食品安全检测中分析化学技术的应用

食品安全检测工作主要是在国家标准的要求下对食品组成成分、有害成分进行综合分析与评价。在新时期中国式现代化改革过程中，食品科学、研发水平、开发技术等方面的快速发展，改变了食品的结构、组分及加工工艺。在这种食品行业发展状况下，食品管理部门、专业检测机构及生产企业应持续加强对分析化学技术的探究及推广应用，为食品的原料选材、加工、出厂、食用等保驾护航。

1.分析化学技术概述

1.1 基本内容

分析化学技术主要经历了三大发展阶段：第一阶段（20世纪20年代到30年代）以化学反应原理发现为主；第二阶段（20世纪40年代到60年代）强调仪器分析方法与分析技术应用；第三阶段（20世纪70年代至今）侧重分析化学技术与信息技术融合。分析化学的主要任务是鉴定物质化学构成，包括组分定性分析、组分相对含量定量分析、物质分子结构分析等。目前，分析化学技术包括化学分析法、仪器分析法两大类（如表1），具体应用时以应用原理、装置差异分为色谱检测技术、光谱检测技术、生物检测技术及其他检测技术。分析化学技术的操作中比较注重“量”与“信息”的概念，常用实验方法、综合方法开展分析，适用于农业、环境、工业、食品等领域。

1.2 主要特点

分析化学技术的主要特点表现在科学性、技术性、综合性三大方面。以科学性为例，每一类分析化学技术中均以科学理论为基础开发装置、设计方案，而且形成了相应范型（参看库恩《科学革命的结构》第一章对范型的分析）。以技术性为例，新时期分析化学技术在应用时根据我国提出的“并联式”发展方式突出了与传感器技术、大数据技术、数据挖掘技术、人工智能技术的融合，形成了以数据管理为核心的技术特点。以综合性为例，分析化学技术在应用前已建立“业务咨询—现场勘察—签订合同—样品采集—样品保存—样品运输—样品制备—测量—废液处理—出具报告”标准流程，各环节须配置人、机、材、技、法、环、钱、管等资源，综合性鲜明。

2.食品安全检测中应用分析化学技术的必要性

2.1 宏观层面

自统一大市场建成后，我国建立了国际市场与国内市场双循环体系。国内食品生产企业既要参与全球同行业竞争，又要进行产业升级优化。此时，竞争内容转移到了定价权与供应链方向。从前者看，企业需要通过加强食品安全检测为开发新产品、建立新标准、争夺定价权提供科学依据。从后者看，国家卫生健康委、市场监管总局根据《中华人民共和国食品安全法》联合发布了2023年第6号公告，涉及85项新食品安全国家标准和3项修改单，这对整个食品供应链产生了深远影响，食品安全检测内容相对增多并且越来越精细，包括茶叶、婴幼儿配方食品、食品接触用塑料。同时，对《化学分析方法验证通则》《食品添加剂β-胡萝卜素》《食品加工用菌种制剂》等相关标准进行了更新。在上述两种条件下，相关企业急需在食品安全检测中扩大分析化学技术的配置比例。

2.2 微观层面

现代食品生产包括传统生产模式和制定化生产模式。第一种以“产品开发设计—物料采购—生产加工—订单处理—市场营销—售后服务”为主，第二种采用“订单处理+物料采购+生产加工+售后服务”方案。两种生产模式中都要使用食品原料、添加剂并进行工业化处理，加之受原料生长环境污染、种植方式、工艺介质等多重因素影响，食品中不可避免地会存在化学危害成分，包括农药残留、兽药残留、重金属、添加剂等。食品中的这些成分如果超标，就会影响食用者的人体健康，甚至对其生命安全造成威胁。因此，食品企业要加强对分析化学技术的应用，提高食品安全检测中的有害成分检出率等。

3.食品安全检测中分析化学技术的应用分析

目前，食品安全检测中应用的分析化学技术种类较多，而且应用过程中的专业化、适配性有所提升。为了保证论述的清晰性，下面仅对色谱检测技术、光谱检测技术、生物检测技术中的应用情况进行分析。

3.1 色谱检测技术

色谱检测技术属于食品安全检测中常用的分析化学技术，主要包括气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法及与质谱法融合的色谱质谱联用法。例如，食品中的蛋白质对人体营养的摄入十分重要，理化特性体现在水合作用、高分子性质、氨基酸特性、显色反应等方面，含有丰富的C、O、N、H、S、P及多种微量元素，此时就可以使用高效液相色谱法进行检测。

该技术主要是在经典液相色谱法基础上应用，构成要素包括：流动相储液瓶；输液泵；进样器；色谱柱；检测器；记录仪等。技术优势集中表现在分离柱寿命长、分离效率高、分析时间短、进样量少、检测灵敏度高方面，不足之处是检测成本多、仪器维修费用高，以及对样品组成单位相似、分子极性相近及大小不同动物蛋白质组分的分离效果不佳。应用时，操作人员可利用流动相与固定相，通过专用设备完成样品组分分离并进行相应的检测，具体操作中通常根据溶于水、不溶于水，在2000分子量范围以上选择凝胶渗透色谱和凝胶过滤色谱、在2000分子量范围以下选择离子交换色谱、凝胶渗透色谱等对其蛋白质含量进行检测。液相色谱法应用示意图见图1。

