陳 穎

(中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院， 北京 100176)

隨著食品產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和食品安全控制水平不斷提高，食品原料、生產(chǎn)、經(jīng)營等全鏈條中摻假使假現(xiàn)象日益凸顯，愈來愈引起世界各國關(guān)注，已經(jīng)成為需全球共同應(yīng)對(duì)的問題，也成為困擾和制約我國食品產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的毒瘤，是未來食品質(zhì)量安全需重點(diǎn)解決的主要問題和食品產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心問題。

食品摻假使假等不法行為，損害消費(fèi)者經(jīng)濟(jì)利益，危害消費(fèi)者健康，破壞市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)秩序，擾亂社會(huì)誠信體系，導(dǎo)致嚴(yán)重社會(huì)負(fù)效應(yīng)，同時(shí)損害進(jìn)出口貿(mào)易，影響國家形象。我國已將食品摻假和欺詐納入了政府對(duì)食品安全危機(jī)的監(jiān)管范疇。對(duì)真?zhèn)舞b別、種類鑒定、品質(zhì)評(píng)價(jià)、溯源檢測(cè)、地理標(biāo)識(shí)、原產(chǎn)地保護(hù)、標(biāo)簽符合等食品打假鑒偽技術(shù)的研究已成為國內(nèi)外食品質(zhì)量安全研究的新熱點(diǎn)[1]。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，食品打假鑒偽手段越來越多。從傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)判斷到儀器檢測(cè)，從生化分析到分子鑒別，方法的準(zhǔn)確性、靈敏度和穩(wěn)定性越來越高，基因組、蛋白組、代謝組和無損檢測(cè)等基于組學(xué)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)已成為解決食品摻假使假與欺詐問題的新一代技術(shù)手段。

1 食品打假鑒偽的重要性與緊迫性

1.1 食品摻假使假與欺詐現(xiàn)象歷史上由來已久，且問題越來越凸顯

縱觀世界食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，從初始作坊式發(fā)展時(shí)期，到工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)期，乃至現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)體系建立時(shí)期，從兩千多年前的古代社會(huì)到今天的現(xiàn)代社會(huì)，食品摻假使假與欺詐行為自食品進(jìn)入流通領(lǐng)域以來一直存在。不僅在中國，歐美發(fā)達(dá)國家和地區(qū)等其他地方也一樣存在。無論是政府還是民間，與食品摻假使假與欺詐的斗爭(zhēng)從來沒有停止過。

《晏子春秋·內(nèi)篇雜下》中“君使服之于內(nèi)，而禁之于外，猶懸牛首于門而賣馬脯于內(nèi)也?！焙退未屍諠?jì)的《五燈會(huì)元》卷十六：“懸羊頭，賣狗肉，壞后進(jìn)，初幾滅?！笔顷P(guān)于我國食品摻假使假的最早記載。在近代英國歷史上，19世紀(jì)是牛奶摻假的盛行時(shí)期，其中尤以19世紀(jì)后半葉最為嚴(yán)重?！耙粦?zhàn)”時(shí)期的德國用“不可消化的廢棄物”制造了很多“食物代替品”。南北戰(zhàn)爭(zhēng)前后，美國也同樣經(jīng)歷了一個(gè)食品摻假肆虐橫行由“亂”而“治”的漫長過程。2013年初，歐洲的“馬肉風(fēng)波”成為近年來歐洲影響最深遠(yuǎn)的食品摻假問題，甚至使不少消費(fèi)者改變了消費(fèi)習(xí)慣[2]。

隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程，食品產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，食品企業(yè)開始全球化布局，不斷延長和復(fù)雜化的食品供應(yīng)鏈也增加了摻假使假和多元擴(kuò)散的可能性。美國國會(huì)研究服務(wù)專題報(bào)告指出，盡管食品摻假的規(guī)模難以統(tǒng)計(jì)，但全球食品行業(yè)每年的損失高達(dá)150億美元[3]。近幾年全球經(jīng)濟(jì)衰退，世界范圍內(nèi)食品摻假與欺詐有顯著增加趨勢(shì)。尤其是隨著電商等新經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，食品摻假與欺詐更是成為全球性的挑戰(zhàn)[4]。

