食品安全检测中化学检测技术的应用

冯彦勇 陈雪梅 匡凤军 匡凤姣 郭晋安

1.湖南口味王集团有限责任公司； 2.湖南中益食品化工检测院

引言：随着社会的不断发展，食品技术的不断进步，人们对食品安全的要求也越来越高。现有的食品安全检测采用传统的国家标准检验，而国家标准检验需在有资质的实验室进行，需运用仪器设备和技术手段，由专业技术人员经较长时间的实验才能得出结论，很难及时、快速地满足生产基地、批发市场、进出口岸的检查需求。因此，发展快速、方便、准确及灵敏的食品安全分析检测技术具有重要意义。为了充分保障食品安全，必须在食品安全检测方面应用相关技术，加强设备管理，在源头避免食品安全问题。由于化学检测技术的应用非常简便，所得到的检测结果也具有很高的准确性，因此在食品安全问题的检测当中，应用化学检测技术是必要的选择。

一、食品检测概述及应用化学检测技术的必要性

（一）食品检测概述

食品检测主要是利用化学技术和相关的化学试剂来对食品进行相关的检测，从而查明食品中是否存在对人体有危害的化学添加剂。这种分析检测手段具有非常多的应用，越来越多的不同种类的化学技术都被用于检测食品的安全性，化学检测技术对食品安全问题来讲具有非常重要的作用。由于我国人口较多，对食品的需求量较大，因此我国非常注重食品安全，也非常注重食品的质量。由于社会的多元化发展，在多变的市场环境当中，对于食品的要求和质量非常复杂，在这种多变和复杂的情况之下，很难保证每一项食品都符合相关规定。因此应注重食品安全问题，加强对食品安全问题的监管，通过化学检测技术保障食品安全，从而严格控制在食品添加剂的应用。由于不合格的食品添加剂会破坏消费者的健康，会造成不良的影响，甚至会造成严重的食品安全事故，给民众和社会带来极大的危害。因此应用相关的化学分析技术检测食品的安全性具有非常重要的意义。

（二）食品安全检测中应用化学检测技术的必要性

由于我国的加工工艺标准没有统一，导致了在实际的生产过程中会发生一系列的问题，部分餐饮单位没有严格按照国家规定进行管理，导致存在一定的安全隐患，因此对食品安全进行安全检测具有非常重要的作用。在食品安全检测当中，化学检测技术是目前来讲应用最多的一种食品检测技术，在食品储存和流通的过程当中，受到相关条件的限制，往往会导致食品出现一定的安全问题，近几年来我国在食品安全和化学添加剂方面所出现的问题已经影响到了人们的日常生活和心理健康，因此必须明确在食品所存在的问题。化学检测技术是通过化学反应或化学现象来获取或验证食物中是否存在某种物质及其具体含量的一项检测技术。随着我国科学技术的不断发展，对食品的定性和定量检测要求更高。将化学检测技术应用到食品安全检测中，可以保证食品的安全，从根源上解决食品安全问题。面对越来越多的新型食品的，更需要开发更多的化学检测技术来对不同的食品进行检测，从而确保国家食品安全。

二、食品安全问题的主要原因

（一）农药残留引起食品安全

我国是一个农业大国，地域辽阔，农产品丰富，农业物种植过程中为了有效预防病虫害，并加快农作物的生长，农业生产活动中难免会使用一些农药和化肥。尽管使用农药和化肥可以在一定程度上让农作物免受病虫害的侵害和促进作物的成熟，但是，过度使用农药会导致农产品过多的农药化合物残留。当人们食用这些含有农药残留的物质后，就会引起食品安全问题。近年来，我国大力发展绿色农业技术，化学残留物有所减少，但是，农药残留依然不容忽视。

（二）添加剂过量引起食品安全

在食品加工行业，合理的使用食品添加剂可以在一定程度上满足人们对于食品品质的需求，且不会对人体造成影响。但是，当前很多不法商家不顾消费者的身体健康，在食品的加工过程中超量使用添加剂。部分食品添加剂会对人体健康造成不可估量的影响，以“三聚氰胺”事件为代表的奶粉就引起过严重的食品安全事件，极大的影响到了社会的和谐稳定。