3.2 光谱检测技术

光谱检测技术的种类较多，主要包括紫外光谱检测、原子吸收光检测、荧光检测等，在食品安全检测中多用于检测化学危害成分。例如，食品原料主要为种植作物，因此若土壤受到工业污水、废水、固体垃圾等排放因素影响，土壤中的重金属就会转移到原料中，进而转移到食物中。其中，不排除砷、铅含量超标的问题。此时，企业可选择AFS-2201型荧光光谱仪对食品样品中的含铅量、砷量进行检测。从以往的实践验看，该设备简单易操作、检测精度较高，能够达到0.3ug/L的铅含量检测限度，并且砷含量的检测回收率均值达到了95%以上。但是，它的检测范围在1-500ug/L之间。但该设备在食品中含有稀有金属时适用性受限，而在这种情况下可配合原子吸收光检测技术进行相应检测。再如，若食品中含有一定量的铜、铁离子，此时就可选择分光光度计进行定量分析。具体而言，紫外-可见光吸收光谱范围在200-760nm之间。分光光度计可以基于电磁辐射生成光谱并对食品进行检测。操作人员可根据上述原理选择双波长光、三波长波、导数分光方案等，应用分光光度计完成食物中的铜、铁等离子的测量。

3.3 生物检测技术

与前两种技术相比，生物检测技术的出现较晚，但是发展速度非常快，其中的PCR技术、生物酶技术、生物芯片技术、免疫技术在食品安全检测领域已获得大量研究及推广应用。例如，PCR技术主要是通过对特定DNA片段分子进行放大扩增检测完成结构组分分析；生物酶技术则将重点放在对食品组分结构与有害物质的检测方面；生物芯片技术与免疫技术往往通常联合运用方式广泛应用于残余农药、转基因等检测方面。从近几年的应用经验看，上述生物检测技术的应用，既能满足食品有害微生物、农药残留、兽药残留、微生物含量及成分品质检测，也适用于新时期食品种类增多、加工工艺变化、食品检测类别细化后的检测。

例如，食品中的铜绿假单胞菌生物含量极低，采用常规检测技术检出率低、精准性较差。在这种前提下，检测机构可以在25μL反应体系下，选择PCR技术利用分光光度计、超低温离心机、荧光定量PRC仪器综合应用方案完成对其含量的精准检出。相关要素如表2所示。

再如食品检测中的农药残留、兽药残留已成为新时期食品安全检测中的重点之一，尤其在食品安全领域发布的2023年第6号公告进一步细化了其中的组分检测、有害成分检测标准。但是，我们并不能寄希望于在农业种植中从根本上解决病虫害问题，因为目前使用农药进行病虫害防治仍居于主流。在这种现状下，相关单位可以引入生产检测技术中的生物传感器、酶联免疫技术联合方案进行相关农产品的监测与检测。例如，蔬菜、瓜果、粮食等作物生长于田间地头，为了确保其安全性，可以在上述方案下先将生物传感器设置到检测对象所在的土壤环境之中，然后通过它采集杀虫剂内的成分数据，再利用酶联免疫技术对其中采集到的人造酶组分做进一步分析。从以往的残余农药的检测经情况下，当检测环境温度在40℃以内时，应用该方案可以精准实现对杀虫剂中的水解酶、硝肖基酚、二乙基酚等成分含量的快速检测，时间约在4min左右，极限值可达到10-7mol。

3.4 酶联免疫技术

我国正在从传统食品加工向智能食品加工方向转型，通过应用大量数字技术与先进设备，食品生产率获得了大幅提升。但是，受统一大市场竞争环境变化、消费侧需求不足等因素影响，市场容易出现食品供给与食品需求之间不均衡的情况。当出现生产过剩的情况时，食品储存时间较长，容易出现腐坏现象。此时，商家若随意使用打码机更改生产日期，售卖过期食品，不仅会造成市场混乱，还会引发食品安全问题。在这种前提下，监管机构需要加强对食品腐败菌、远病菌的检测，预防食品中出现有害微生物。以发酵加工类食品为例，若存储环境、存储方式、存储时间不符合规定，就会发生变质并含有有害微生物。此时，检测机构可借助上述生物技术中的一种或借助联合应用方案，完成对此类食品中的有害微生物的检测。其中，使用酶联免疫技术既能够保障检测范围的全面性，也可以提高检测效率，一般可在2-3天出结果并达到99.7%以上的检出率。

结束语

分析化学技术内容丰富、特点鲜明，在新时期的食品安全检测中应用该技术既可满足实际检测需求，也能提高检测效率、增强检测质量。建议实践主体在应用期间，一方面应加强对不同种类的分析化学技术分析，尽可能地选择适配性较高的技术；另一方面要在操作过程中严格遵循标准化操作流程，确保应用效果良好。尤其在当前阶段，不同技术的融合应用有所增多，相关主体应根据其应用趋势，做好相关人员知识结构、专业技能、职能素养的专项培训，为其实践赋能。