食品安全快速检测技术研究

作者: 范秋佳 邓蕊

作者简介:范秋佳(1984—),男,河北唐山人,硕士,工程师。研究方向:食品安全。

摘 要:随着经济社会的快速发展,食品安全日益成为媒体和大众关注的焦点。本文简要概述食品快检技术发展背景及应用现状,探讨微生物快检技术、免疫分析检测法、理化反应技术,以及色谱、波谱分析技术等在食品检测中的应用,并对食品快检技术的发展前景进行展望。

关键词:食品检验;快速检测技术;应用方法;微生物

Research on Fast Food Safety Detection Technology

FAN Qiujia, DENG Rui

(Market Supervision Administration of Tangshan Municipality, Tangshan 063000, China)

Abstract: With the rapid development of the economy and society, food safety has increasingly become a focus of media and public attention. This article provides a brief overview of the development background and current application status of food rapid detection technology. It explores the applications of microbial rapid detection technology, immunoassay detection method, physicochemical reaction technology, chromatography, spectral analysis technology, etc. in food detection, and looks forward to the development prospects of food rapid detection technology.

Keywords: inspection technology of food; rapid inspection technology; application methods; microorganism

在经济高速发展的当下,人们对食品安全有了更高的要求,食品安全已成为媒体和大众关注的焦点。现阶段我国食品安全风险主要来源:微生物污染,如细菌(沙门氏菌、大肠杆菌等)、病毒(诺如病毒等)、真菌(如霉菌等)及其产生的毒素;化学污染,包括农药残留、兽药残留、重金属超标(如铅、镉等);食品添加剂滥用(如超范围、超剂量使用食品添加剂);环境污染,水、土壤、空气等环境的污染可能会间接影响食品安全[1-2]。面对纷繁复杂的食品安全形势,便捷、高效、快速的食品安全检测技术应运而生,为确保食品安全提供了技术支撑。

1 食品安全快速检测

食品安全快速检测是指利用简便、快捷的分析技术和手段,对食品中的有害物质、污染物、营养成分等进行快速检测的方法。食品安全快速检测技术(以下简称快检技术)具有检测速度快、操作简便、成本相对较低等特点,能在较短时间内(几分钟到几小时)得出检测结果,不需要复杂的仪器设备,且无须经过烦琐的样品前处理过程。常用的食品安全快速检验技术有薄层层析色谱法、ATP荧光检测法、比色分析法、聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)、免疫分析法以及波谱分析技术等。这些快速检测方法可以应用在现场或基层检测中,如农贸市场、食品生产企业、监管部门现场抽检等,能及时发现食品安全问题,保障公众的食品安全。

2 食品安全检验中常用的快检技术

2.1 薄层层析色谱法

薄层层析色谱是将固定相均匀地涂敷在玻璃板、铝箔等载体上形成平面薄层,将样品点在薄层的一端,以适当的展开剂在薄层上进行展开。由于不同物质在固定相和展开剂中的分配系数和迁移速率不同,形成彼此分离的斑点。通过对这些斑点的位置、形状、颜色等进行观察和分析,可以实现对样品中各组分的定性和定量分析。该方法对小分子有机物(如农药、食品添加剂)的检测有很好的效果,但因其对生物大分子,如蛋白质、多肽的分离和鉴定效果不甚理想,在食品安全快检技术的发展应用中受到了制约。

2.2 基于细菌计数法的微生物检测技术

基于细菌计数法的微生物检测技术是一类重要的技术手段,常见的计数法有固相细胞计数法(Solid Phase Cytometry,SPC)和流式细胞计数法(Flow Cytometry,FC)。其中,SPC能够快速且有效地检测单细胞细菌,该方法利用特定的技术或设备,能够在较短时间内对样品中的单细胞细菌进行计数,从而实现对食品微生物的快速检测。FC是一种利用流式细胞仪进行快速测量、分析和分选的技术。它基于细胞在一个线性流动通道中通过激光束时,根据激光与细胞产生的散射光信号和荧光信号,对细胞进行定量、定性及分类。流式细胞计数方法在生物学、医学、食品安全等领域具有广泛的应用价值。

