浅谈有机食品质量检测

常亮+李鹏

有机食品质量检测需要使用多维度评估工具，重点在于作为检定过程中分析验证手段的鉴定技术。在分析时间及有机系统相关参数测定方面，超高效液相色谱—质谱法、气相色谱—质谱法、直接实时分析—高分辨质谱法以及结晶法（无论有无添加剂）等全新指纹识别法均可能成为有效方法。为进一步推进方法学的发展，本文推荐了一种系统性方法，该方法同时考虑到了食品结构因素。

就有机食品而言，描述食品属性的“活性”一词对某些消费者来说非常重要。通常，消费者会认为有机食品与非有机方式生产的食品之间存在质量差异。这些差异主要通过农药用量（及残留量）、肥料种类、食品添加剂范围、遗传操作情况及所选择的技术等得以鉴定。消费者希望获得自然、健康、对环境影响较小且在生产过程中能够提升动物福利的有机食品。根据通常用于描述某些食品的总体食品质量安全模型，可利用多维度评估方法将食品质量描述为不同的食品属性，有机食品质量模型建立在多源法则及多维度评估方法之上。在此基础上，可以选择或者说需要开发对标准相关参数的分析方法。这些方法的应用领域包括开发新产品、管理质量、执法监管及解决问题等。

但是，一个主要问题是有机食品是否与非有机方式生产的食品存在差异、差异程度如何以及可利用哪些参数来测定这种差异。遗憾的是，最近针对该问题所发表的多篇评述资料均未对此点给予明确说明。然而，统计数据表明，通过有机方式生产的水果及蔬菜中某些抗氧化剂（如多酚）含量可能高于常规方式生产的水果及蔬菜中的含量，但主要食品组分似乎并未显示有不同之处。

通常情况下，使用靶标及非靶标分析法进行有机食品鉴定，但仍需进行深入调查研究。许多不同的技术及方法可用于检测食品质量中的不同靶标特性：单一化合物或化合物类（如蛋白质、糖类、维生素等营养素）、健康促进型化合物（如多酚类），或是不利健康型毒素（例如毒素）、残留物，以及能量标准、流变学特性（如质地和结构等）和感官特性等。迄今为止，还没有完全符合要求的评审方法可用于有机食品质量检测。因此，本文旨在提供有关技术及分析方法的现状报告，用于解答有关有机食品领域的各种问题。

有机食品质量检测

目前，有机食品检测技术或方法仍然匮乏，在质量管理及执法监管方面，仍需要开发有机食品鉴定方法及以代谢产物测定为重心的残留物检测方法。新产品开发旨在实现有机加工，同时也需要进行与有机食品质量模型有关的食品质量检测，尤其要侧重于参数、方法的开发。

过去十年中，公众对食品生产技术的关注度一直在增加，由此对食品的感官属性、营养价值和安全性产生了影响。这种发展趋势转而又促进了有机食品的生产。由于生产成本较高，有机产品零售价往往高于非有机产品。然而，由于存在溢价，有机产品容易涉入欺诈行为。因此，在帮助和巩固验证过程方面，分析验证基于内在指标的有机食品质量参数将变得非常重要。然而，实现这一目标需要的不仅仅是一个简单的分析测试。有机产品质量鉴定是一个复杂的过程，在很大程度上取决于所检测的产品。因此，不可能仅凭单一指标鉴别有机产品与常规产品。人们已开发出越来越多的指纹识别方法，这些方法结合先进的化学计量学知识，考虑到了一系列内在（天然存在的）成分。

指纹识别策略在表征代谢物组以及出现于农产品中的一系列低分子量初级及次级代谢产物时更为全面。概括地说，即认为：不仅特定活体基因可对典型性代谢物成分产生影响，农业方法等外在因素也可对其产生影响。高分辨率质谱法与超高效液相色谱（UPLC）及/或气相色谱（GC）法联合使用，表明所选分析工具颇具挑战性。为避免某些基质成分产生负面影响，在仪器测量之前需制备尽量少的样品或不制备样品。多项案例研究已表明，这些全新方法的潜在优势在于检测食品来源。应当注意的是，代谢组学研究并非基于单个“质量标记”的靶标分析，而是基于非靶标分析；在第一阶段，无需对代谢物组样本中的所有化合物进行鉴定；通过先进的化学计量学技术，对包含有益样品“标志”的整个数据集进行了分类。

许多专家探讨了用于有机食品检测的几种全新方法的验证策略。大多数全新方法，包括荧光激发光谱法（FES）、生物结晶法及Steigbild法，均可记录成文并针对某些食品类别实行标准化，但仍缺乏理论依据。对可重复性或稳健性等方法论质量参数进行了测试，但无法进行再生性测试，因为仍然缺乏参考资料。

