球农业生产方式的多样化与工业化，农药残留、重金属、真菌毒素等有害物质的监控变得十分关键。本文综述当前食品及农产品中有害物质的主要检测技术，重点分析了免疫分析技术、光谱分析技术、生物传感器技术及色谱技术的应用优势。同时，详细讨论各种技术的原理与检测流程，全面评估了这些技术在实际检测中的有效性与局限性，旨在为未来食品安全检测技术的发展提供参考和指导。

关键词：食品安全；有害物质；快速检测技术；农药残留

Application of Rapid Detection Technology for Harmful Substances in Food and Agricultural Products

CAO Liping， QI Xicang， XIE Songhui， ZHAO Ran， NIU Zhonglin

（Shandong Tianheng Testing Co.， Ltd.， Heze 274000， China）

Abstract： The detection of harmful substances in food and agricultural products is directly related to public health and food safety. With the diversification and industrialization of agricultural production methods around the world， the monitoring of harmful substances such as pesticide residues， heavy metals， and mycotoxins has become very critical. This article reviews the main detection technologies for harmful substances in food and agricultural products， focusing on the application advantages of immunoassay technology， spectral analysis technology， biosensor technology， and chromatography technology. At the same time， the principles and detection processes of various technologies are discussed in detail， and the effectiveness and limitations of these technologies in actual detection are comprehensively evaluated， aiming to provide reference and guidance for the development of future food safety detection technology.

Keywords： food safety; harmful substances; rapid detection technology; pesticide residue

随着全球人口的持续增长和农业生产方式的不断变化，食品及农产品中的有害物质污染问题日益严峻。农药残留、重金属污染、真菌毒素及兽药残留等有害物质，直接影响食品安全，威胁消费者健康。传统检测方法存在周期长、成本高、操作复杂等问题，难以满足快速检测和大规模筛查的需求。近年来，随着科学技术的进步，各类快速检测技术应运而生，为食品安全监管提供了新的解决方案。这些技术能够实现现场检测和实时反馈，提高了检测效率，广泛应用于农业生产、食品加工和市场监管等领域。随着检测技术的不断创新和完善，食品及农产品中有害物质的快速检测能力不断提升。本研究旨在探讨当前主要的快速检测技术，评估其应用前景，并为未来技术的发展方向提供参考。

1 食品及农产品中有害物质概述

食品及农产品中的有害物质主要包含农药残留、重金属污染、兽药残留及真菌毒素等。这些物质对人体健康构成严重威胁，长期摄入可引起慢性中毒、致癌、致畸等健康问题[1]。农药残留是指农业生产中使用的农药在作物中残留的物质。不同种类的农药对人体的毒性不同，部分农药具有强烈的神经毒性、内分泌干扰作用。重金属污染则主要来源于土壤污染和农田灌溉水源，常见的有铅、砷、汞、镉等。重金属能够利用食物链累积，影响肝脏、肾脏及神经系统功能。兽药残留一般存在于动物源性食品中，会对肝肾功能产生损害，严重者可能致癌。真菌毒素则是农产品在不良存储条件下由真菌产生的毒素，黄曲霉毒素尤为常见，其致癌性和致肝毒性极强。食品及农产品中有害物质影响食品的安全性，还可能引起突发的食品安全事件，危害公共健康。

2 食品及农产品中有害物质快速检测技术的优势

食品及农产品中有害物质快速检测技术具备众多优势，主要体现在高灵敏度、操作便捷、检测效率高和适用范围广等方面。①高灵敏度。快速检测技术能够在低浓度下准确检测出有害物质，这一特性对食品安全检测尤为关键。该技术能够确保即使是微量的农药残留或重金属污染也能被及时发现，从而防止对消费者健康产生潜在危害。灵敏度的提高源于先进的检测原理和技术，如免疫分析法和生物传感器等，能够利用分子识别反应实现高效检测[2]。②操作便捷。传统检测方法通常需要专业的实验室设备和烦琐的前处理过程，而快速检测技术能够在现场快速完成检测，极大提高了食品安全监管的时效性。利用便携式检测仪器，监管人员和生产企业可以在农田、市场或加工环节直接进行检测，及时排查潜在的安全风险。③检测效率高。传统实验室检测往往需要数小时或数天才能获得结果，而快速检测技术通常可在数分钟内给出反馈，适应高频次、大规模的监测需求。④适用范围广。快速检测技术能够针对不同类别的有害物质进行精准检测，满足不同食品和农产品的安全检测需求，支持多样化的食品安全管理和质量控制体系。