2.3 免疫分析检测法

免疫分析检测法是一类基于抗原与抗体特异性结合反应的检测方法。该方法的基本原理是通过标记抗原或抗体,使其在与待测物质反应时产生可检测的信号,从而实现对目标物质的定量或定性分析。常见的免疫检测法包括酶联免疫吸附法、免疫荧光法、胶体金免疫层析法等。

2.3.1 酶联免疫吸附法

自20世纪70年代酶联免疫吸附(Enzyme Linked Immunosorbent Assay,ELISA)技术诞生起,因其具备简单快捷、特异性高、敏感性强等优点,便被广泛运用在大量样本的筛检工作中,成为食品安全检验领域应用极为广泛的方法之一。酶联免疫吸附法属于一种固相免疫分析手段,首先将抗原包被于固相载体上,随后抗体与抗原特异性结合后会被固定在固相载体上,加入底物显色后,依据显色反应的深浅实现对待测物的定性、定量分析。ELISA快检技术具有较高的特异性,能准确识别目标物质,降低假阳性结果的发生概率。此外,该技术还具有较高的灵敏度,可以检测到微量的目标物,且操作简单,不需要复杂的仪器设备和专业技能,成本相对较低,适合大规模应用。

2.3.2 胶体金免疫层析技术

胶体金免疫层析技术(Colloidal Gold Immunoch-

romatography Assay,CGIA),又称为纳米金免疫层析法,是以胶体金为显色媒介,利用免疫学中抗原抗体能够特异性结合的原理,在层析过程中完成这一反应,从而完成检测。胶体金是由氯金酸水溶液在还原剂的作用下,聚合成特定大小的金颗粒,这些颗粒依靠静电作用形成一种稳固的胶体状态,也被称为金溶胶。其有着高电子密度、介电特性以及催化作用,能够和众多生物大分子进行结合,并且不会对其生物活性造成影响。免疫胶体金标记技术是将胶体金当作示踪标志物,借助胶体金在碱性环境中带有负电荷的特性,和蛋白质分子的正电荷基团凭借静电吸引从而形成稳固的结合,这种结合对于所标记蛋白质的生物活性并不会产生影响。胶体金免疫层析技术具有高特异性、高灵敏度及操作简便的特点,可用于食品中农药残留、重金属污染、添加剂超标等的检测。

2.4 PCR技术

聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)是一种分子生物学技术,可看作是生物体外的特殊DNA复制。该技术依赖于DNA的热稳定性和半保留复制原理,通过重复的温度循环实现目标DNA的指数级增长。每个循环包括3个主要步骤:变性(将双链DNA加热分离成单链)、退火(冷却让引物结合到目标DNA上)、延伸(在DNA聚合酶作用下合成新的DNA链)。经过多个循环后,可以产生数百万至数十亿份的目标DNA拷贝。与传统微生物检测技术相比,PCR技术检测灵敏度高,能够检测出极微量的目标微生物;特异性高,可以准确识别特定的微生物;检测速度快,能在较短时间内得出结果[3]。目前,PCR快检技术在食源性致病菌(如沙门氏菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌等)的检测方面表现出巨大的应用优势。

2.5 ATP生物荧光检测法

三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate,ATP)是一种高能磷酸化合物。在细胞中,它与二磷酸腺苷(Adenosine Diphosphate,ADP)的相互转化可实现贮能和放能。生物学发光检测法使用荧光虫素和荧光虫素酶可使ATP释放出能量产生磷光,光的强度就代表ATP的量,从而推断出菌落总数。目前,ATP生物荧光测定技术已被广泛应用在食品安全监测、医疗卫生环境评估、药品生产质量控制以及公共卫生事件响应等多个领域。在食品安全监测中,该技术可用于食品餐饮具、厨房设备和表面微生物污染状况的检测,能有效确保食品卫生安全。