1.2 食品摻假使假與欺詐范圍廣、形式多，不良社會(huì)影響極大

盤點(diǎn)近年來的食品安全熱點(diǎn)事件，不論是歐洲“馬肉風(fēng)波”，還是巴西“過期牛肉丑聞”，不論是印度“牛奶摻假丑聞”、德國“有機(jī)雞蛋造假丑聞”，還是我國“假肉串肉卷事件”、“三聚氰胺事件”、臺(tái)灣地區(qū)“大統(tǒng)黑心油事件”等，都引起了空前的社會(huì)反響，嚴(yán)重影響了產(chǎn)業(yè)發(fā)展和消費(fèi)者信心。食品摻假使假和欺詐有三個(gè)特點(diǎn)[3]：一是問題食品涉及面越來越廣，呈立體式、全方位態(tài)勢(shì)；二是危害程度越來越深，已從食品外部衛(wèi)生危害走向了內(nèi)部安全危害；三是手段越來越多樣、手法越來越隱蔽，已到了“不怕你做不到，就怕你想不到”的地步。在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)下，一些企業(yè)和個(gè)人為了牟取暴利鋌而走險(xiǎn)，置公眾健康甚至生命于不顧，違法制售假冒偽劣食品，盜用商標(biāo)，假冒名牌，大發(fā)不義之財(cái)。甚至一些大的知名食品企業(yè)也參與其中，給食品質(zhì)量安全帶來了更多不確定因素。

1.3 食品打假鑒偽內(nèi)涵不斷演變，已從狹隘的食品衛(wèi)生向食品質(zhì)量、食品營養(yǎng)等“質(zhì)”與“量”全方面發(fā)展

食品品種日益豐富，加工手段日益多樣化，食品欺詐的概念范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)摻假[5]的范圍，除真?zhèn)瓮?，還包括冒牌、避稅及走私等[6]。食品真實(shí)性鑒別已不僅僅指摻假鑒別，還包括品質(zhì)評(píng)價(jià)、標(biāo)簽符合、溯源識(shí)別等多方面質(zhì)量安全問題[7]，其目的已呈多維度多元化需求,見表1。歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)非常重視食品的防偽監(jiān)測(cè)工作，而且相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系往往更為嚴(yán)格。近期歐盟理事會(huì)新修訂的食品標(biāo)簽法規(guī)要求在標(biāo)簽上明確標(biāo)明所有食品成分及含量，使消費(fèi)者了解食品的所有成分[8]。與這些法律法規(guī)相配套需要完善的檢測(cè)體系和強(qiáng)大的技術(shù)儲(chǔ)備。

表1 食品表征識(shí)別與鑒偽的目的和需求

a. 溯源特別界定在食品產(chǎn)地識(shí)別，從原料到加工到產(chǎn)品到流通的廣義溯源及追溯體系涵蓋在各類食品鑒偽中; b. 標(biāo)簽符合特別強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)基因和過敏原兩類強(qiáng)制標(biāo)識(shí)，其他各類廣義的標(biāo)簽相符性分布在其他各類食品鑒偽中。

1.4 與摻假使假與欺詐手段的復(fù)雜性相比，食品打假鑒偽技術(shù)仍然滯后

盡管食品摻假使假一直存在，但對(duì)于食品打假鑒偽的研究卻相對(duì)薄弱，只是在近10年才引起人們的重視，成為研究熱點(diǎn)，并使該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用得到了長足發(fā)展[1]，但由于食品中所含成分復(fù)雜，易受產(chǎn)地、氣候和采收時(shí)間等因素的影響，且大多數(shù)食品經(jīng)過破碎、攪拌、高溫、高壓等物理、化學(xué)以及生物反應(yīng)等多種加工過程，而用于摻雜到食品中的物質(zhì)又多是與其組成比較接近，或某些性狀比較接近的物質(zhì)，因此通常難鑒別其真?zhèn)?。此外，隨著假冒偽劣手段的不斷變化，仿真度極高的劣質(zhì)產(chǎn)品給鑒偽、檢驗(yàn)工作帶來巨大的困難。甚至有人提出諸如“為什么打假總比造假落后”的尖銳問題，凸顯出摻假食品有效檢測(cè)手段的缺失，迫切需要科技支撐與引領(lǐng)。

2 食品打假鑒偽技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)

食品打假鑒偽技術(shù)涉及從田間到餐桌的每個(gè)環(huán)節(jié)，要滿足種類、品牌、產(chǎn)地、目標(biāo)物等真實(shí)性識(shí)別以及目標(biāo)物純度鑒定、摻假物、雜質(zhì)含量檢測(cè)等不同的需求。近十年來關(guān)于食品打假鑒偽技術(shù)的研究報(bào)道呈直線上升的態(tài)勢(shì)，發(fā)文量在整個(gè)食品檢測(cè)發(fā)文量中的比重近年來也逐年提高[9]。食品打假鑒偽技術(shù)各類技術(shù)有其各自的優(yōu)點(diǎn)，也有著不同的局限，研究進(jìn)展差異較大[10-13]。

