食品分析及安全检测关键技术研究_李月娟

专论与综述

中国酿造

2012年第31卷第12期

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食品分析及安全检测关键技术研究

李月娟，吴霞明，王君，刘

静

（甘肃省食品质量监督检验研究中心，甘肃兰州730000）

摘要：近年来食品安全问题受到了人们的广泛关注，需要对食品分析及安全检测关键技术展开研究。该文介绍了食品安全的概念、

特点、来源以及分析的预处理方法，综述了转基因食品检测法、色谱-质谱法、酶联免疫分析法、光谱分析法、生物传感器法和生物芯片等在食品分析及安全检测中的应用，分析了国外相关领域的研究热点，并给出未来的发展方向和解决方法，强调了食品安全分析及检测在食品安全问题中的重要性。关键词：食品分析；食品安全检测；关键技术中图分类号：TS201.6；TS207.3

文献标识码：A

文章编号：0254-5071（2012）12-0013-05

Theresearchofkeytechnologyonfoodanalysisandsecuritydetection

LIYuejuan,WUXiaming,WANGJun,LIUJing

(FoodQualitySupervisionandInspectionCenterofGansuProvince,Lanzhou730000,China)

Abstract:Inrecentyears,it'smoreandmoreconcernedaboutthefoodsecurityproblem.Researchonkeytechnologyonfoodanalysisandsecuritydetectionisbecomenecessary.Thispaperintroducestheconcept,characteristicsandresourcesoffoodsecurity,andpre-teatmentmethodforanalysisisalsodemonstrated.Detectionmethods,suchasoftransgenosisfooddetection,chromatography-massspectrometry,ELISA,spectroscopyanalysis,biosensorandbio-chipmethod,andhotresearchareasaresummarizedinthepaper.Theprospectoffuturedevelopmentandsolutionmethodsispro-posedandtheimportanceonthefoodanalysisandsecuritydetectionisalsoidentified.

Keywords:foodanalysis;foodsecuritydetection;keytechnology

食品安全是一个遍及全球的公共卫生问题，不仅直接关系人类的健康生存，还是关系到国计民生、建设和谐社会的大事。进入21世纪以来，随着中国食品工业高速发展，人们对食品的质量要求越来越高。而每年两会期间不断增加的有关“食品安全”的提案，也反映了社会各界对食品安全的高度关注。我国政府也越来越重视食品安全问题，2009年颁布了《中华人民共和国食品安全法》，2010年成立了第一届食品安全国家标准审评委员会，不断完善《食品安全法》的配套法规，努力健全食品安全标准体系。从2009年开始，每年举办中国食品安全论坛，开展食品安全宣传周系列活动，并于2011年成功举办了国际食品安全论坛，不断加强与先进国家在食品安全领域的学习、交流与合作。但是就我国食品安全的现状来看，人们对新的食品安全的认知还远远不够，如消费者对食品营养卫生知识的贫乏，生产者为追求利益，不惜违反食品安全法，食品安全监管力度不够等导致了一些食品安全事故的发生。而食品分析及安全检测技术的水平也是影响我国食品安全现状的另一原因[1]。因此，积极采用科学的方法手段来解决食品安全问题，成为食品科技和学术产业界及国家相关食品卫生监督管理部门共同的职责。

传统的食品分析及安全检测主要依靠化学分析与仪器分析，大多以实验室为依托，容易受到检测周期长、检测样本有限，检测工作量大，检测成本和费用高等影响，无法

收稿日期：2012-08-22

将食品现对食品的安全状况进行及时有效的监控。因此，场快速检测与传统食品分析及安全检测方法相结合，既能满足特定场合及食品的快速检测需求，又能充分发挥实验室设备的优势，形成一套完整的食品分析及安全检测方法[2-3]。

本文首先给出了食品安全的概念、特点及来源，指出食品分析及安全检测在食品安全中的重要性；其次介绍了食品分析及安全检测的预处理方法，由于微波消解法具有加热速度快且均匀、消解时间短等特点，已被广泛应用在食品分析行业，综述了转基因食品检测法，色谱-质谱法，酶联免疫分析法，光谱分析法，生物传感器法；生物芯片等在食品分析及安全检测中的应用；最后，结合实际展望了食品分析及安全检测的发展趋势，给出了相应的解决方法。