2.6 比色分析法

比色分析法的原理是以生成有色化合物的显色反应为基础,利用有色物质溶液的颜色与其浓度的比例关系(朗伯-比尔定律),凭借目测或者运用分光光度计测量有色化合物溶液的颜色深浅程度,从而判断待测物的浓度。采用比色法的化学反应必须具有专一性和灵敏性的特点,反应所生成的有色化合物保持恒定,生成产物与显色剂有明显的颜色

差异。

目前,基于比色分析法的快检试剂盒有亚硝酸盐、二氧化硫、吊白块、甲醛等,其原理均是待测物与显色剂发生化学反应生成特定颜色溶液,通过目测法比较待测溶液和标准溶液的颜色深浅差异,确定待测物的浓度。与传统检测方法相比,该方法具有对操作人员专业基础要求低、便于携带、可快速读取检验结果等优点,适用于食品安全现场执法和重大活动餐饮保障工作[4]。

2.7 波谱分析技术

波谱分析技术是利用特定波长或频率范围的电磁辐射照射样品,物质会对这些辐射产生吸收、散射或发射等响应。这些响应与物质的分子结构、原子组成等密切相关,通过对这些响应信号的分析和解读,可以获取关于物质的成分、结构、化学状态等信息。波谱分析技术凭借其独特优势,已成为食品快速检测的有力工具。目前,在食品快速检测领域应用较为广泛的波谱技术主要为红外光谱技术。红外光谱技术可用于检测和鉴别食品中的添加剂、污染物和有害物质。例如,可通过红外光谱技术对食品中农药残留、重金属等成分进行分析,进而判断其含量和种类是否符合食品安全标准[5]。近红外光谱技术能在短时间内对食品的基本成分进行无损分析,如快速判断粮食作物中的水分、蛋白质含量是否达标,检测水果中的糖分含量等。

2.8 微流控芯片技术

微流控芯片又称生物芯片,微流控技术可以把常规生化分析中的采样、稀释、加试剂、反应、分离和检测等整个实验过程与功能集成在一块小小的硅基、金属等固相材质上,形成一种包括多种微纳米管道和多个微纳米体积的反应腔体的微型芯片,让可控流体贯穿于整个系统中,从而实现常规生化实验室的各项功能,为即时诊断、环境保护、食品安全等应用领域服务。

微流控芯片技术具有精准、高通量、仪器小型化、样本用量小以及试剂消耗少等优点。但是,该技术在食品检验领域的应用面临着核心技术规范和标准不完善、生产成本较高、人才缺乏等问题。通过科学研究和技术创新,相信未来微流控芯片技术将进一步发展。

3 结语

与传统检验方法相比,食品安全快检技术具有检测速度快、准确度高、操作简便和适应性强等优点。这些优点使得食品安全快检技术在食品安全监管中发挥着越来越重要的作用,为保障食品安全提供了有力支持。在食品生产企业,食品快检技术可以用于原材料的验收和产品的出厂检验,确保产品质量;在市场监管部门,食品快检技术能够满足大规模的样品抽检,有效震慑不法行为。然而,食品安全快速检验技术也存在一定的不足,对于某些复杂的食品基质的检测准确性有待提高。随着科技的不断进步,这些技术正在不断改进和发展。

参考文献

[1]霍建宇,卢天齐,安立华.药品快检技术在药品监管中的应用探究[J].首都医药,2012,19(4):17-18.

[2]王韦达,杨睿,郑彦婕,等.国内外食品快速检测方法评价技术研究[J].食品与药品,2024,26(1):96.

[3]石思文.浅析PCR技术在食品微生物检测中的应用[J].中国食品工业,2023(22):72-74.

[4]张素霞.食品安全快速检测技术研究[J].中国食物与营养,2008,14(2):12-15.

[5]孟欣,温福田,赵海鑫.食品检测实验室内部质量控制技术[J].食品安全质量检测学报,2019,10(22):7819-7821.

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