1)借助肉眼或通過顯微鏡觀察區(qū)分樣品的形態(tài)學(xué)分析技術(shù)發(fā)展最早，但分析結(jié)果有一定主觀性，與檢測(cè)人員經(jīng)驗(yàn)相關(guān)性很大。近幾年，數(shù)字圖像分析技術(shù)的發(fā)展賦予這個(gè)傳統(tǒng)技術(shù)新的生命力，有望成為一種新型輔助鑒別方法。2)以光譜、色譜和質(zhì)譜為代表的理化分析技術(shù)是興起年代相對(duì)久遠(yuǎn)的一類技術(shù)，主要對(duì)產(chǎn)品主要成分、特定成分或標(biāo)志物以及各種代謝物進(jìn)行檢測(cè)分析。3)以電子鼻、電子舌等各類傳感器為代表的人工智能技術(shù)，主要測(cè)定樣品中所有揮發(fā)性成分等整體綜合信息。4)以PCR、分子標(biāo)記、DNA指紋圖譜、芯片等為代表的分子生物學(xué)技術(shù)是國際上倍受關(guān)注的技術(shù)。

隨著科技的進(jìn)步和學(xué)科交叉的融合發(fā)展，為食品打假鑒偽提供了新手段。如數(shù)字PCR技術(shù)為利用分子生物學(xué)技術(shù)定量提供了新的手段；新一代測(cè)序、組學(xué)技術(shù)為未知物種鑒別研究提供了新方法；計(jì)量學(xué)與各種技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使得食品打假鑒偽技術(shù)更加科學(xué)。在不同技術(shù)方法中選擇合適的技術(shù)協(xié)同解決問題是目前食品鑒偽研究發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，基于組學(xué)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)體系越來越成為食品摻假使假等欺詐問題的綜合解決方案[7, 14]。

筆者團(tuán)隊(duì)2005年提出了“食品屬性表征與品質(zhì)分子識(shí)別”概念[15]，一直致力于食品屬性表征與品質(zhì)分子識(shí)別及溯源的應(yīng)用與應(yīng)用基礎(chǔ)研究。圍繞大宗食用農(nóng)產(chǎn)品、深加工食品和高附加值食品，針對(duì)食品種類、品牌、產(chǎn)地、加工工藝、標(biāo)簽符合真?zhèn)舞b定以及目標(biāo)物真實(shí)性、純度、新鮮度、摻兌物檢測(cè)等核心問題，集成多種基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、智能感官等組學(xué)手段，系統(tǒng)開展了食品真實(shí)性鑒別技術(shù)研究，相關(guān)研究工作見表2。我們提出了從定性判別到精準(zhǔn)定量分析，從單物種單目標(biāo)識(shí)別到多物種多目標(biāo)多元高通量識(shí)別，從定向篩查到非靶標(biāo)偵測(cè)，從多組份到全組份分析的現(xiàn)代食品真?zhèn)舞b別技術(shù)體系構(gòu)建思路，見圖1。以遺傳物質(zhì)為基礎(chǔ)的識(shí)別技術(shù)，可以克服傳統(tǒng)方法受環(huán)境、氣候、加工方式等影響帶來的局限性，大幅度提高準(zhǔn)確性；多目標(biāo)物高通量檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)食品中多物種成分的高通量同時(shí)鑒別，極大提高檢測(cè)通量和效率；以蛋白為靶標(biāo)的比較蛋白組和免疫學(xué)方法，為食品真實(shí)屬性判別和品質(zhì)鑒別提供了理論基礎(chǔ)和新思路。將代謝組學(xué)應(yīng)用于食品真實(shí)屬性表征，拓展了在以核酸和蛋白為目標(biāo)物基礎(chǔ)上的鑒別途徑；感官風(fēng)味與化學(xué)計(jì)量相融合的品質(zhì)識(shí)別技術(shù)，為地域特色食品的追溯和評(píng)判提供快速甄別方法。

2.1 基于基因組學(xué)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)