3 食品及农产品中有害物质快速检测技术的应用

3.1 免疫分析技术

免疫分析技术利用抗原与抗体的特异性结合原理进行食品及农产品中有害物质的检测，具有高灵敏度和高选择性，为食品安全监管提供了高效、便捷的工具，推动了食品安全监控体系的创新和发展。常见的免疫分析方法涵盖酶联免疫吸附试验（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）和免疫层析法。ELISA作为一种典型的免疫分析方法，利用抗体与抗原反应形成复合物，利用酶标记物产生的可检测信号进行定量分析。在检测过程中，样品中待测物质与固相载体上的抗体结合，形成抗原-抗体复合物，然后加入酶标记的二抗与复合物结合，利用酶催化反应生成显色产物，反应的强度与待测物的浓度成正比。ELISA方法的优点在于其操作简便、成本较低、检测时间短，能够在现场完成快速筛查。ELISA已成为检测水稻、蔬菜中多种农药残留的标准方法，并得到国内外相关食品安全检测机构的认可。

免疫层析法是一种更为便捷的免疫分析技术，常见于快速检测卡中[3]。该方法利用抗体与有害物质之间的特异性结合反应，样品经过流动相向检测区域迁移，形成可视化结果。应用于农药残留、兽药残留等检测时，样品被加入测试卡的样本孔中，若存在目标物质，试纸上的测试线就会显现出不同颜色的标记，指示该物质的存在与浓度。此方法广泛应用于农业生产现场、食品企业、市场等环境中，能够提供即时反馈，简化了实验室检测的复杂流程。免疫分析技术在食品安全领域的应用实践中，已被多次验证其在农药、兽药残留等有害物质检测中的有效性。

3.2 光谱分析技术

光谱分析技术的应用提高了检测速度，还减少了对操作人员专业技能的依赖，使得食品安全监管和质量控制工作更加便捷高效。光谱分析技术主要包含近红外光谱（Near-Infrared Spectroscopy，NIR）和傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）两种类型。其优势在于无须复杂的样品前处理，能够在较短时间内完成多种有害物质的检测。近红外光谱技术利用物质对近红外光的吸收特性进行分析，能够快速检测农药残留、重金属等污染物。检测过程中，食品样品被置于近红外光源下，经过散射后，利用光谱仪获取样品的反射光谱数据。数据分析采用特征吸收峰与已知的标准数据进行比对，识别出农药、重金属等污染物的浓度。

傅里叶变换红外光谱则是通过分析物质对红外光的吸收，得到样品的特征光谱图。该技术常用于检测食品中的人工添加剂、脂肪酸成分、真菌毒素等有害物质。在实际应用中，FTIR技术能够快速对样品进行扫描，获取其红外光谱图并对比数据库识别其中的有害物质成分。由于FTIR技术具有高效的多组分分析能力，能够在一次检测中同时识别多种物质，避免了传统方法的单一性。

3.3 生物传感器技术

生物传感器将生物识别元件与物理信号转换装置相结合，能够迅速、精确地检测农产品中的农药残留及其他污染物。常见的生物传感器类型包括电化学传感器、光学传感器和质量传感器等，每种传感器在检测流程中都有独特的应用。电化学传感器因其高灵敏度和低成本，在食品安全领域得到广泛应用。其工作原理基于待测物质与抗体、酶或DNA等传感器表面生物识别元件结合后，产生的电化学信号变化。例如，农药残留的电化学检测通常涉及将样品直接与传感器表面的抗体或酶反应，生成可量化的电流或电压变化。该方法适用于大部分农药类物质，能够实现现场快速检测。以有机磷农药为例，电化学传感器通过捕获农药分子并转化成电流信号，能够实现检测限低至ppb级别的检测，且无须复杂的前处理，便于在田间或加工环节实时监测。

