延伸食品检测技术的食品安全保障研究

摘 要：食品安全问题日益复杂化，延伸食品检测功能成为确保食品安全的重要策略。通过引入生物传感器、智能包装及区块链技术，实时监测食品在生产、运输及销售中的质量变化，可有效提升检测的精确度和效率，确保食品安全。定制化的检测手段与技术创新，进一步优化了不同食品类型的监测方案，有效降低了检测设备成本，并促进其在中小型企业中的广泛应用。

关键词：食品安全；快速检测技术；生物传感器；智能包装

Research on Food Safety Assurance by Extending Food Testing Technology

LIU Jiaying

（Inner Mongolia Shendong Tianlong Group Co.， Ltd.， Ordos 017200， China）

Abstract： Food safety issues are becoming increasingly complex， and extending food testing functions has become an important strategy to ensure food safety. By introducing biosensors， intelligent packaging and blockchain technology， real-time monitoring of food quality changes during production， transportation and sales can effectively improve the accuracy and efficiency of testing and ensure food safety. Customized testing methods and technological innovations further optimize monitoring solutions for different types of food， effectively reduce the cost of testing equipment， and promote its widespread application in small and medium-sized enterprises.

Keywords： food safety; rapid detection technology; biosensors; intelligent packaging

食品安全是关系国计民生的重要问题，随着社会经济的不断发展，消费者对食品质量安全的要求日益提高。然而，频发的食品安全事件表明，现有的食品检测技术和手段在覆盖范围和效率上仍存在诸多不足。食品中可能存在的有害物质，如化学添加剂、微生物污染物、环境残留物等，对消费者健康构成了潜在威胁。

1 现有食品检测方法的问题与不足

1.1 检测覆盖范围有限，难以应对复杂食品成分

现有食品检测技术在覆盖范围方面存在显著局限性，尤其是面对复杂食品成分时，难以实现全面有效的监控。大部分现行检测方法主要集中于特定的化学污染物或微生物指标，忽略了食品成分的复杂性。例如，传统的检测方法主要关注农药残留、重金属污染等常见污染源，但对于复合食品中的交叉污染或食品中微量的新型污染物（如纳米材料或抗生素残留）缺乏足够的灵敏度。以乳制品为例，尽管我国有关部门在三聚氰胺事件后加强了对化学添加剂的检测力度，但其他潜在的复杂化学成分仍未得到充分关注。此外，复杂食品的加工过程往往引入多种成分的相互作用，现有的检测手段难以全面识别和监测这些新生成的化学物质，从而可能留下食品安全隐患。

1.2 检测周期较长，实时监控能力不足

大多数情况下，食品样本需要经过复杂的预处理、化学分析和实验室验证，这一过程可能耗时数小时甚至数天，无法满足供应链中快速变化的环境需求。例如，在生鲜食品的生产和流通过程中，微生物污染可能在短时间内迅速扩散，但由于现有检测方法周期过长，往往无法在污染扩散前及时发现问题并采取措施。此外，食品在运输和储存过程中可能发生温度波动或包装破损，现有的检测手段难以实时监控这些动态变化，导致食品安全风险进一步加大。这种滞后的检测机制直接影响了食品安全的保障效率，增加了安全隐患。

2 延伸食品检测功能的具体策略

2.1 引入多元检测技术，实现全方位覆盖

2.1.1 引入生物传感器技术，提升食品检测灵敏度与精确性

生物传感器作为一种新兴的检测技术，近年来在食品安全检测领域展现出巨大的潜力。生物传感器能够通过生物分子（如酶、抗体、核酸等）与目标物质的特异性结合，实现对污染物、添加剂、病原微生物等的快速检测。相比于传统的化学分析方法，生物传感器具有灵敏度高、检测速度快、设备成本相对较低等优点。例如，针对乳制品中抗生素残留开发的基于抗体的生物传感器，能够在短时间内检测出低浓度的抗生素残留，其灵敏度远高于传统的化学检测方法[1-2]。该方法不仅显著缩短了检测时间（从数小时缩短至数分钟），而且能够在复杂的食品基质中有效运行。这表明引入生物传感器技术可以在复杂食品成分的检测中提高检测精度，降低漏检率，进一步保障食品安全。

