军用食品安全检测新技术

徐 敏

俗话说，“民以食为天，食以安为先”。随着经济的发展，社会的进步，人们已进入“吃饱、吃好且安全”的时代。食品安全是一门研究食品在生产、加工、运输、储存、消费过程中，各种有害因素对健康的危害、预防食源性疾病的学科。食品安全是指食品无毒、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[1]。食品安全检测技术是通过科学的检测，明确食品中各种有害因素的种类和性质，降低对健康的危害风险。由此可见，食品安全的风险存在于从食品生产到消费的各个环节。由于食品种类繁多，生产、加工条件不同，新工艺、新技术不断出现，食品中有害因素的种类和性质处在不断的变化中，致使对检测技术的要求和标准也在不断更新。食品安全问题是全球性的共同问题，主要包括微生物污染、化学性危害、生物毒素污染、食品掺假和转基因食品等安全性问题。

军队是保家卫国的武装力量，军人的健康是战斗力的基础，确保军用食品的安全就是保证了军队的战斗力。掌握和应用科学的食品安全检测技术，是确保军用食品安全、降低食源性危害风险的必要手段。与传统的理化指标实验室分析、微生物培养、生物毒素的活体试验等检测方法不同，笔者着重介绍食品安全检测的新技术及应用。

1 色谱、质谱技术

色谱技术是一种物理化学分离方法，由不同物质在两相中具有不同的分配系数（吸附系数），通过不断的分配（即组分在两相之间进行反复多次的溶解、挥发或吸附、脱附过程）而达到分离的目的。质谱分析是一种测量离子荷质比的分析法。目前色谱质谱技术发展成熟，具有检测灵敏度高、分离效能高、特异性高、检出限低、样品用量少、方便快捷等特点，已被广泛应用于食品工业和食品安全检测中[2]。常用的方法有气相色谱法、高效液相色谱法、薄层色谱法、免疫亲和色谱法和色谱-质谱联用法。

1.1 气相色谱及高效液相色谱法 依据气相色谱的特点，广泛应用于低沸点、具挥发性物质的定性定量分析，如对食品添加剂、农药残留、兽药残留和天然毒素的分析[3]。高效液相色谱法是在经典液相色谱法基础上发展起来的，是在高压条件下溶质在固定相于流动相之间进行的一种连续多次交换的过程，由于其在两相间的分配系数不同而得以分离[4]。其主要特点是使色谱分离效能大大提高，检测灵敏度大大提高，选择性大大提高[5]。在食品安全控制方面广泛运用于致癌物、毒素、食品添加剂等含量的检测。

1.2 薄层色谱法、免疫亲和色谱法 薄层色谱法是20世纪30年代发展起来的一种分离和分析方法，操作简单、方便、运用广泛，但灵敏度不高。目前，该方法广泛运用于农药、毒素和食品添加剂等方面的分析，在定性、半定量和定量分析中发挥重要作用[6]。可用于对大量样品的筛查，特别适用于基层的推广运用[6]。

免疫亲和色谱法是抗原抗体的特异性可逆结合，从待测样品中捕获目标物的一种分析方法，快速且成本低。该方法可以作为样品前处理手段，也可与常规的光谱分析法结合进行残留物的分析。Moretti等[7]利用高效液相免疫亲和色谱系统对牛奶和猪肉中的氯霉素残留进行了分析，显示无杂质干扰，灵敏度高。

1.3 气相色谱-质谱和液相色谱-质谱联用技术 色谱和质谱联用结合了各自的优点，成为分析化学研究的热点。其中，气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术是典型的代表，前者主要用于有机物的定性定量分析，后者主要用于极性较大、热稳定性强、难挥发的样品分析[8]。由于运用范围广、选择性和灵敏度高、实用性强，目前被广泛运用于奶酪、啤酒、食品包装材料等相关物质的分析[9]；食品代谢物、谷类食品以及饲料中抗生素残留和毒素的分析；水产品中农残和抗生素残留的分析；动物性食品中兴奋剂残留的分析。

2 光谱分析法

光谱分析法是利用不同物质对不同波长的光线具有不同的吸收特征，通过测量光谱变化来确定待测物质的技术。特点是成本低、无损伤。在食品安全控制中常用的有原子光谱分析、分子光谱分析、近红外光谱及拉曼光谱分析[10]。

