快速检测技术在储粮质量管控中的应用探讨

陈 娟

中央储备粮广州直属库有限公司 (广州 510800)

粮食事关国计民生，粮食安全是国家安全的重要基础，我国粮食总产量已超6.5亿t，口粮储备长期保持在70%以上，作为粮食生产与储备大国，储粮质量管控在粮食安全“压舱石”中举足轻重。目前在粮食入库、储存、出库全过程中，粮食常规检测技术较为成熟，但部分质量安全指标的检测存在耗时长、精密检测设备的检测成本高、检测环境要求严、检测流程繁琐等问题，大大增加了储粮环节的质量管控工作量与难度。随着检测方式的优化和仪器设备的研发，快速检测技术在保证总体准确度与精密度的前提下，能较好地克服常规检测的缺点，具备耗时短、便捷性高、检测成本低、无损检测等优势，逐步被运用到粮食现场与实验室检测中，大大提高了粮食质量筛查效率。本文对粮库在水分、脂肪酸值、真菌毒素、重金属、农药残留检测中广泛应用的快速检测技术进行了分析总结，并探讨了粮食快速检测技术的发展方向，旨在为粮食质量检验工作提供思路。

1 粮食水分的测定

1.1 干燥法

粮食水分主要按照《食品安全国家标准 食品中水分的测定》(GB/T 5009.3—2016)中第一法直接干燥法进行测量，虽然精度高，但耗时长、步骤多，无法满足粮食入库逐车及时检验的需要，卤素水分测定仪目前被广泛应用于粮食收购入库检验环节，其原理是采用卤素加热方式，用环形卤素加热灯做为加热的热源[1]，样品吸收来自卤素辐射体的红外辐射得到加热，在烘干过程中仪器会自动实时显示各种测量结果，包括样品重量、样品的水分含量等各种信息，从样品干燥前后的质量差测定其水分含量的百分比。

胡方方[2]对比分析了卤素水分测定仪法与直接干燥法的精密度与准确度，结果表明：卤素水分测定仪法(135 ℃)可作为水分检测的辅助方法，在10 min左右即可直接生成测定结果。卤素水分测定仪法不仅能大大提高检测效率，还因其卤素加热灯含有高热量值的惰性气体，能快速均匀地干燥样品，高灵敏度的称重传感器能使少量样品便可获得准确的测定结果，但该法一次性只能测定单一样品，无法同时进行大批量检测。

1.2 电测法

电测法主要包括电容式水分测定仪和电阻式水分测定仪。电阻法稳定性差、对样品的要求较高、不适合含水量过高或过低的粮食的测定，在此主要介绍粮食出入库作业现场应用较为广泛的电容式水分测定仪。电容法是利用水的介电常数和粮食中干物质的介电常数的差别来进行含水量的测定，粮食含水量的大小直接决定了电容的大小[3]，当粮食以一定的速度通过电容传感器时，可以通过测量仪器圆筒内外壁之间电容的变化量，间接测出粮食的含水量[4]。电容式粮食水分测定仪结构简单、成本低、便携度高、可连续快速测量，但易受环境影响，数据模型较为复杂，使用时需经常用直接干燥法进行校准。

2 脂肪酸值的测定

脂肪酸值作为判断粮食劣变程度的主要储存品质指标，其测定基本依据国标方法采用人工滴定、肉眼判断滴定终点的方式，但不同实验环境、不同人员对终点颜色的敏感度与判别、不同操作手法等因素会导致测定结果的差异，且样品前处理耗时长，检验效率不高，在粮食收购入库时会影响入库进度。目前基于化学滴定法与电位滴定法原理的脂肪酸值测定仪正逐步在基层粮库推广应用。唐文强等[5]采用JDDY型自动滴定分析仪测定稻谷、玉米脂肪酸值，结果表明实测脂肪酸值全部处于理论脂肪酸值的置信区间内，自动滴定分析仪具有良好的精密度、准确度及抗样品背景色干扰的能力。黄少华等[6-7]验证了连续自动电位滴定法测定粮食脂肪酸值的准确性和重复性与国家标准方法无显著性差异，该法操作简便易行，具有分析精度高、再现性和稳定性好、分析速度快和便于实现自动化分析等优点。