隨著20世紀(jì)末分子生物學(xué)的發(fā)展，對(duì)基因進(jìn)行快速、準(zhǔn)確分析的各種方法不斷出現(xiàn)，如PCR、實(shí)時(shí)熒光PCR、數(shù)字PCR、分子指紋、基因芯片、基因測(cè)序、DNA條碼等，可以快速地分辨食品中使用的動(dòng)植物原料成分、過敏原物種成分和轉(zhuǎn)基因成分。由于生物型的差異直接反映在基因序列的差異上，不受季節(jié)、環(huán)境和加工條件等限制和影響，因此，以DNA為基礎(chǔ)的分子生物學(xué)方法仍被認(rèn)為是食品真實(shí)性鑒別中最有效的方法[68]。根據(jù)基因進(jìn)化特點(diǎn)選擇合適的靶基因，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物種、同一種物種不同品系的精細(xì)區(qū)分，甚至追溯到特定的生物個(gè)體[69-72]。例如，保守的看家基因通常用于種以上分類水平的鑒別，進(jìn)化適中的基因用于種的鑒別，變異較快的基因用于亞種、株系的鑒別，而針對(duì)全基因組掃描式指紋技術(shù)可用于個(gè)體鑒別。以此建立的食品物種成分鑒別方法有許多成為各國食品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)甚至國際標(biāo)準(zhǔn)。

表2 近十五年在食品表征識(shí)別與鑒偽方面的研究工作

圖1 基于組學(xué)技術(shù)的食品表征識(shí)別與真?zhèn)舞b別技術(shù)體系Fig.1 Food characteristic identification and authentication technologies based on omics

應(yīng)用基因檢測(cè)技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)含量低至幾個(gè)拷貝的基因，使食品物種成分的分析從常量水平進(jìn)入痕量水平。在方法設(shè)計(jì)時(shí)可依據(jù)食品加工程度選擇單拷貝或多拷貝基因，以滿足不同靈敏度的要求。各類高精尖儀器和配套的商品化試劑盒能大大縮短檢測(cè)時(shí)間，有助于提高操作的精準(zhǔn)度，防止交叉污染。但從富含多糖、多酚、單寧、色素及其他次生代謝物質(zhì)的食品或DNA含量較少的食品(如油脂)中提取DNA的方法難度相對(duì)較大，使分子方法在該類產(chǎn)品的應(yīng)用中受到一定局限[73]。

此外，由于基因的數(shù)量水平和生物體的質(zhì)量水平并不等同，現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)對(duì)物種成分的鑒別大多數(shù)停留在定性和半定量水平，精準(zhǔn)定量問題仍是急需突破的瓶頸。數(shù)字PCR技術(shù)的出現(xiàn)，為基于基因組學(xué)技術(shù)的食品定量檢測(cè)提供了新的思路。目前，國內(nèi)外也有不少學(xué)者開展了食品摻假的分子生物學(xué)定量研究，進(jìn)一步探索不同物種、不同組織材料的基因數(shù)量和樣品質(zhì)量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，希望找到一種換算規(guī)律，實(shí)現(xiàn)從基因角度對(duì)食品成分進(jìn)行定量檢測(cè)[49,74-76]。

隨著食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，食品種類越來越多，成分越來越復(fù)雜，同時(shí)對(duì)多物種進(jìn)行定性定量檢測(cè)的需求也越來越大。近幾年，基于高通量測(cè)序的宏條形碼技術(shù)發(fā)展迅速，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)復(fù)雜樣品中的多個(gè)物種的目的[77]，在食品物種鑒定方面顯現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。此外，隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，單分子測(cè)序 (single molecule sequencing, SMS)或第三代測(cè)序 (third generation sequencing, TGS)已經(jīng)開始興起并得到應(yīng)用，基于高通量測(cè)序的多物種鑒別技術(shù)的成本大大降低，將會(huì)在食品安全監(jiān)管中成為不可或缺的重要組成部分。

2.2 基于蛋白組學(xué)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)

蛋白質(zhì)組學(xué)作為后基因組時(shí)代的一個(gè)新研究方向，近幾年發(fā)展迅速，已成為食品品質(zhì)檢測(cè)和安全控制方面有力的研究工具。蛋白質(zhì)組學(xué)研究特定條件下蛋白質(zhì)整體水平的存在狀態(tài)及活動(dòng)規(guī)律，不僅可以鑒定蛋白質(zhì)種類，還可進(jìn)行蛋白質(zhì)定量[78-79]，為分析不同物種、產(chǎn)地、成熟階段的食品蛋白質(zhì)組分和含量提供了新思路。

