食品分析中生物及生化分析方法运用研究

2021-11-27韩松林

食品安全导刊 2021年32期

万娟，吴梅，韩松林

（1.阿克苏职业技术学院，新疆阿克苏 843000；2.金华市农业科学研究院，浙江金华 321000）

食品行业为了确保产品的质量、控制产品的加工过程，需要使用合适的食品分析方法。现阶段在食品分析工作中较为常用的食品分析方法为生物分析法和生化分析法，这两种方法具有较高的敏感性和适用性，且操作并不复杂，已经成为现阶段食品成分分析、食品添加剂分析及食品卫生检测等食品分析工作中的主要方法。

1 食品分析对象

食品分析对象可以进一步分成3 种形式，分别是各种外部添加剂、有害物质以及营养成分。其中营养成分作为食品营养价值判断的基础指标，会直接影响食品综合品质和营养价值[1]。结合人体发展所需的基础营养元素分析，发现人体所需营养素质多达40 多种，可以进一步分成6 种类型，分别是碳水化合物、脂肪、蛋白质、水、维生素及无机盐等物质，而上述元素同时也是食品分析中的重要部分。有害物质残留于食品中，容易威胁人体健康，污染问题是导致食品形成有害物质的主要原因。食品分析工作中，检测的有害物质包括氯农药、有机磷、各种微生物、有害化学物质及代谢产物等，如黄曲霉毒素、大肠杆菌[2]。

2 食品分析的基本流程和基本要求

2.1 食品分析的基本流程

①样品的抽取。对于样品抽取应严格按照食品分析的标准要求进行。②样品的制备。在样品制备时，工作人员需要将待测的部分样品进行处理。③分析前的准备工作。即实验环境的准备、工作人员的准备和分析设备的准备等。④分析方法的选择。一般同一种食品样品可以使用不同的分析方法，工作人员应根据食品的实际情况选择合适的分析方法，这也是确保分析结果准确的关键[3]。

2.2 食品分析的基本要求

开展食品分析工作的过程中，需要建立起健全的食品分析体系。在食品分析体系的建设阶段，相关工作人员应秉承使用先进食品分析技术和先进食品分析设备的原则，对食品分析工作的相关部门和检测资源进行有效整合，提高食品分析工作水平。从增加监管实效性的角度出发，建立完善的食品分析监管制度，充分发挥食品分析工作的作用，并设立当地食品分析机构。政府相关部门也应加强在食品分析结构建设中的投入，改善食品分析工作环境和使用设备，购进新型食品分析设备，完善食品分析的项目，扩大食品分析的范围，以此提高食品分析技术水平和食品分析结果的准确程度，达到标准的食品分析工作体系[4]。

2.3 食品分析中应用生物和生化法主要功能优势和不足

在食品分析检测过程中应用生物以及生化法具有较强专一性，能够对食品特殊组分立体差异和微小结构进行准确区分，在应用相关方法进行分析检测中，无需过多样品，而微生物测定成本较低。生化和生物分析技术在实际检测中能够进一步提升食品分析效率，单纯通过几分钟便可以得到准确的测量结果。最终测量结果和人体健康存在一定联系。生化以及生物技术在食品分析过程中，可以明确产品组成，如可以借助酶法检测单糖，通过微生物法对食物中的氨基酸进行检测，通过特殊生物体及整体动物试验等方法对食物蛋白质消化率进行准确检测，这也是一种判断食物蛋白质营养价值的有效方法。但生化法与生物法在实际应用中同样存在某些不足。这两项分析技术在分析检测中需要耗费较长的时间进行检测；需投入大量的实验费用，增加了食品分析难度和复杂度。因此，需不断推动生化与生物分析技术在食品检测中的应用。

除此之外，当前的食品中通常存在各种残留农药，威胁人体健康。针对食品中的农药残留可以选择酶法进行合理测定，或对微生物污染状况进行检测，准确了解食品具体储存和制备状况。

3 食品分析中应用的生物及生化分析方法

3.1 生物芯片技术

生物芯片技术在食品分析中可以实现对连续化、集成化、微型化及信息化的样品分析，其具有的这些特点使生物芯片技术在食品卫生检验、食品营养机理的分子阐述、食品毒性研究以及转基因食品的检测等多个食品分析领域中得到广泛应用。由于生物芯片技术在食品蛋白质检测及食品基因表达分析中具有极大的应用优势，是多种现代科学技术的综合应用，所以生物芯片技术在食品分析工作中的应用优势会随着科学技术的进步而逐渐增大，一定会成为未来食品分析检测中最为主要的检测方式[5]。