（三）微生物污染引起食品安全

微生物污染主要是指在因有害微生物侵入食物而产生的污染。在食品的加工、销售等过程中，微生物污染会导致食用者出现呕吐等中毒症状，甚至会危及生命健康。为此，在食品的加工、生产、销售等过程中一定要采取有效的措施，防范以上问题的发生，从源头上加大微生物污染防治力度。

三、食品安全检测中化学检测技术的应用

（一）光谱检测技术

1.等离子发射光谱法

等离子发射光谱法通常应用到定量元素的检测中，在多元素和单元素检测分析中发挥着十分重要的作用。发射光源产生的能量作用于样品，样品中的一些电子会改变原来的轨迹，再次回到轨道中会释放特定波长的能量。通过分析检测发射波长，便能得知食品中含有哪些元素。该技术一般会应用在营养保健品的安全检测、食品污染物成分等中，是一种比较常见的食品安全检测技术。

2.近红外光谱技术

近红外光谱技术具有制样简单、非破坏性、可实现快速无损和绿色环保远程分析检测等优势，在食品质量监控领域中发挥越来越重要的作用。Wang等以蒙牛、伊利、万达山奶粉为检测样本通过添加试验模拟实际掺假样品，利用近红外光谱分析检测奶粉中掺假淀粉的情况。然而，由于物质通常在近红外区的吸收系数小，因此不适用一些痕量物质的分析。未来近红外光谱技术仍需不断完善才能发挥更大作用，如将其与化学计量法相结合，提高光谱图分析与试验结果的可重复性；此外，红外光谱检测仪也需要由大型研究级向小型便携式转换，同时建立更加全面广泛的全球性数据库，进一步促进该技术的应用和发展。

3.拉曼光谱技术

拉曼光谱技术是基于拉曼散射效应进行分子结构研究的一种分析方法。李永玉等采用拉曼光谱技术快速灵敏的检测了苹果表面残留的敌百虫。但普通拉曼光谱技术在痕量分析中存在一定的缺陷，这是由于存在拉曼散射信号弱的问题。近年来，纳米技术的快速发展促进了拉曼光谱检测技术的进步，通过一定尺寸的纳米颗粒作为表面增强拉曼的基底可以使拉曼散射信号得到极大增强，即表面增强拉曼光谱法。Pan等采用表面增强拉曼光谱技术实现了蔬菜油中特丁基对苯二酚的检测，解决了传统拉曼光谱信号较低、效应弱的缺点，能够较高提升检测灵敏度。目前该技术在食品领域发展迅速。但在实际应用中，也存在一些尚未解决的问题，如拉曼光谱相对较弱，容易受到荧光干扰等的问题。因此，该技术与其他分离技术整合，消除食品基质以及荧光效应的干扰，是未来发展的重点方向之一。

（二）色谱检测技术

1.气相色谱技术

气相色谱法适用于易挥发而不发生分解的化合物的分离。赵文亚和张莹等分别采用气相色谱法检测水产品中氯霉素和茶叶中有机磷农药的残留，分析快速高效准确。但由于该方法只适合分析挥发性和半挥发性组分，对高沸点有机物的分析相当困难，因而限制了其在食品安全检测领域的广泛应用。衍生化反应则是解决该问题的有效策略之一，常用的衍生化方法主要包括醚化反应、酰化反应、硅烷化反应、酯化反应、卤化反应和酯化反应，通过衍生化能够降低有机物的极性，增强其挥发性，改善色谱峰形，增大相邻峰的分离度，提高其在特定检测器上的灵敏度。综上所述，衍生化气相色谱法未来的发展方向主要包括：开发新型衍生试剂以获得最佳的衍生效果；简化提取步骤，开发液体原位衍生技术；优化衍生程序，缩短衍生时间；研究衍生产物稳定技术，适合批处理分析。

2.高效液相色谱和超高效液相色谱技术

高效液相色谱法采用高压泵和高效固定相，改善了气相色谱法在测定沸点高、热稳定性差有机物方面的不足。Mengelers和孙鹏等分别用高效液相色谱法实现了食品中3种磺胺类兽药和2种喹诺酮类兽药残留的分析检测，方法表现出分离效率高、灵敏度好、应用范围广等优点。超高效液相色谱是高效液相色谱的衍生，其基本原理是随着柱填料粒径减小，效率和分辨率增加。超高效液相色谱相较于高效液相色谱，其固定相色谱填料更加精细，采用耐高压的超高压输液泵，采用压力辅助自动进样系统等。此外，超高效液相色谱的应用还大大降低了分析时间和溶剂消耗。