2.1.2 应用智能包装技术，强化食品供应链中的动态监控

智能包装技术是食品安全监测的重要创新之一，能够实时感知并反映食品包装内部环境变化，为消费者和监管机构提供动态的食品安全信息。智能包装中通常嵌入各种传感器，能够监测食品的温度、湿度、气体成分变化，甚至能够识别病原微生物的生长。例如，在冷链运输过程中，智能包装可以监测温度的波动，确保食品始终处于安全的温度范围内。ALFEI等[3]开发了一种基于纳米材料的智能包装系统，能够实时监测包装内部氧气含量的变化，以检测因包装破损导致的生鲜食品氧化反应。实验结果显示，该智能包装显著减少了由于温度或氧气变化引起的食品变质问题，降低了供应链中的食品安全隐患。

2.1.3 应用区块链技术，确保食品信息透明与可追溯性

近年来区块链技术在食品溯源领域的应用受到越来越多的关注。区块链具有去中心化、不可篡改、公开透明的特点，成为保障食品安全、追踪食品源头的重要手段。通过区块链技术，食品的生产、加工、运输、销售等各个环节的信息都可以实时记录并共享，确保每一个环节的透明度。例如，沃尔玛和IBM合作开发了一种基于区块链的食品溯源系统，通过该系统消费者可以扫描商品上的二维码，查看该食品的产地、生产日期、运输过程等详细信息[4]。该系统的引入显著提升了对食品安全事故的响应速度。研究数据显示，在检测到食品安全问题时，供应链中的问题节点能够在2.2 s内被精准定位，而传统方法通常需要耗费数天甚至数周。该技术的应用不仅确保了食品供应链的可追溯性，还提高了食品安全问题的发现效率，降低了潜在的食品安全风险。

2.1.4 应用不同的食品检测技术，提升检测的针对性

不同类型食品的成分结构和保存要求各不相同，因此需要根据食品的特性对检测技术进行定制化应用。例如，针对生鲜类食品，快速检测病原菌或微生物污染是食品安全的重点。HASH等[5]研究开发了一种基于生物传感器的快速检测设备，专门用于检测海产品中的病原菌污染。研究表明，该设备能够在15 min内检测出低浓度的致病菌，灵敏度和特异性都显著优于传统方法。此外，对于长期保存的罐头类食品，智能包装技术能够提供长期的环境监测功能，确保食品在整个储存过程中的安全性。ALMEIDA等[6]研究发现，智能包装能够持续监测长时间储存的罐头食品中的氧气和二氧化碳含量，防止包装破损导致的食品变质。这些案例表明，针对不同食品类型，定制化应用食品检测技术能够有效提升检测效率与精度。

2.2 研发快速检测技术，提升实时监控能力

2.2.1 基于纳米技术的快速检测平台

近年来，纳米技术在食品快速检测领域取得了突破性进展。利用纳米材料的独特物理和化学性质，研究人员开发出了一系列高灵敏度的食品检测平台。例如，刘瑞琪等[7]利用金纳米颗粒开发了一种新型农药残留快速检测技术，用于检测蔬菜和水果中的有机磷农药残留。该检测方法能够在15 min内检测出食品中的微量有机磷农药，检测限为0.1 µg·kg-1，灵敏度显著高于传统的气相色谱法。纳米技术不仅提升了检测速度，还通过提高检测灵敏度降低了假阳性率和假阴性率。纳米技术在快速检测中的应用能够实现对食品污染物的快速、准确识别，适合在食品加工和流通环节中推广应用。

