农产品安全与检测技术的发展

□廖 薇

随着人民物质生活的丰富，问题农产品甚至是有毒产品屡屡在媒体上曝光，引起人们的重视，除部分农产品是由于环保问题造成之外，大多源于对农药、兽药、添加剂等的违用、滥用。其中，粮食、蔬菜、水果中农药、重金属、化学激素或者其他有毒物质含量超标；畜禽、水产类是用含有有毒有害的饲料添加剂喂养大的；乳制品存在抗生素检出以及类似三聚氰胺等化合物的检出。

为杜绝这些不安全的农产品流人市场，常抓不懈的工作首先为检测。随着人们对农产品安全问题的重视，促使各国政府及其职能部门不断加强对产品安全的监测工作，制定的标准越来越严格，检测指标不断增多，限量标准也逐渐降低；另一方面，在科技发展的今天，新污染源会不断出现，新开发的农药、添加剂也将包含各种各样新的结构基团，结构更复杂，不法分子也会在添加的手段上呈现多样化，添加品种的繁杂化。因此，产品中需要检测的项目也越来越多，分析条件也日益严格，对检测技术也提出了更高的要求。

一、不断发展的检测技术

1.色谱 色谱分析是目前最为活跃的分析化学分支学科之一，在农产品检测领域的作用日益突出。

（1）气相色谱 气相色谱法是一种极有效的分离方法，是色谱技术仪器化、成套化的先驱。具有高效能、高选择性、高灵敏度、高分辨率、用量少、速度快等特点，主要用于沸点低、具有挥发性成分的定性定量分析。目前用于农药残留检测的检测器主要有热导检测器(TCD)、氢火焰离子化检测器(FID)、电子捕获检测器(ECD)、火焰光度检测器(FPD)等。但是气相色谱也有其技术限制，ECD检测器为非选择性检测器，对样品的净化要求严格，前处理较为复杂，且工作温度最高只能达到350～500℃，因此高沸点或热稳定性较差的化合物无法用气相色谱分析。

（2）高效液相色谱 高效液相色谱是吸纳了液相柱层析和气相色谱法的优点进行改进和发展起来的现代分析方法，具有分离速度快、检测效率高、重现性好、分离范围广的特点，另外，它对化合物的结构破坏性小，适合有机分子和生物分子的分离。广泛应用于添加剂、违禁添加物质、生物毒素等食品、农产品安全项目的检测中，同时，也能够应用于细菌的分子生物学鉴定和细菌细胞的化学成分分析，可直接测定细菌DNA的碱基组成和细菌的化学组分，为细菌的分类鉴定提供有利的证据。

液相色谱与气相色谱相比，既有能在常温下分离制备水溶性物质的优点，又有气相色谱快速、高分辨率和高灵敏度等特点，且重现性好、进样量少，便于多次测量。另外，它对测定挥发性及热不稳定性化合物具有优势，是气相色谱缺陷的有力补充。

（3）色谱一质谱-质谱联用法 色谱一质谱-质谱联用技术是近年来发展相对成熟的检测手段，是农药残留速测技术中极为重要的技术，尤其适合于多残留分析。包括气相色谱-质谱联用（GC-MS-MS）和液相色谱一质谱联用（LC-MS-MS）。①气相色谱-质谱联用（GC-MS-MS）适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物，具有气相色谱的高分离性能，又具有质谱准确鉴定化合物结构的特点，在多组分的定性、定量分析中能减少干扰物的影响，提高仪器的灵敏度。在农药代谢物、降解物和多残留检测中具有极为突出的优点。②液相色谱一质谱联用(LC-MS-MS)具有高效率、高可靠性的特点。它可以分析GC-MS-MS所不能分析的强极性、难挥发、热不稳定、大分子量的化合物。

（4）离子色谱法 离子色谱是高效液相色谱的一种，是分析离子的一种液相色谱方法。根据分离机理，离子色谱可分为高效离子交换色谱、离子排斥色谱和离子对色谱。样品前处理后，经过人工合成高分子树脂柱分离，由电导率信号大小来对检测的离子定性、定量。具有快速方便、灵敏度高、选择性好、可同时分析多种离子化合物的特点。多用于生物胺、有机酸、糖类的分析。

2.光谱 光谱分析仪器是农业常规分析手段中应用最广泛的方法之一。其中涉及原子吸收和原子荧光等分光光度技术。

（1）原子吸收分光光度计 原子吸收分光光度法是基于元素所产生的原子蒸气中，待测元素的基态原子对所发射的特征谱线的吸收程度来进行定量分析的一种技术。具有灵敏度高、选择性好、精密度高、检出限低、分析速度快等优点，用于准确测定农产品中常规金属元素如锌、铜等离子和锶、锗、硒等多种稀有元素，是微量元素检测的一个十分有效的方法之一，在农产品检测领域中占有重要的地位。