3.薄层色谱技术

薄层色谱法是一种利用吸附剂对不同组分吸附能力不同从而使各成分分离的色谱分离方法。樊玮、杨勇和Gaugain等分别采用薄层色谱法实现了食品样品中菊酯类农药、喹诺酮类兽药以及硝基咪唑的大量筛选。然而，薄层色谱法因其在定性定量及重现性上的局限性，限制了其在食品安全分析领域的发展。

（三）生物检测技术

1.免疫技术

利用免疫方法检测食品中蛋白质的含量。这一类技术在有毒物质检测中的应用比较广泛。在食物制作和储存过程中，如果没有严格的按照收入储存和制作条件进行操作，便很有可能滋生真菌、细菌等微生物，这些物质对人的身体健康造成了较大的影响，而免疫技术主要是借助抗体与抗原可特异性结合的原理进行检测，可用于检测食物中是否含有有毒物质以及有毒物质的主要成分。

2.PCR技术

PCR技术是一种放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，在食品安全鉴伪方面有很重要的应用。Agustí和Rajkhowa等分别建立了食品样品中单增李斯特菌和猪巴斯德菌毒力相关基因新型多重PCR检测方法，操作简便快速，检测限能够达到检测需求，且表现出样品用量少、特异性好、灵敏度高的优点。但该技术操作复杂，对操作人员素质要求较高且投入成本较大，需要配备昂贵的配套检测仪器和专业的操作人员。

3.DNA探针技术

DNA探针检测过程其实是分子杂交过程，用同位素标记DNA探针，探针按照碱基互补配对原则进行配对形成双链DNA。通过检测带有标记的同位素，进行分子的分析工作，明确食品成分。

4.生物传感器法

生物传感器是一种能将生物物质浓度转换为电信号进行检测的分析仪器.根据生物识别元件的不同，生物传感器可分为酶传感器、细胞传感器、组织传感器、免疫传感器等。由于生物传感器具有灵敏度高，响应速度快，可以实现实时在线检测等优点；缺点是重现性不好。目前生物传感器在食品领域的应用主要是农药残留检测、兽药残留检测、真菌毒素检测、微生物及病毒检测和其他污染物和添加物检测。

（四）分子印迹技术

分子印迹技术基本原理是模版分子与功能单体两者间通过共价键或非共价键作用形成具有特殊空间结构的复合物，通过加入交联剂和致空剂使复合物转化成稳定的聚合物，亲和位点被记忆下来，随后加入洗脱剂去除模版分子，暴露出相匹配的空穴，从而制备出具有特异性识别功能的印迹材料。Mattsson等报道利用分子印迹聚合物竞争性荧光伪免疫分析法实现了鱼基质中的生物胺的检测。Kumar等人以毒死蜱为模板分子，成功开发出毒死蜱磁性分子印迹材料（MMIP），能够快速简单地从蜜蜂和茄子样本中提取毒死蜱。制备的毒死蜱MMIP具有吸附容量高，吸附平衡快，易于分离，特异性去除蜂蜜和茄子中毒死蜱的特点。近年来，基于功能性纳米粒子的分子印迹技术不断发展，包括基于磁性纳米颗粒、量子点荧光纳米粒子分子印迹技术等。Anis等人以PEG-Mn与ZnS混合的量子点为载体制备黄曲霉毒素分子印迹聚合物，通过荧光光谱仪进行对非乳制品饮料样品中的黄曲霉毒素进行荧光测量，制备的MIP-QDs复合物对AFs（AFB1，AFB2，AFG1和AFG2）具有高亲和力和选择性检出限和定量分别为0.016mg/L和0.053mg/L，分析回收率为99%±4%至107%±5%。

结束语：综上所述，在食品安全检测测中对化学技术的应用是十分广泛的，其大大简化了食品安全检测工作，提高了检测工作的准确率，在以后的工作中也应该不断丰富化学技术的应用形式，为食品安全检测工作提供更多的依据。