与众所周知的近红外光谱（NIR）法相反，FES法的激发与发射功能利用的是可见光光谱及激发与发射间的延时（“延迟发光”）。在特定时间及150瓦（24伏）卤钨灯所发射的恒定照度下实施光学激发过程。通过彩色标准玻璃滤光片滤去光谱部分。光学激发过程结束后，使用光电倍增管（EMI 9202及珀金埃尔默仪器公司CP1962）对样本所发射的全部光线进行测量。测量结果已用于进行小麦及胡萝卜质量鉴定。在使用黄色或白色光激发并得出黄光/蓝光比率后，所考虑的相关参数为不同的发光特性。

有机样品食品质量分析新方法

一般情况下，上文提到的这些方法可用于进行食品质量分析，并且不限于有机来源产品。然而，就大多数此类方法而言，若要实现方法开发、标准化及成为理论基础，仍需付出更多努力。

最近几年，代谢物组学——以“使用一种或数种分析方法对复杂生物基质中最广泛范围内的小分子进行检测”为中心——作为食品分析领域的一项专长也已出现。在代谢组学研究中可使用多种有关不同目标的方法：代谢物靶标分析（搜索代谢途径中的特定代谢物）；代谢轮廓分析（研究特定代谢途径中的一组相关化合物或代谢产物）；代谢物组（分析存在于样品中的所有代谢物——在特定时间点全面‘快速检测代谢过程）；以及代谢物指纹图谱（全面快速分析——旨在鉴定足够的代谢产物从而使人们能够将某一未知样品划入已识别组群中——晶格鉴定）。应当注意的是，代谢物组分析相当困难（代谢产物不可避免地在结构、功能基团、理化性质及浓度方面存在较大差异），不仅需要实现各种用途的复杂仪器设备，还需要设计实验条件及评估数据的高素质人员。气相色谱-质谱联用法可能是最常见的仪器分析法。除包含样品组分分离的程序外，还有一种基于质谱法的全新方法，可以省去对样本成分的色谱分离。在众多常压电离技术中，直接实时分析（DART）法与高分辨率质谱（HR-MS）法代表了最具挑战性的检测方案，因为所需制备的样品量极少；此外，标准化“指纹图谱”（各样本质谱）以及由此创建的样品数据库更具可行性。高分辨率质谱（HR-MS）法还有助于鉴定存在于样品中的多种化合物。直接实时分析（DART）法对污染相对不敏感且不存在样品间的携带污染，从而能够分析多种材料。这样，在显著提升分析速度的同时减少了工作量。

有机食品质量检测实验室法中的主要发现

各种不同方法可统一归为三类：用于有机食品鉴定的许多非靶标化学及物理指纹识别法，最新描述的荧光激发光谱法也可能成为此类方法之一；用于鉴定生物标记（化合物及化合物类的性能分析图）的分析技术——也可使人们检测加工处理过程所影响的以及应用到整个有机食物链的因素；一种全新方法——检测样品对结晶系统的影响（无论是在含有无机盐的情况下还是在水相蒸发过程中）。对于所有三种不同方法而言，实验室技术与化学计量学工具结合至关重要，因为质量鉴定过程中需分析大量数据。

有机食品质量检测领域现状和未来研究挑战

目前，食品质量分析技术及方法的开发均具有一定的挑战性。其中，纳米材料、过敏原和表观基因组即为一些实例。纳米材料和过敏原正处于有机食品环境下的科学研究阶段。表观基因组被视为是一种引人关注的新型工具，用于支持产品开发及有机食品质量管理，因为该方法涉及有机完整性、本质等术语。此外，基质效应与部分食品样品结构也可能会给研究带来一定挑战性。我们也可以从有机食品产品开发的角度来考虑这些特性。关键质量等特性描述方面的监管也需要进一步开发适用的参数。重要的是，将系统生物学、分子、细胞及生物体水平以及不同“组学”优化方法等全新方法，认定为未来表征有机食品的方法论要求（通用标准，请见Cifuentes）。有机食品鉴定领域的巨大差距主要是由于需要使用可靠的方法追溯加工后的食品；因此，市场上现有的有机食品中，80%属于加工后食品。在这种情况下，不仅需要质量评估技术，更重要的是要进一步规范各项法规（如使用纳米材料、规范加工技术等）。从整体角度来看，有必要对所获得的结果（如有关植物生理机能或对消费者产生影响的结果）加以解释，由此需要使用科学证据对已明确的定义加以证实。以实验室法中的系统方法作为一项创新，必然需要对结晶法进一步实施科学验证。其中一个最主要、最迫切的问题即是验证用于执行各项实验室技术的化学计量学工具。

因此，需要对有关原料质量鉴定的所有多变量方法的标准协议进行开发和现场验证，必须要对各种方法的局限性及其在日常分析中的应用情况予以明确并加以探讨。这点对非靶标分析法及靶标分析法均具有一定效力。靶标分析法需要使用多学科方法来理解和解释有关样品质量、处理过程或作用方面的结果。其中，在食品质量检测方法开发过程中使用系统性方法已成为未来研究所面临的一项重大挑战。