（2）荧光分光光度计 荧光分光光度法也是近年来发展迅速的痕量分析方法，该方法操作简单、快速、灵敏度高、精密度和准确度好，并且线形范围宽，检出限低。主要用于砷、锑、锡、铅、铋、硒等十几种能产生气态氢化物的元素的测定，特别是用其它分析测定方法难以满意测定的砷、汞、硒等元素的测定，具有谱线简单、干扰小、检出限低、误差小等特点。在国标食品中砷、汞等元素的测定标准中已将该方法定为第一法。

（3）近红外光谱 近红外光谱分析技术是20世纪70年代发展起来的一项新的分析技术，是利用有机化学物质在近红外光谱区的光学特性，快速检测样品中一种或几种化学成分含量的新技术。这种方法省去了通常分析中的称量、定容、提取和分离等烦琐步骤，一旦建立好合适的定标，就可以同时测定出同一样品中多个不同组分的含量。在农产品分析中，既能有效分析防腐剂、保鲜剂成分，能对粮食、肉类、甘蔗中的水分、蛋白质、脂肪、氨基酸、纤维素、灰分以及谷物加工品品质进行检测，又能无损检测水果和蔬菜中的营养组分、甜度、酸度、湿度及脆度。近红外光谱分析技术将成为最具发展前景的过程分析技术之一。

（4）电感耦合等离子体质谱 电感耦合等离子体质谱ICP/MS是20世纪80年代发展起来的新型分析技术。在同样能检测土壤和农产品中的金属元素有效态浓度的光谱中，应用原子吸收分光光度计或者原子荧光分光光度计虽然也能够满足调查的需要，但是每个元素需要单独分析，且应用的仪器也有不同，耗时长，操作繁琐，而ICP/MS能够在元素分析检测中一次性同时检测几十种金属元素和非金属元素，且能提供精确的同位素信息等分析特性，具有检出范围广、高灵敏度、低检出限、速度快等无可比拟的优势。因此，ICP/MS目前已成为公认的最强有力的元素分析技术。今后，若能促进ICP/MS与其他分析技术的联用，以提高其在元素分析方面的性能和可靠性，将具有更广阔的发展空间。

3.分子生物学技术 在目前利用传统的理化方法难以满足日益严峻的农产品质量检测需要的情况下，人们需要灵敏度高、特异性强、简便快捷的检测方法。伴随生物技术发展起来的生物检测方法使这一要求成为可能。利用某些生物材料（如酶、抗体、组织、细胞等）对一定的化学物质具有的特异性识别能力或灵敏响应能力，研究农产品品质及其污染物。由于生物检测具有特异的生物识别功能，而且选择性高，结果精确、灵敏、专一、微量和快速，已经在食品、农产品检验中显示出了巨大的应用潜力。

（1）生物传感器 生物传感器是最早应用于食品成分和品质检测（包括食品中的基本成分、添加剂、有毒有害成分、感官指标）及一些特殊指标（如食品保质期）的生物检测方法。其原理是选用选择性良好的生物活性物质（如酶、DNA、抗原等）作为分子识别元件，当待测物与分子识别元件特异性结合后，所产生的复合物(或光、热等)通过信号转换器变为可以输出的电信号、光信号等并予以放大输出，从而得到相应的检测结果。

目前，生物传感器由于具有较好的敏感性、特异性，并且操作简便、反应速度快等优势，应用在农药残留、重金属污染、激素和兽药污染以及生物污染等方向均取得了大量的研究成果，并以自身的独特优势在农产品安全检测中显示出巨大的应用潜力。

然而，生物传感器技术在检测中实现商业化还受到各种制约，究其原因，主要是在生物物质的稳定性、有效性和重复性等方面的困难。

（2）生物芯片 生物芯片技术是是近几十年来在生命科学领域迅速发展起来的一项高科技技术，是一项基于基因表达和基因功能研究的革命性技术。其原理是将待测样品加在芯片的表面，利用生物分子之间特异性亲和反应（如核酸杂交、抗原抗体反应等），检测样品中的待测成分分别和芯片上固定化的生物识别分子结合反应，从而实现对样品的分析和检测。

生物芯片可以在很小的面积上平行分析成千上万种生物分子，所以分析量比较大，在短时间内可分析多种致病菌，而且分析结果的可比性好，试剂的消耗量少，操作简单。因此，运用在农产品检测上，能对农作物致病菌包括病毒、细菌、真菌和线虫迅速作出检测，能对畜类、水产类进行微生物检测，从而保证农产品的安全性。

生物芯片技术在食品安全检测中虽然能够很好地应用于定性分析，但要定量还需与常规方法结合才能完成，另外，其费用也比较昂贵，加上生物芯片应用性能目前还不能达到人们所希望的程度，因此，使其在应用上也受到了极大的限制。

（3）核酸探针技术 核酸探针技术是目前分子生物学中应用最广泛的技术之一，是定量检测特异RNA或DNA序列的有力工具。其工作原理是：2条碱基互补的DNA链在适当条件下可以按碱基配对原则，形成杂交DNA分子。由于DNA分子杂交时严格遵守碱基配对的原则，通过考察待测样品与标记性DNA探针能否形成杂交分子，即可判断样品中是否含有此种微生物，并且还可以通过测定放射性强度考察样品中的微生物数量。