1食品安全的概念、特点及来源1.1食品安全的概念

国际食品卫生法典委员会（CAC）对食品安全的定义是：消费者在摄入食品时，食品中不含有害物质，不存在引起急性中毒、不良反应或潜在疾病的危险性。《中华人民共和国食品安全法》中对食品安全的定义是：指食品无毒、无害，符合应当有的营养要求，对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。食品安全一般理解为食品的生产、加工、包装、储藏、运输、销售和消费等活动中符合强制

作者简介：李月娟（1965-），女，高级工程师，研究方向为食品卫生及检测方法等方面的研究。

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性标准和要求，不存在可能危害人体健康的有毒、有害物主质，以及导致消费者病亡或者危及消费者后代的隐患[4]，要包括食品供应总量的安全、食品供应质量的安全和食品卫生的安全。

1.2食品安全问题的特点

从近年来发生的食品安全事故来看，结合我中心对食品进行抽检的统计结果，食品安全问题总体呈现如下特点：（1）涉及范围越来越大，几乎已经覆盖了人们日常饮）危害程度越来越深，从最初的致病、致食的方方面面；（2毒到当前的致残、致死，从最早停留在食品表面的危害到现在隐藏在食品内部的危害；（3）导致食品安全事故的原因越来越复杂，有一些致病源找不到合适的检测方法和相应的检测标准，带来了巨大的隐患。1.3食品安全问题的来源

食品安全问题屡禁不止的原因也是多方面的：（1）从食品监管角度来看，食品安全法律法规不够健全，食品安监管乏力，食品安全标准设置不合全监督部门职能不清、

理、技术含量低，未与国际标准接轨及不适应市场化运作，部分重要产品标准短缺。尽管我国已于2009年颁布了《食，但是从配套法律法规和职能划分到食品安全品安全法》

的标准细化制定，都还有很长的路要走[5-6]；（2）从食品生加工角度来看，食品源头污染较为严重，主要包括：微产、

生物污染，化学污染，滥用抗生素和饲料添加剂以及使用非食品级的加工食品，包括增白剂、保鲜剂、食用色素等添加剂[7]；（3）从食品流通和经营角度来看，存在经营不规范等问题：在食品流通中，大多缺乏必要的冷藏、保鲜设施；部分食品经营者缺乏起码的行业诚信和社会公众道德底线，在农村市场、城乡结合部及校园周边出售“三无”食品和假冒伪劣食品，加剧了食品安全问题的频发；（4）食品加工工艺和材料的不断创新给食品安全带来了前所未有的新问题。

2食品分析及安全检测关键技术

在研究食品安全分析及检测关键技术之前，还有以下两点需要引起特别注意：（1）食品原料质量的控制。一方面，伴随经济发展和生活水平的提高，吃的健康是人们越来越关注的话题，绿色食品、无公害食品和有机食品逐渐成为人们追求的目标。另一方面，转基因食物的出现，也为消费者带来了一定程度的潜在危害：损害人体免疫系引发人体对药物的抗性、对环境和生态系统有害等，现统、

已引起各国政府和国际组织的高度重视[8]。（2）食品包装材料的控制。食品包装材料是指用于制造食品（食品添加剂）包装容器和构成产品包装的材料总称，也称为间接食品添加剂[9]。几乎所有的商品都离不开包装，食品包装的安全问题就是包装材料能否防止食品污染，以保障人们身心健康，增强人们体质的问题，保证包装材料（涂料、油

墨等）不向食品释放有害物质，且不与食品中的成分起化学反应等。

随着科学技术的进步，食品行业开发出许多自动化程度和精度都很高的安全检测仪器，这不仅缩短了检测时间，减少了人为误差，而且大大提高了食品安全检测的灵敏度和准确度。我国在食品分析及安全检测理论研究和实际应用方面取得了迅速发展，检测日益趋向于高技术化、系列化、速测化，以色谱、质谱和光谱技术与生物技术为代表的现代检测技术和手段也已越来越多地应用于食品分析及安全检测中。

2.1食品分析及安全检测预处理方法

样品的前处理是准确测定食品样品中的微量或痕量元素的关键，因为前处理直接影响分析结果的精密度和准确度。现代食品安全检测技术预处理方法，主要包括快速溶剂提取、固相萃取、支撑液膜萃取[10]、超临界萃取，高免疫亲和层析和微波消解（辅助萃取）法[12]温水萃取[11]，