2.1 原子光谱分析技术 常用的原子光谱分析是原子吸收光谱分析与原子荧光光谱分析。原子吸收目前普遍使用的原子化器是：火焰和石墨炉。两者相比，石墨炉具有检测灵敏度高、样品用量少，但干扰因素复杂的特点，检测精度不如火焰法[11]。通常对环境、食品、水中低含量、具有高温稳定性的毒理学元素如铅、镉、铬使用石墨炉法进行检测；对钾、钠、铁等高丰度元素使用火焰法进行检测。

常用的原子荧光光谱分析是氢化物发生法，主要用于通过化学法可还原成稳态氢化物元素的检测，如汞、硒、砷等。特点是成本低，操作简单。

2.2 分子光谱分析技术（分光光度法） 分光光度法是通过测量待测物质在特定波长或一定波长范围内光的吸收度或受激发后的辐射强度的分析技术。常用的方法有紫外-可见分光光度计，如对食品中亚硝酸盐、甲醛、二氧化硫等物质的检测；红外光谱仪，如对橄榄油、蜜蜂等食品掺假的鉴定[12]。

2.3 荧光光谱分析技术 荧光光谱分析能在几秒内提供物质的特征图谱，是一种快速、灵敏、无损的分析方法。由于食品内部含有大量的荧光团，因此，该技术目前被广泛运用于食品的质量控制研究中。陈国庆等[13]用荧光光谱分析技术对合成食用色素、工业色素以及这些色素不同浓度溶液的研究结果表明，不同物质、不同浓度所产生的荧光光谱具有不同的特征。但目前国内外还未见应用荧光光谱分析技术进行食品检测的标准。

2.4 拉曼光谱分析技术 拉曼光谱分析技术是一种基于键的延伸和弯曲的震动模式，利用散射光的强度与拉曼位移作图来获取被测物质的信息的技术。特点是快速、操作简单，可作为定性和定量分析方法。赵宇翔等[14-15]运用该方法对面粉混合物中的三聚氰胺进行定性及半定量检测显示，常见含氮化合物对本方法测定无干扰，每个样品的检测时间从样品制备到结果显示只需10 min。可见拉曼光谱分析技术在食品安全快速检测的应用广泛、实用性强。

3 生物检测技术

生物检测技术是利用生物材料与食品中化学物质的反应能力，从而达到检测的目的。由于食品多来源于动植物等自然界生物，所以，生物检测技术在食品安全检测中具有巨大的应用潜力，特点是具有特异性识别功能、选择性高、结果精确、灵敏、专一、微量和快速等[16]，而备受关注。目前应用较为广泛的是酶联免疫吸附技术、PCR技术、生物传感器技术、生物芯片技术等。

3.1 酶联免疫吸附技术 酶联免疫吸附技术是利用酶标记的抗原或抗体作为底物，通过酶催化的显色反应对待侧物质进行定性或定量检测。特点是具有高度的特异性和敏感性，广泛应用于食品安全领域的检测和质量控制，如对农药和兽药残留、生物[17]、病源微生物、违法添加剂、转基因食品等方面的检测。

3.2 PCR技术 PCR技术是利用体外酶促合成并扩增特定DNA片段，到检测目标生物的技术。具有特异性强、灵敏度高以及准确快速的特点，是调查食源性疾病和鉴定相应病原菌的有力工具，已在食品安全领域广泛应用。

4 毛细管电泳（CE）技术

毛细管电泳技术是一类以毛细管为分离通道的新型液相分离技术，它使分析从微升水平提升至纳升水平，并使单细胞、单分子分析成为可能，其特点是高效、快速、微量和多模式。CE技术在疾控领域的应用日趋增多，如使用毛细管电束电动色谱分离技术测定多环芳香烃；使用PCR-CE技术对肉食品掺假进行检验[17]。根据应用的领域和对象的不同，可选择不同的CE模式和技术，CE的主要模式包括毛细管区带电泳模式、非水CE模式、微乳液电动色谱模式、毛细管等速电泳模式、毛细管电色谱模式/免疫亲和CE模式等；常用CE技术有二极管阵列技术、激光诱导荧光技术、电荷耦合器件技术、化学发光技术、非接触电导技术等。选择适当的模式和技术可获得检测目标物的高灵敏度和准确的三维结构信息[18]。

随着军民融合发展的不断深入，各种新技术、新方法、新材料、新理论会在军用食品安全检测领域得到不断的推广和应用，相信不久的将来，人工智能技术、人体嗅觉和味觉模拟技术等，将为食品安全的检测带来一场新的革命。

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