基于蛋白組學(xué)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)主要可以歸為兩類，即基于凝膠(gel-based)的方法和基于質(zhì)譜(MS-based)的方法。雙向凝膠電泳(2-DE)是經(jīng)典蛋白質(zhì)凝膠技術(shù)，但存在諸如對(duì)低豐度蛋白質(zhì)、疏水性蛋白質(zhì)、極酸或極堿蛋白質(zhì)的分離和檢測(cè)效果較差，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和自動(dòng)化等缺點(diǎn)[80]。質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一問題。質(zhì)譜具有快速、靈敏、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，一次實(shí)驗(yàn)可同時(shí)檢測(cè)千余種蛋白質(zhì)，可應(yīng)用于蛋白質(zhì)的鑒定、翻譯后修飾、表達(dá)差異分析、功能及互作分析等，是進(jìn)行高通量蛋白質(zhì)鑒定和定量分析的最常用方法[81]，如，基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF-MS)技術(shù)、同位素標(biāo)記相對(duì)和絕對(duì)定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ)、多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(multiple reaction monitoring, MRM)技術(shù)等，促進(jìn)了蛋白質(zhì)組學(xué)方法在食品真?zhèn)舞b別中的應(yīng)用。

目前，蛋白質(zhì)組學(xué)已在物種鑒別、產(chǎn)地溯源、品質(zhì)識(shí)別、摻假鑒定等多個(gè)領(lǐng)域得以應(yīng)用，涉及肉制品、水產(chǎn)品、乳制品、果蔬制品、谷物及其制品、高附加值食品及保健食品等多類食品[82-87]。通過蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫，利用鑒定工具對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定是蛋白組學(xué)研究重要內(nèi)容。因此蛋白數(shù)據(jù)庫的選擇和拓展，以及對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理及分析則顯得尤為重要。隨著高分辨質(zhì)譜以及新型生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)庫的共享應(yīng)用，基于蛋白組學(xué)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)在食品真?zhèn)舞b別及品質(zhì)識(shí)別研究中將有更加廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 基于代謝組學(xué)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)

代謝組學(xué)是通過高通量、高靈敏度和高分辨率的現(xiàn)代儀器，結(jié)合模式識(shí)別等化學(xué)計(jì)量學(xué)方法分析對(duì)生物體內(nèi)所有代謝產(chǎn)物變化規(guī)律的一種研究方法[88]。通常代謝組學(xué)的研究對(duì)象是小于1 500Da的小分子代謝物，但目前也有研究者將代謝組學(xué)的研究范圍擴(kuò)展至脂質(zhì)甚至元素，將脂質(zhì)組學(xué)納入其中。無論是小分子代謝物、脂質(zhì)還是元素，代謝組學(xué)的研究對(duì)象通常位于生理、生化活動(dòng)調(diào)控的末端，能反映生物體變化規(guī)律的整體性，也能對(duì)非特定目標(biāo)物進(jìn)行檢測(cè)。與其他組學(xué)技術(shù)，其最大優(yōu)勢(shì)在于整體分析能力，更能揭示生物體的生理生化狀態(tài)，反映外界環(huán)境對(duì)食品成分產(chǎn)生的微小差異，且代謝物數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基因和蛋白質(zhì)的數(shù)目，有利于建立代謝物數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步研究分析。

對(duì)代謝物的分析主要分為靶標(biāo)分析和非靶標(biāo)分析[89]。非靶標(biāo)分析是通過分析盡量多的代謝物以期尋找到具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的特征標(biāo)記物來反應(yīng)樣品狀態(tài)[90]。靶標(biāo)分析則是預(yù)先提出假設(shè)，去除無關(guān)代謝物后針對(duì)特定的標(biāo)記物進(jìn)行研究并驗(yàn)證假設(shè)[91]。兩種分析方式常根據(jù)研究目標(biāo)不同結(jié)合使用，在特征物不明確的情況下通常先采用非靶標(biāo)分析方法，實(shí)現(xiàn)輪廓判別，后續(xù)根據(jù)需要再針對(duì)一種或多種靶標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行判別。

代謝組學(xué)常用的檢測(cè)技術(shù)包括振動(dòng)光譜技術(shù)、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、核磁共振技術(shù)等，基于不同技術(shù)得到復(fù)雜而龐大的多維數(shù)據(jù)，而真實(shí)有效數(shù)據(jù)的獲得則依賴于樣品多樣性和真實(shí)性。對(duì)于數(shù)據(jù)的后續(xù)深度挖掘和分析是代謝組學(xué)研究的另一個(gè)重要部分[91]，考慮到代謝組分析數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，簡單的線性擬合有時(shí)結(jié)果并不理想，需要采用新的高維數(shù)據(jù)分析方法，如將支持向量機(jī)、隨機(jī)森林和遺傳算法結(jié)合起來進(jìn)行變量篩選，以獲得準(zhǔn)確率、預(yù)測(cè)能力、穩(wěn)定性及適應(yīng)性更好的評(píng)估模型[92-93]。

