海洋食品质量与安全科技发展趋势思考

林洪,许利丽, 曹立民, 谭志军,蔡友琼,吕朋,白凤翎,宋怿

(1．中国海洋大学食品科学与工程学院，山东 青岛 266003； 2.中国水产科学研究院黄海水产科学研究所，山东 青岛 266071；3.山东出入境检验检疫局，山东 青岛 266001； 4.渤海大学食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121013； 5.中国水产科学研究院质量与标准研究中心，农业部水产品质量安全控制重点实验室，北京 100141)

近年来，海洋的国家战略地位空前提高，十九大报告中明确提出“实施食品安全战略”，因此按照报告提出的战略节点，开展食品安全战略研究，提出战略举措，是新时代的新要求。党中央和国务院提出了“逐步把中国建设成为海洋经济强国”的宏伟目标，“一带一路”、“蓝色粮仓”等涉海国家战略规划也相继出台。伴随着“大农业”、“大食物观”等理念的提出，海洋食品产业作为海洋战略领域和食品行业的重要组成部分，也随之提高到一个前所未有的新高度。

根据《中国渔业统计年鉴》公布的数据显示，中国2016年水产总量达到6 901.25万t，比去年增长3.01%，其中养殖产量同比增加4.14%；水产品进出口量827.91万t，同比增长1.69%，其中出口量423.76万t，同比增长4.37%。据国家质检总局统计，2015年中国有40%的出口企业不同程度地受到技术性贸易壁垒的影响，而海洋食品受到国际技术性贸易措施影响的企业比例达到52.1%，造成直接经济损失22.6亿美元，中国海洋食品品质与质量安全是制约出口量的重要因素。此外，海洋食品质量安全监管遇到了责任主体难落实，质量安全信息无法准确查询的瓶颈，由此导致的信息不对称容易造成消费者的恐惧心理，“个别事件”往往引发“集体惩罚效应”，从而对整个行业的发展造成打压。

目前海洋食品安全状况与经济发展、社会进步、民众期待仍然有较大差距，风险高发和矛盾凸显的阶段性特征比较突出。食品安全已经不再是简单关乎技术或产业，而是涉及到民生、社会乃至政治问题，已经成为公共安全的基本内容。因此，提升海洋食品质量与安全控制水平势在必行。文章通过对近年来国内外关于海洋食品质量安全科技方面的相关研究进行综述，旨在为海洋食品质量与安全控制提供依据。

1 海洋食品质量与安全现状

1.1 食品安全发展现状

1.1.1 国家自然基金立项追踪(2013—2017年)

自然科学基金在推动中国自然科学基础研究的发展，促进基础学科建设等方面取得了巨大成绩。其近几年来的项目数如图1所示，截止到2017年11月，在国家自然科学基金中，关于食品的立项稳中上升，具体到水产品安全领域，其数量也有上升趋势(数据来源于https://isisn.nsfc.gov.cn/egrantindex/funcindex/prjsearch-list?locale=zh_CN#opennew window )。

图1 2013—2017年国家自然科学基金资助项目数量数据来源于国家自然科学基金平台。Tab.1 Amounts of NSFC(Natural Science Foundation of China) in 2013—2017Date from NSFC (Natural Science Foundation of China).

1.1.2 国家获奖追踪(2013—2016年)

文章中的国家奖励主要包括国家科学技术进步奖和国家技术发明奖。从图2中可知，截止到2016年，食品安全领域共10项，其中涉及到水产品安全的项目为3项(数据来源于http://www.most.gov.cn/cxfw/kjjlcx/ )。

图2 2013—2016年国家级奖励数量数据来源于中华人民共和国科学技术部。Tab.2 Amounts of national awards in 2013—2016Data from Ministry of Science and Technology of the People′s Republic of China.

1.1.3 专利(公开日)追踪(2013—2016年)

科技在降低食品安全风险、保障食品安全方面具有重要的支撑作用。专利是科技创新指标之一。由图3可知，近年来，中国食品科技发展迅速，食品相关

专利数量自2013年至2016年增长近1.8倍，其中食品安全领域的专利逐年增长。(数据来源于http://www2.soopat.com/Home/Result?SearchWord=%E9%A3%9F%E5%93%81&FMZL=Y&SYXX=Y&WGZL=Y&FMSQ=Y# (2017/11/16))。

图3 2013—2016年食品专利数量数据来源于SooPAT搜索网站。Tab.3 Amounts of food patents in 2013—2016Data from SooPAT Search site.