在食品检测中，核酸探针技术主要用于致病性病原菌的检测，包括沙门氏菌、弯杆菌、轮状病毒、狂犬病毒等多种病原体。

核酸探针技术作为一种快速、敏感、特异的检测新技术，在检测方面起着十分重要的作用，但核酸探针检测技术在实际应用中仍在一些问题：如放射性同位素标记的核酸探针半衰期短、对人体有危害、操作技术复杂、使用费高等缺点，所以只能作为实验室诊断手段；而作为生物素标记的核酸探针虽然对人畜无害，但其不足之处在于受紫外线照射易分解。并且在实际检测中，检测一种菌就需要制备一种探针，目前尚未建立所有致病菌的探针。这些都有待于新的分析理论和手段的出现。

4.免疫学 免疫分析法是一种以抗体作为生物化学检测器，对化合物、酶或蛋白质等物质进行定性和定量分析的分析技术，它基于抗原与抗体的特异性反应，具有特异性强、灵敏度高、简单快捷、分析容量大、检测成本低、安全可靠等优点。20世纪90年代以来它在检测农畜产品中农药、兽药的残留分析上得到迅速发展，成为研究比较多的一项分析技术。其中酶联免疫吸附技术和胶体金免疫层析技术在食品安全检测中应用最多。

（1）酶联免疫吸附技术 酶联免疫吸附技术是在放射免疫分析技术理论的基础上发展起来的一种非放射性标记免疫分析技术，是把抗原抗体免疫反应的特异性和酶的高效催化作用有机地结合起来的一种检测技术，它既可测抗原，也可测抗体，并且在反应中，酶促反应只进行1次，而抗原-抗体的免疫反应就可进行数次。

酶联免疫吸附技术具有选择性好、灵敏度高、结果判断客观准确、实用性强、且样品前处理简单、纯化步骤少的特点，应用于检测农产品中的毒素、微生物、残留农药等非常方便。在农药的检测方面，酶联免疫吸附技术已得到了初步应用和发展，可检测的农药残留种类包括：有机磷农药，拟除虫菊酯类农药，有机氯类农药；主要兽药残留有抗生素类、磺胺药类、呋喃药类、激素药类和驱虫药类。

酶联免疫吸附技术分析也存在着一些缺陷，比如抗体制备难度大；检测限度还不能完全达到国际标准；不能同时完成多残留检测；对结构类似的化合物有一定程度的交叉反应等。但如果与其它检测手段如GC、HPLC联合使用，既可增加检测的灵敏度，又可降低交叉反应，还可进行更准确的定量。相信随着一些新技术的加入，随着免疫试剂盒的商业化，酶联免疫吸附技术在食品安全检测领域中一定会得到进一步的应用和推广。

（2）胶体金免疫层析技术 胶体金免疫层析技术是一种将免疫技术和色谱层析技术相结合的快速免疫分析方法。该方法除了试剂外不需要任何仪器设备，通过酶促显色反应或直接使用可目测的着色标记物，短时间内便可得到直观的实验结果。该法操作简单、快速，分析结果易于判断，非常适用于食品主要成分如蛋白质、糖类、脂肪、水分、矿物质、维生素的现场快速检测，缺点就是不能准确定量。

二、微型化、智能化的发展趋势

随着人们对食品安全的重视和对有关毒理学及病理学研究的深入，对有毒有害物检测的种类、组分和最低检出限等方面的认知不断地深入，对检测方法和仪器的要求日趋严峻：

1.可靠性 要求仪器的主机和检测器更加稳定、可靠、准确，以确保可靠地进行定性、定量检测和确证，降低假阳性率。为此，当今仪器厂家不断地努力提高气相色谱（GC）、液相色谱（LC）、等实验室大型分析仪器的流速、流量控制精度和稳定性，不断地降低各种选择性检测器的噪音、漂移，提高灵敏度、精度和最低检出限的水平。

2.微型化 要求仪器的微型便携化，检测方法的准确化，并且能适应绝大多样品中多残留共存的现实，实现农产品、食品中的各种相关成分的同时、快速检测。

近几年来，仪器微型化、全微分析、芯片技术、纳米技术等发展极快，出现了鞋盒大小的微型质谱、微型色谱、芯片毛细管电泳仪、阵列传感器(电子鼻、电子舌)和生物芯片。这些仪器已在生物技术、疾病诊断、药物和食品安全检测领域得到应用。新仪器、新方法的不断开发，必将使这些新技术延伸和扩散到农产品安全检测领域，催生出新一代的方法和仪器，既具有大型分析仪器的灵敏度、准确性、检出限，又便于使用和携带，能在农、牧、渔业生产和食品加工及营销现场进行检测和监控。

（通联：四川省凉山州农产品质量安全检测中心 西昌615000）