等。其能够对食品中很多痕量级成分进行提取、纯化，与传统方法相比，对微量、痕量成分提取更加简化和快速，实现了样品提取自动化。

其中，以样品处理为中心的微波消解法结合了高温均匀、无消解和微波快速加热双重性能，具有加热速度快、滞后效应、消解时间短、溶剂用量少且无蒸发损失，避免有害气体排放，样品采用密闭消解有效地减少了易挥发元素的损失等优点。因此，现在用很多检测技术与微波消解技术相结合，如用微波消解-氢化物原子荧光法测定婴幼儿食品中总砷，以硝酸作为消化体系进行微波消解后，用原子荧光法进行测定[13]。微波消解法可将样品消解完全，采用磷钼蓝分光光度法测定体系中磷酸盐（以磷酸根计）的含量在0~150μg（25mL比色管）时，磷酸盐的含量与吸光度值呈线性关系，相关系数0.9999。因此采用微波消解-分光光度法来测定肉制品中磷酸（用微波消解技术进行样品前处理），磷钼蓝分光光度法测定肉制品中磷酸盐含量的方微波还应用于有机分析中的样品预处理即微波辅助法[14]。

萃取。如测定动物性食品中氯霉素残留量就可用微波辅助萃取气质联用仪。该检测方法的回收率为76.2%~94.7%，相对标准偏差为6.1%~8.6%，最低检测浓度为0.1g/kg[15]。2.2食品分析及安全检测方法

食品安全问题作为一个跨国性的难题，已经引起了世应对食品安界各国的重视。虽然各国由于发展程度不同，

全问题所采用的方法也不尽相同，但是都非常重视食品分析及安全检测方法的深入研究及相关标准的制定。在2011年国际食品安全论坛上，特别设立了“标准与技术”及“新技术与新配料”专题，就食品安全标准、检测方法的国际标准化、快速检测技术与方法等内容进行了交流，对将纳米技术应用于食品分析与安全检测进行了介绍。

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在我国颁布的《中华人民共和国食品安全法》中，对食食源性疾病、食品污染品安全事故的定义是：指食物中毒、等源于食品，对人体健康有危害或者可能有危害的事故。其中，食物中毒，指食用了被有毒有害物质污染的食品或者食用了含有毒有害物质的食品后出现的急性、亚急性疾病；食源性疾病，指食品中致病因素进入人体引起的感中毒性等疾病。而食物中毒、食源性疾病和食品污染性、

染通常称为食源性危害，根据其性质的不同，可分为物理性、化学性和生物性危害，其中生物性危害是影响我国食品安全的最主要因素。面向上述危害的食品分析及安全检测技术主要有转基因食品检测法；色谱-质谱法，酶联免疫分析法，光谱分析法，生物传感器法；生物芯片等。2.2.1转基因食品检测法

转基因食品一般是指以转基因生物为直接食品或原料加工生产的食品。由于转基因生物具有增加单位产出量，增强作物抗病虫性，提高农产品的耐贮性以及让植物摆脱季节的影响等优点，其已被广泛应用于食品生产领域，其安全性问题也越来越受到人们的重视。转基因食品的潜在问题主要包括：转基因食物的过敏性；转基因食品的毒性；营养品质改变问题；转基因生物的环境安全性以及转基因技术中存在的伦理道德问题[16]。常用的转基因食品检测主要分为两类：一类是核酸检测法，主要包括聚合PCR）法和基因芯酶链式反应（polymerasechainreaction，片技术；另一类是蛋白质检测法，主要包括酶联免疫分析ELISA），蛋白质芯法（enzyme-linkedimmunosorbentassay，片和蛋白质组分析法[17]。2.2.2色谱-质谱检测法

现有常规的分析技术（如气相色谱（gaschromatogra-phy，GC）、高效液相色谱（highperformanceliquidchroma-HPLC）和质谱分析（massspectrometry，MS）等方tography，

法）已经广泛地应用于食品分析。由于气相色谱对分析化合物的特定要求（低分子量、耐热、易挥发等），分析检测范围窄等，使其的应用范围受到了一定限制。质谱分析对微量成分的鉴定及定量检测非常有效，色谱分析对化合物分离具有明显优势，二者的有机结合能够有效解决传统方法在痕量测定等方面的存在的问题