1.1.4 国家高水平论文追踪(2013—2016年)

近五年内食品相关的论文数量呈现逐步下降趋势(见图4)，食品安全领域的论文数量由1 231篇降为857篇；其中水产品安全方面的论文由每年30篇改变为17篇(数据来源于http://kns.cnki.net/kns/brief/result.aspx?dbprefix=CJFQ )。

图4 2013—2016年高水平论文(SCI/EI/中心核心)数量数据来源于中国知网。Tab.4 Amounts of papers (SCI/EI/GCJC) in 2013—2016Data from China National Knowledge Infrastructure (CNKI).

1.2 产业发展现状

1.2.1 检验技术更加先进，检测体系更加完善

近年来，随着现代检测技术的飞速发展，检测体系更加完善，检测方法更加丰富，主要表现在以高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、电感耦合等离子体(ICP)等为代表的色谱检测技术更加完善先进，并逐渐推广应用于对海水养殖过程中渔药、重金属、持久性环境污染物、致病和腐败微生物及其毒素等的确证检测，甚至实现了数十种乃至上百种化学危害因子的同时检测和确证，各种快速检测技术和方法也相继涌现，并不断地被编制到相关国家标准中。

1.2.2 过程质量安全监管和技术操作规范得到加强

目前初步建立了以国家标准、行业标准为主体，以团体标准、地方标准为补充并相互衔接配套的水产品标准体系，制订了渔药使用规范、药物残留限量、渔用饲料安全限量、水产品有毒有害物质限量等质量安全相关基础性标准，其中一些标准采用了国际标准或发达国家标准。海水养殖过程质量安全监管体系正在逐步健全，目前已发布了多项国家、行业标准和养殖投入物的使用标准和规范，并对养殖场实行质量安全控制能力认证、产品抽查制度和产品许可证制度，明显促进了水产品质量安全指标的改善。

1.2.3 质量安全追溯体系逐步建立并开始运行

作为水产品质量安全管理体系重要支撑的追溯体系、预警机制已经有了重大进展。目前已经研发出贯通养殖、加工、流通全过程，适合多品种的水产品质量安全追溯技术体系，研发建立了水产品供应链数据传输与交换系统、质量安全管理软件系统、水产品执法监管追溯软件系统，编制完成了水产品质量安全追溯信息采集、编码、标签标识规范等行业标准草案。

1.3 科技发展现状

1.3.1 基础研究

发达国家利用先进的研究方法和研究理念，不断拓展跨学科、跨领域的深层次研究，近几年更是大力发展代谢、转录和蛋白质等组学为主的关联分析技术并形成海量数据，力求从生命科学基本规律来阐释海洋食品安全与质量形成的基本规律及调控机制[1-2]。对海洋食品安全与质量的控制理念是将风险控制在生产源头和整个过程，一般对产地环境进行长期、全面、连续性的调查分析，甚至是十年、数十年的时间跨度，充分考虑产地环境单元划分和污染物的种类。如欧美对贝类养殖地的区划工作，调查频率为每周1次，赤潮高发期则调整为每周2次甚至更多，而部分洁净区域的频率则可适当减少[3]。

中国从最初的单纯依赖检测对产品进行大规模监控，并主要基于国际食品安全限量标准进行海洋食品安全管控；到近几年逐渐重视并开展环境污染物的基础调查和评估，然后有意识运用新型分析技术开展中国海洋食品安全危害因子形成的内源过程及调控机制研究。目前已逐渐形成一个贯穿全产业链的研究架构，并结合危害分析与关键控制点(HACCP)技术，初步提出了产前、产中和产后3个环节关键控制点，对重点品种海洋食品设置关键控制环节，初步结合代谢组学和转录组学技术，提高海洋食品安全与质量形成机制研究水平。