2.2.2 基于智能传感器的快速检测技术

智能传感器技术作为现代食品安全检测的重要工具，已经在生鲜食品的质量监控中得到了广泛应用。与传统检测方法相比，智能传感器能够实时监控食品存储和运输过程中物理、化学参数的变化，并通过电子信号的形式传递检测结果，具有灵敏度高、实时性强和便于集成的优点。智能传感器的工作原理基于传感器材料与食品新鲜度指标（如挥发性有机化合物、气体和温度变化等）的相互作用，进而产生信号变化。例如，一种常见的应用是在包装内部安装气体传感器，用于监测食品腐败过程中释放的挥发性氨气和二氧化碳气体。通过开发基于肌红蛋白溶液的传感器，检测禽肉在储存过程中释放的硫化氢气体，从而通过颜色变化监测禽肉的新鲜度变化。该传感器的颜色从淡红色逐渐变为绿色，显示肉类逐渐腐败[8]。智能传感器的优势在于实时检测，并能通过无线射频识别技术实现数据远程传输，为食品供应链的全面监控提供了技术支持。

2.3 降低设备成本，推广普及基层应用

为了降低食品检测设备的成本并推广其在基层企业中的应用，应当推动检测设备的小型化与模块化设计，通过优化硬件结构与精简不必要的功能，减少设备制造成本。同时，推广高性价比的材料和技术，如采用基于纳米材料或生物传感器的简易检测平台，这些平台既具有较高的灵敏度，又能降低生产与维护成本。此外，还可以通过开发共享检测平台或移动检测站，减少个体企业的设备采购负担，提高检测资源的利用率。政府和相关机构应出台相应的政策补贴与技术支持，帮助基层食品企业更快、更广泛地应用新型检测设备，从而提升整体食品安全保障水平。

3 结语

未来的食品检测领域，快速检测技术的发展与应用将成为保障食品安全的关键措施。通过生物传感器、智能传感器及区块链等前沿技术的引入，食品安全检测不仅能够实现更加精准、实时的监控，还能显著提升供应链中各环节的透明度和应急处理能力。特别是纳米技术与智能包装的结合，进一步提高了检测灵敏度和速度，减少了传统检测方法中的滞后性与盲点。随着技术的持续进步与成本的下降，这些先进的检测手段将在更广泛的领域得到推广与应用，从而全面提升全球食品安全管理的水平。

参考文献

[1]GAUDIN V，MARIS P.Development of a biosensor-based immunoassay for screening of chloramphenicol residues in milk[J].Food and Agricultural Immunology，2001，13（2）：77-86.

[2]ROSATI G，RAVAROTTO M，SCARAMUZZA M，et al.Silver nanoparticles inkjet-printed flexible biosensor for rapid label-free antibiotic detection in milk[J].Sensors and Actuators B-Chemical，2019，280：280-289.

[3]ALFEI S，MARENGO B，ZUCCARI G.Nanotechnology application in food packaging： a plethora of opportunities versus pending risks assessment and public concerns[J].Food Research International，2020，137：109664.

[4]SRISTY A.Blockchain in the food supply chain—what does the future look like？[EB/OL].（2021-11-30）[2024-09-27].https：//tech.walmart.com/content/walmart-global-tech/en_us/blog/post/blockchain-in-the-food-supply-chain.html.

[5]HASH S，MARTINEZ-VIEDMA M P，FUNG F，et al.Nuclear magnetic resonance biosensor for rapid detection of Vibrio parahaemolyticus[J].Biomedical Journal，2019，42（3）：187-192.

[6]ALMEIDA C，LASO J，DE SOUSA D B，et al.Seafood consumers engagement in reducing environmental impacts from packaging[J].Science of the Total Environment，2023，863：160846.

[7]刘瑞琪，周栖桐，张悦，等.基于金纳米颗粒修饰二氧化硅纳米花的生物传感器构建及应用[J].化工学报，2023，74（3）：1247-1259.

[8]赵冬艳，孙金才，陈纪算.新鲜度指示型包装技术在生鲜食品的应用进展[J].食品与生物技术学报，2022，41（1）：1-9.