[18]

2.2.3酶联免疫分析法

免疫分析主要是利用抗体能够与相应抗原及半抗原高选择性的特异性结合这一性质，通过将特发生自发的、

定抗体（或抗原）作为选择性试剂来对相应待测抗原（或抗免疫分析法灵敏度高、方法简体）进行分析测定的方法[24]。捷、分析量大、检测成本低、容易普及和推广，尤其适宜现酶或场筛选和大量样品的快速分析，并且可以对化合物、蛋白质等物质进行定性和定量分析，被称为是21世纪最具免疫分析法主竞争性和挑战性的检测分析技术[25]。目前，

要包括：免疫荧光法、免疫酶法、放射免疫标定法、免疫胶体金法和发光免疫测定法等[26]。

免疫酶法又叫酶联免疫分析法，是一种以酶作为标记物，将抗原和抗体的特异免疫反应和酶催化反应的高效性和专一性相结合，从而有效提高了反应的灵敏度，且克服了放射免疫分析技术（RIA）操作中放射性同位素对人体的伤害，能够广泛于检测食品中的食源性污染，如病大肠杆菌等，食品中的微量农药残留等方原菌沙门氏菌、

面，可进行定性和定量分析[27-28]。很多学者在酶联免疫分析法（ELISA）的基础上提出了一些新方法，如采用免疫PCR法[29]和化学发光酶联免疫分析法[30]，进一步提高了灵敏度，降低了检测成本。2.2.4光谱分析法

色谱-质谱法和免疫分析法等常规检测方法，通常检重复性好，主要用于食品安全的精确分析和食测精度高、

品监督部门的法定检测。但这些方法主要依赖需要大型的仪器设备，且样品前处理过程复杂，受人为影响因素大，检测时间较长，无法满足食品生产和加工过程中的实时在线检测需求。与常规方法不同，光谱分析法是一种快速、无损、非接触的测量方法，主要利用食品中的危害物对散射、反射、透射及荧光等特性，并借助光谱仪光的吸收、

进行分析的检测方法[31]。其具有如下特点：（1）样本预处理非破坏性的实时在线检测；（2）过程简单，可实现非侵入、测量时间短，可快速测定出未知样品待测成分的浓度；（3）由于不同组分对应的光谱特性不同，从而根据各组分的光谱特性建立对应的校正模型，可实现多组分危害物的同时测量；（4）无污染，成本低，可避免由常规方法带来的对操作人员健康的损害；（5）便于与计算机连接，进行后续定性与统计分析。的定量、

在食品分析及安全检测中，根据食品危害物特性及形态不同，采用不同的光谱，因此需要选择一个适合该食品所检测危害物的光谱（光谱范围）：使用全反射红外光谱和傅里叶变换红外漫反射光谱来检测果蔬表面农药残留检测的衰减[32]；使用近红外光谱、荧光光谱检测真菌毒素，使用近红外高光谱、荧光高光谱来检测水果表面动物粪使用拉曼光谱来检测微生物检测[34]及采用光谱便检测[33]，

。因此以气质联

用、液质联用为代表的色谱-质谱联用技术凭借其选择性检测速度快等特点，在近年来得到了迅速的强，灵敏度高、发展。超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC-MS）与传统）和质谱联用（HPLC-MS）相比，显的高效液相色谱（HPLC著提高了定量分析的重复性和可靠性以及定性分析的准确性，具有较好的分离性能和高通量的检测水平[19]。上述方法均已成功应用于苏丹红及三聚氰胺、氯霉素等物质的检测中，取得较好的实验结果[20-23]。

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成像技术等[35]。2.2.5生物传感器法

生物传感器是一类对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，以生物活性单元（包括酶、抗抗原、微生物、细胞、组织、核酸等）或固定化的生物成体、

分作为生物敏感材料，并采用适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等）及信号放大装置，构成一套具有接受器和转换器功能的分析工具或系统。