在海洋食品安全危害因子形成方面进行了大量研究，主要集中在药物、生物毒素、重金属、食源性微生物、过敏原和内源性化合物甲醛等。在药物代谢动力学规律研究基础上构建了生理药代动力学(PBPK)模型[4]。建立了过敏原系统的鉴定和分析方法，并构建了水产品过敏原控制的理论体系[5-6]。基于生物元素和目标化合物及形态“指纹”的技术，为水产食品的质构和风味评价、鉴真打假提供保障[7]。

在海洋食品质量与安全风险形成的调控机制方面，研究者针对不同类型的污染物进行了探索性的研究。其中生物源类污染物主要从海洋贝类的血型组织抗原(HBGAs-like)、Lewis抗原等受体特异性结合机制方面开展研究[8-9]；化学源污染物主要从异生物质代谢涉及到相关酶活性及基因表达角度进行研究[10]；有害金属元素类污染物则主要集中于金属调控转录因子(MTF-1)的研究[11]；营养品质形成主要受到产地生态环境所决定的营养组分、遗传特质、质量要素(如碳水化合物、蛋白质、脂肪等)和污染因素的调控[12]。

1.3.2 前沿技术

当下及未来的高效检测及鉴别技术在多残留/多种类化合物同时检测、非定向/未知化合物及其代谢/转化产物的筛查和定性定量研究方面有极大的研究空间，而且高分辨质谱(HRMS)技术在已知/未知多组分痕量化学污染物以及代谢物的高通量、高灵敏度快速筛查和确证分析等领域将成为研究和应用的热点[13-14]。

快速检测技术是高效检测和鉴别技术中非常重要的部分。近年来生物传感器、可视化技术以及免疫分析等快速检测手段发展迅速，成为高效检测和鉴别技术中极其重要的组成部分[15]。高通量分析(high throughput screening，HTS)是指同时对一个样品中的多个指标，或者对多个样品中的一个指标同步并行分析，在最短的时间内获得最多的生物信息的新型分析技术[16]，也被认为是快速检测范畴。样本基质干扰是食品安全快速检测的一个瓶颈，以固相萃取为基础的各种新型固相萃取柱(SPE)技术是消除基质干扰的研究焦点，如利用在线多通道固相萃取技术、基质分散固相萃取、磁固相萃取和芯片固相萃取等降低样品处理时间。液相微萃取、固相微萃取、超临界流体萃取等也具有一定的潜力[17-19]。

此外，中国在利用自动识别技术、自动数据获取和数据通信技术等开展质量安全追溯技术体系方面也取得突破，成功研发出了水产养殖与加工产品质量安全管理软件系统、水产品市场交易质量安全管理软件系统和水产品执法监管追溯软件系统。同时在农产品质量安全预警系统评价指标的确定、系统总体结构设计和预警系统模型构建方面开展了很多的理论研究工作[20-22]。

2 海洋食品质量与安全科技发展趋势

中国海洋食品质量安全领域科技创新与渔业发达国家相比仍然存在差距，与国家战略需求以及行业的健康可持续发展需求相比仍然存在一些不完善，如新技术的应用、新方法的运用乃至新理念的提出等。此外，质量安全追溯技术体系不完善，追溯产品范围覆盖不全面，追溯技术模式少，追溯数据采集、存储、传递、挖掘以及数据资源整合等方面的研究还不够深入；借助大数据技术开展风险预报预警系统的创新研究还有许多提升空间。从具体的科研领域来看，存在的问题及今后的研发趋势分析如下。

2.1 基于组学技术的质量安全形成规律及调控机制

基于代谢组学、转录组学和蛋白组学关联分析技术，研究生物源污染物(细菌、病毒、寄生虫)、化学性污染物(药物残留、生物毒素及持久性有机污染物等)以及金属/重金属等风险因子在海洋生物中形成、传递、蓄积、代谢等变化，明确其产生途径及阻控、消减机制；系统鉴定中国海洋食品中主要过敏原，解析加工过程中过敏原结构与活性的变化规律，构建基于体内外的过敏原活性评估技术体系。