光学传感器则利用样品中有害物质对光的特定吸收或散射特性进行定量分析[4]。该技术在真菌毒素检测中尤为有效，黄曲霉毒素等有害物质常采用荧光光学传感器进行识别。当待测毒素与传感器表面的抗体结合时，发生荧光信号的变化，传感器记录该变化并转化为浓度数据。光学传感器具有无须接触样品的优势，可减少交叉污染风险，广泛应用于粮食和油料作物的毒素检测。

质量传感器利用待测物质的质量变化进行检测，在农产品中的应用尚处于发展阶段，主要用于重金属等污染物的监测。生物传感器技术的核心优势在于其高效、快速、便捷的检测流程，适用于大规模生产线，也能满足现场检测的需求，尤其适合应急响应与实时监测，可有效保障食品安全。

3.4 色谱技术

气相色谱（Gas Chromatography，GC）和高效液相色谱（High-Performance Liquid Chromatography，HPLC）等色谱技术在食品及农产品有害物质检测中具有广泛的应用，能够快速、精确地分析复杂样品中的多种污染物。色谱技术的最大优势是其高通量，能够同时处理大量样品，适应大规模食品监测需求，已成为食品质量安全检测的核心手段。该技术可分离和定量分析样品中的目标物质，提供可靠的检测结果，特别适用于农药残留、重金属、添加剂及其他化学污染物的检测。气相色谱技术广泛应用于农药残留、溶剂等挥发性有机物的检测。其工作原理是使样品在气相载体中分离，利用不同化合物对固定相的亲和力差异，使目标物质在色谱柱内得到有效分离。在实际应用中，样品先经过提取、净化等预处理，然后注入气相色谱仪，分析数据时采用峰值与已知标准物质的对比来确定其种类与浓度。以蔬菜和水果中农药残留的检测为例，气相色谱能够在数十分钟内高效完成多种农药的定性定量分析，且灵敏度可达到ppb级，适用于日常监管和快速筛查。

高效液相色谱则主要用于检测非挥发性物质，如某些农药、兽药和食品添加剂。HPLC采用液体流动相携带样品经过色谱柱，利用柱内填料的不同亲和力将样品中的成分分离。此技术具有高分辨率和良好的重复性，广泛用于农药残留、重金属污染物及环境污染物的检测[5]。在实际操作中，样品经固相萃取等预处理后，注入液相色谱仪，利用紫外检测器、荧光检测器等检测器对分离后的组分进行定量分析。以水产品中的兽药残留为例，HPLC可以精确分析硝基呋喃、喹诺酮等兽药成分，提供可靠的安全评估。

4 结语

食品及农产品中的有害物质对公众健康构成严重威胁，快速检测技术为其安全性监控提供了高效的解决方案。免疫分析、光谱分析、生物传感器与色谱技术在实际应用中已显著提高了检测速度、精确度和灵敏度。未来，随着技术的进一步发展和创新，食品安全检测将更加智能化、自动化，为保障食品质量提供更有力的技术支持。

参考文献

[1]黄平.食品检测技术在农产品质量检测中的应用探讨[J].食品安全导刊，2024（34）：146-148.

[2]孙立强.检验检测能力建设促进农产品食品安全保障水平提高的实践与思考[C]//2024精益数字化创新大会平行专场会议：冶金工业专场会议论文集（上册）.天津：冶金工业教育资源开发中心，2024：217-219.

[3]刘正富，周俊，孙东红，等.论食品安全检测技术在磺胺类药物残留检测中的应用[J].中国标准化，2024（15）：235-237.

[4]周茜，方林芳，李凤霞，等.水产品中副溶血弧菌、溶藻弧菌和霍乱弧菌三重PCR检测方法的建立[J].中国食品添加剂，2024，35（4）：262-270.

[5]赵红磊，杨丽蓉，赵红艳，等.食品安全抽检数据常见问题分析及对策研究[J].食品与机械，2024，40（1）：68-72.

作者简介：曹丽萍（1992—），女，山东菏泽人，本科，助理工程师。研究方向：检验检测、环境监测、环境工程。