从20世纪60年代首先提出生物传感器的设想开始，生物传感器的发展已有近40多年的历史[36]。目前主要以免疫传感器为代表的第三代生物传感器，将免疫分析技术与生物传感技术相结合，是一种基于抗原抗体间特异性结合功能的生物传感器，具有特异性好、灵敏度高、检测速度快等特点。其中，电化学酶免疫传感器无放射性污染，试剂便宜且稳定，检测设备相对简单，使用方便，构制酶电极方法灵活等优点[37]，在毒素检测，致病菌检测和农药残留等食品安全领域方面应用非常广泛[38-39]。2.2.6生物芯片

生物芯片作为20世纪90年代初发展起来的一种新兴技术，集成了分子生物技术、微加工技术、免疫学、化学、物计算机等多项学科技术，在玻璃片和硅片等载体材料理、

上，以大规模阵列的形式排布不同的生物分子（寡核苷酸、cDNA、基因组DNA、多肽、抗原、抗体等），形成可与目的靶分子互相作用、并行反应的固相表面。将芯片与靶分子进行化学反应，其反应结果用同位素法、化学发光法或酶标法显示，然后用精密的扫描仪或CCD摄像技术纪录。通达到对基因、过计算机软件分析，综合成可读的IC总信息，抗原和活体细胞等进行分析和检测的目的[40]。目前常见的生物芯片分类主要是3大类：基因芯片、蛋白芯片和微流控芯片，在食品安全检测方面具有一定的应用前景[41-42]。2.3与国外存在的差距

韩、印近年来，以美国为代表的西方发达国家和以日、度为代表的亚洲国家在食品分析及安全检测技术方面取得了长远的发展，特别是针对新技术，新方法的研究更是遥遥领先于国内，从而制定了更加严格细致的食品安全法规和检验标准，建立了相关的食品监管制度，有效控制了食品安全问题的发生。

在食品分析与安全检测方面：SEIBERJN等[43]分析了当前在食品安全领域存在的典型问题，指出了关于新的或是改进的食品分析及安全检测方法用来跟踪和确认食源性疾病，是当前研究的热点问题，并介绍了几种典型的方法。介绍了食品存在的真菌毒素及其检验方法，并点明了其他威胁食品安全的问题，包括转基因食品给人们带来的危害等。LAIROND等对有机食品的营养质量和安

[44]

品的优缺点，并提出了有机食品未来的发展方向。GAR-为了有效确保食品中微生物质量和食品CIAD等[45]指出，

安全，近年来使用数学模型来量化和预测微生物行为成为食品分析及安全检测中的一个新的研究方向，文中综述成长，从了食品安全和预测真菌的方法，包括其的产生、而能够有效改善食品安全问题。SUDERSHANRV等[46]对印度在食品分析及安全检测方面的研究进行了综述，进一步指出：避免食品遭受污染已上升为确保国家公众安快餐食品的外包装也全的高度。而随着生活节奏的加快，

得到了学者们的广泛注意，如何避免食品包装的污染也成为国外研究的热点。

在食品监管制度方面：美国农业部（USDA）和美国食品药品管理局（FDA）作为美国国家食品安全中两家最为核心的机构，负责国产和进口食品的分析及安全检测，以及相关标准的制定；欧盟成立的欧洲食品质量安全管理局（EFSA）以《欧盟食品安全白皮书》为指导，以控制“从农田到餐桌”为全过程为基础，保障食品安全。而日韩等亚洲国家则是通过健全的食品相关法律和标准，分工明确的管理机构和多元有效的社会监督来进行食品监管。2.4食品分析及安全检测问题对策

从上述分析可以看出，为了有效预防食品安全问题的发生，并进一步提升食品分析及安全检测的效率，主要需从以下几个方面做好工作：（1）创新并突出第三方监管机）高度重视制，监管机制，落实监管责任，提升监管能力；（2食品安全宣传和监督，突出重点排查，及时整改隐患；（3）从源头上防止农产品污染，大力提高食品工业水平；（4）提便捷、精高现代化的食品分析及安全检测手段，做到快速、确，具有在线实时的特点。3结论

目前，食品安全形势依然严峻，应进一步加快并提升现有食品分析与安全检测技术能力，克服技术本身的局限性及由预处理技术不完善带来的食品检验的不准确性。积极探讨各种先进的检测方法和检测技术在食品分析及安全检测方面的应用，发展能够同时实现高效样品前处理和灵敏的后续检测于一体的快速分析技术，以满足当今食品安全分析的迫切需求，对食品安全的稳步发展有着重要的意义。参考文献：

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