2.2 重点生产环境安全与质量形成规律及调控机制

利用分子生物及分析化学技术，系统调查中国海洋食品重点生产区环境及海洋生物中各种危害因子现状。通过研究外源性危害因子，包括生物源性(细菌、病毒、寄生虫)、化学源性(药物、毒素、POPs)、无机源性(重金属、微塑料)等；研究内源性危害因子，包括过敏原、甲醛、生物胺等；分析营养品质的种类、水平、区域特征及种属相关性，来获取中国近海海洋特征水产食品中安全风险因子及营养组分的基础数据，并建立特征指纹谱库。进一步解析海洋生物中安全危害因子的复合污染特征和风险程度，厘清中国不同海洋食品特征风险因子的潜在来源途径，针对性提出不同区域、不同品种的优控危害因子名单；明确海洋食品中营养品质水平、产地环境、品种等相关性。

2.3 加工过程中安全与质量形成规律与调控机制

针对海洋食品加工过程产生的风险因子，研究有毒有害物质的形态分布、形成机理及消除规律，并建立相应的控制技术。例如研究海洋优质蛋白在加工过程中糖基化末端产物的生成和消减技术；研究海洋食品在保鲜过程中有害微生物、挥发性盐基氮等数量、种类动态变化规律；建立过敏原消减和控制技术。

2.4 基于国际视野的技术标准

搭建海洋食品安全风险评估技术支撑平台，加强海洋食品信息资源交流，建立完善的水产品技术标准法规数据库体系，检学产相结合，加强对WTO/TBT-SPS通报以及国外技术法规标准的持续密切跟踪与应对。加强对世界法典委员会标准等国际通用和日、美、欧等主要海洋食品进口国和地区的先进技术标准和法规的研究，在积极采用国际标准的同时，参与国际标准体系的制订，并适时提出有利于中国国情的建议。

2.5 快速检测技术

未来高效检测与鉴别技术研究的趋势是快速、准确、方便、盲筛、高通量。快速检测技术及其产品化是满足这些要求的重要途径。基于酶联免疫技术的试剂盒目前成为主流，但是其前处理的程序制约着它的发展。增加与分析化学、新材料、光学等学科的融合，引入新型净化材料，提高净化效果，降低样品前处理中目标化合物损失，缩短样品前处理时间。研发出高效、便捷、试剂消耗量少的样品预处理技术，改善分析实验室环境保障从业人员的身体健康。全自动样品预处理仪器应结合实际分析样品特点进行开发设计，提高全自动样品预处理仪器在分析检测过程中的使用率。

2.6 多残留、非定向未知化合物筛查技术

利用高分辨质谱的全扫描数据，以及目标化合物的精确质量色谱图，得到更高的灵敏度和更多的非目标/未知化合物及代谢物的结构或亚结构信息，借助代谢物质谱鉴定软件快速找到目标化合物；将化合物的信息录入数据库，构建可用于筛查、确证的数据库。

2.7 高通量、智能化无损检测技术

生物芯片、焦磷酸测序技术、荧光偏振免疫分析技术、微阵列芯片、微流控芯片、高光谱、近红外、表面等离子共振(SPR)、脉冲激光、X光等技术在食品安全快检领域已经得到了一些应用，但是在结果重复性、最低检出限等方面还需要进一步提高。

2.8 质量安全危害评价评估新技术

筛选新型细胞模型，建立以细胞培养为核心的安全评估新技术和新方法，替代传统的活体动物评价模式，显著提升安全评估的效率，缩短评估时间，完善评估体系，减少与国外先进技术的差距。引导开展海洋食品脆弱性评估研究，以脆弱性理论为基础，评价水产品及其相关产业中生产、采收、初加工、贮藏、运输和销售等环节中出现的各类危害因子和外部因素(自然的和人为的)对产品的影响，以及其自身对危害因子和外部因素的抵抗力，综合评判水产品的整体安全状况。

3 结语

中国海洋食品质量安全领域不断发展，跨学科、跨业界技术的交流使研究者产生了很多新思维，为食品质量安全学科扩大了研究平台。新细胞模型、石墨烯和智能生物材料等人工合成材料、SPR等技术的引入，以及代谢组学等新学科的交叉运用使海洋食品质量安全技术得到进一步提高。同时，互联网的应用和大数据技术的发展，使食品质量安全预警进入一个新的时期。此外，人们也从最初关注海洋食品安全，逐渐过渡到关注海洋食品质量。随着经济水平的提高，消费者也会越来越关注与健康息息相关的营养等质量元素。相信在新时代、新机遇中，中国海洋食品的质量会越来越好。

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