在实现滴定过程自动化基础上，基于机器视觉与化学滴定法的全自动脂肪酸值测定仪也具有广阔的应用前景[8]。运用自动控制技术实现多样品自动进样、振荡、提取、移液、加液、滴定和清洗的连续作业自动化，从前处理到滴定分析一键执行，降低了人为因素的干扰，可达到脂肪酸值的快速批量检测，极大减少检验人员的工作量与劳动强度[9-10]。

3 食品安全指标

3.1 真菌毒素

对粮食危害较大的真菌毒素主要有黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、赭曲霉毒素等，胶体金免疫层析快检技术是目前粮食真菌毒素快检设备选择的主流技术，经过十几年的研究发展，基本实现了准确、快速、简便、稳定的快速检测要求[11]，其原理是利用试样提取液中的真菌毒素与检测条中的胶体金微粒发生呈色反应，颜色深浅与试样中真菌毒素含量相关。用读数仪测定检测条的颜色深浅，根据颜色深浅和读数仪内置曲线自动计算出试样中真菌毒素的含量。该技术已形成相关行业标准，被广泛应用于粮食入库质量快速筛查和普查自查，陈明伟等[12-13]探讨评价了胶体金快速定量检测方法，结果表明该法操作简单、检测项目多、检测速度快，适合大批量现场快速检测，可实现粮食真菌毒素污染风险快速预警，但在实际应用中需要定期对仪器进行校准，当检测结果处于临界值范围时，需用国标方法进行复核。

3.2 重金属

能量色散型X射线荧光光谱法和电化学检测法是目前检测粮食污染物中重金属的常用快筛方式。能量色散型X射线荧光光谱法主要用于镉的快筛与定量测定，粉碎后的样品经仪器内高能X射线激发，得到镉元素的特征X射线荧光，在一定浓度范围内，该X射线荧光信号强度与镉含量呈正比，采用标准曲线定量[14]。罗凤莲等[15]采用石墨炉原子吸收光谱法和重金属快速检测法分别测定大米样品中的镉含量，结果表明，两种方法测得大米镉含量结果无显著差异(P>0.05)，但重金属快速检测法精密度优于原子吸收光谱法。周维斌[16]采用粮食重金属快检仪检测粮食谷物制品中镉含量，其准确度、检测线、快速筛查与定量分析的精度都能达到标准要求，且无需消解，方便快捷，节约成本，可应用于粮食入库的快速检测，保证粮食入库安全。

电化学检测法是建立于物质在溶液中的电化学特性基础上的一类仪器分析方法，其原理是基于分析物在电极表面产生的电化学信号来测定其浓度，通过测量电信号的改变，如电阻、电导、电位、电流、电量或电流电压曲线等，无需经过信号转换即可被检测仪器识别和分析[17]。目前，电化学重金属快速检测仪已实现多种元素的同步定量检测，且设备小型便于携带、操作简单、反应时间快，成本较低。今后的研究重点主要在新型修饰电极的开发和检测方法的创新上，通过选择不同的修饰物来提高电极的性能，扩大线性范围，增加灵敏度和选择性，以提高可重复性和稳定性[18-19]。

3.3 农药残留

粮食农药残留主要分为有机磷类、有机氯类、菊酯类和氨基甲酸酯类，酶抑制法是目前市场上应用面较广的速测技术[20]，能快速定性检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留，30 min内即可测定完毕，但因该法生化步骤较多，对人员操作要求较高，其灵敏度、重复性、特异性、回收率等还有待进一步提高[21]。马宏等[22]采用经过改良的昆虫酯酶，并且修饰底物增加酶与底物的特异性结合能力，同时用高灵敏的荧光底物代替传统的显色底物，建立了生物荧光酶抑制法测定粮食及其制品中的有机磷类及氨基甲酸酯类的农药残留快速定性检测方法，样品处理简单，无需纯化，可在20 min内完成多个样品的检测，同时对实验人员技术水平要求低，大大提高粮食工作者收储验质和质量监管效率。

4 结论与展望

粮食快速检测技术在储粮质量管控中发挥着越来越重要的作用，快检产品未来发展方向应与食品安全检测要求相衔接，并在精密度、准确度、工作效率等方面进一步提升，如建立更精确的模型、优化更简便的前处理方法、实现更多的快检项目、推动形成相关快速检测标准、研发更小型便携的快检设备等，持续加强相关技术的推广应用，使基层质检人员通过简单、快速、低毒、高效的操作完善粮食入库、储藏、出库全流程的质量监管体系，让粮食质量安全能够得到有效保障。