3.2 免疫分析技术

免疫分析技术指的是借助抗原和抗体之间具有的特异性反应，在此基础上使用各种定量信号的方法对食品中含有的某种物质进行定量或者定性检测的技术，免疫分析技术一般具有极高的灵敏度以及极高特异性，现阶段也在食品分析检测中得到了一定程度的应用。免疫分析技术作为检测技术的一大种类，其包含的各种检测形式应用的原理基本相同，仅在标记物质方面以及最终检测结果发出的信号方面存在一定差异。现阶段被广泛应用的免疫分析技术主要有荧光免疫分析技术、放射免疫分析技术、酶联免疫分析检测技术、发光免疫分析技术、胶体金免疫标记分析技术及免疫电镜分析技术等。

免疫分析技术的特点为特异性较高、灵敏性较高、干扰较小、具有再现性、技术操作简单和安全无污染的特点，现阶段已经在食品微生物检测（沙门氏菌）分析工作中得到了广泛的应用。同时，在食品激素和抗生素检测、真菌毒性检测、食品农药残留检测及食品营养物质检测（蛋白质）中同样得到了广泛的应用。并且食品的免疫分析技术操作可以通过商品化的试剂盒进行操作，现阶段对于常用的兽药检测采用免疫分析检测的方法，在动物性食品的兽药残留检测中得到了十分显著的应用成果，而且随着免疫分析技术的不断发展完善，可以通过制备特异性更高的单克隆抗体及功能更加完善的重组单链抗体的方式进行应用，此外，随着免疫传感器技术及免疫芯片技术的完善，在食品分析检测领域免疫分析技术的地位越来越重要。

3.3 酶法分析技术

在食品分析检测中应用的酶法分析技术主要在以下两方面。①将酶作为分析对象，测定食品加工阶段及食品样品中含有使用的酶含量及其活性情况。②以酶具有的特点为依据，将酶作为食品分析检测的分析工具或者分析试剂，以此检测食品样品中难以通过化学法测定的物质。现阶段在食品分析检测中常用的酶法分析技术主要有多酶偶联测定法、抑制剂作用或者辅酶作用的测定法、利用酶反应循环系统进行的高灵敏度测定法、放射性同位素测定法以及酶标免疫检测法等。

酶法分析技术在食品分析检测中的应用和其他分析技术相比，酶法分析技术具有的应用优势便是特异性高，在使用酶法分析技术进行食品分析检测时，不需要对食品样品进行过于复杂的预处理。并且，由于酶具有催化反应效率较高的特点，因此酶反应的速度通常较快，也就是指食品分析检测中酶法分析技术的分析速度较快。现阶段酶法分析技术已经在食品分析检测营养物质（葡萄糖）的定量分析、食品无机金属离子的检测分析、食品农药残留检测分析、食品维生素检测分析、食品核苷酸检测分析、食品毒素检测分析及食品嘌呤检测分析等方面得到广泛应用。此外，由于酶法分析技术的发展方向为检测更加方便、更加快捷，现已经有可以直接进行食品检测分析的酶电极，这种检测方式不需要进行试剂配制以及标准曲线制作等检测工序。现阶段在实际食品分析检测中得到应用的酶电极主要有过氧化物酶电极、L-氨基酸氧化酶电极以及脲酶电极等。

3.4 生物传感器

现代化背景下，随着我国生物技术持续发展和完善，微电子技术的快速发展和相关应用范围的持续扩大，诞生了生物传感器技术，能够为食品分析检测提供有效的技术支持，例如食品发酵产业中所应用的在线检测技术中便应用了生物传感器，而生物传感器属于多元学科交叉的先进技术，可发展成为一种有效的分析工具。当前，我国食品分析行业中对生物传感器产品的应用数量较少、商品有限，普遍是以葡萄糖传感器作为主要的检测工具。如美国YSI 企业生产出来的糖测定装置，可以在1 min 以内测量样品内的葡萄糖元素，但该种商品的电极寿命普遍较短。当前的重点研究内容主要分布于分子鉴别检测、微型化检测设备、图像传感设备及感官传感设备等。为了更好地迎合食品产业发展要求，食品检测仪器应在灵敏、准确基础上朝着微量、快速、简便的检测方向发展，能够同时检测食品中的不同成分，检测设备呈现出一种智能化、自动化和微型化发展特征。

3.5 食品分析评价体系

食品分析方法评价代表对相关评价方法的认可度，对某种分析方法进行研究的过程中，普遍是按照检测下限、精确度和精密性3 种指标进行评价。精密性方面，即在同等条件下实施反复检测，最终结果相似度，普遍可以利用标准差实施评价衡量。所选分析方法不同，精密度水平同样存在较大差异。准确性主要表示测量值和真实参数的相似度，可以通过误差进行准确衡量。部分条件下，主要通过真实值和均值的百分差评价分析方法的准确度，样品检测百分率和理论数值不能超出方法精密度标准差4倍。因为食品分析涉及各种样品处理工作，包括灰化、分离、浓缩和提取等环节，各个环节都会使被测物质流失，从而降低分析结果准确性，为此需要检测方法回收率。帮助判断分析方法的实效性，为样品处理提出有效的改进建议。