在食品真?zhèn)舞b別領(lǐng)域，代謝組學(xué)在物種及品種鑒定、產(chǎn)地鑒定、品質(zhì)鑒別、摻假摻雜鑒定以及食品加工方式、原料屬性及來源、功能食品的功效評(píng)價(jià)鑒別等方面已得到應(yīng)用[94-98]。目前，這類技術(shù)研究比重較大，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)受到品種、產(chǎn)地、收獲季節(jié)、原料環(huán)境、加工條件、貯運(yùn)包裝方式等很多因素的影響，常需要大量已知樣品建立模型[90]，但模型通用性不強(qiáng)，急需突破樣本代表性等瓶頸問題。構(gòu)建全面準(zhǔn)確的代謝產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫，并與基因組、蛋白質(zhì)組等數(shù)據(jù)庫相互銜接，形成系統(tǒng)生物學(xué)數(shù)據(jù)鏈，將使基于代謝組學(xué)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)走向成熟。

2.4 基于無損檢測(cè)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)

無損檢測(cè)是指在不破壞待測(cè)物原有狀態(tài)和物理化學(xué)性質(zhì)的前提下，通過光、聲、電、磁和力等手段獲得多種物理化學(xué)信息，經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的歸一分類，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物的測(cè)定。無損檢測(cè)技術(shù)具有操作方便和易實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，在獲取樣品信息的同時(shí)保證了樣品的完整性，且能有效地判斷出某些從外觀無法得出的樣品內(nèi)部品質(zhì)信息，檢測(cè)速度又較傳統(tǒng)的化學(xué)方法迅速、綠色，也因此成為近年來食品品質(zhì)檢測(cè)的熱點(diǎn)技術(shù)[99]。

根據(jù)檢測(cè)原理的不同，無損檢測(cè)技術(shù)大致可分為光學(xué)特性檢測(cè)技術(shù)、聲學(xué)特性檢測(cè)技術(shù)、電學(xué)特性檢測(cè)技術(shù)、電磁與射線檢測(cè)技術(shù)、視覺(圖像)信息檢測(cè)技術(shù)、嗅覺味覺信息檢測(cè)技術(shù)、生物傳感器技術(shù)等幾大類，而基于無損檢測(cè)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)主要有中紅外光譜和近紅外光譜技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、高光譜技術(shù)、拉曼光譜技術(shù)、核磁共振技術(shù)，及超聲波檢測(cè)技術(shù)、電子鼻/電子舌智能感官技術(shù)等[100-101]，涉及物性學(xué)、信息技術(shù)、人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、光譜技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域。

基于無損檢測(cè)的食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)近年已廣泛應(yīng)用在農(nóng)畜產(chǎn)品、果蔬產(chǎn)品的新鮮度、品質(zhì)檢測(cè)、感官評(píng)估和有害物質(zhì)檢測(cè)等方面[101-104]。由于農(nóng)產(chǎn)品形狀各異、內(nèi)部成分復(fù)雜且含量不均衡，且往往含有多種官能團(tuán)且多有相似分子結(jié)構(gòu)，測(cè)量信號(hào)交叉重疊，無法直接測(cè)得食品農(nóng)產(chǎn)品中各物質(zhì)的含量，因此需要運(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)將測(cè)量信號(hào)與典型樣品的已知質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過大量典型樣品測(cè)量數(shù)據(jù)建立定量分析模型，才能用于樣品定量檢測(cè)[100]。此外，不同無損檢測(cè)技術(shù)存在不同的瓶頸問題[90,105]，如光譜檢測(cè)中需要建立完善的標(biāo)準(zhǔn)譜庫，射線技術(shù)檢測(cè)中要有效排除干擾因素，超聲波檢測(cè)需開發(fā)穩(wěn)定的信號(hào)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)中光源的選擇、電子鼻檢測(cè)中新型傳感器的研發(fā)等，這些問題的研究和解決，將使無損檢測(cè)技術(shù)在食品質(zhì)量與真?zhèn)舞b別領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。

3 我國食品打假鑒偽科技存在的主要問題和建議

近年來，我國食品打假鑒偽技術(shù)發(fā)展迅速，在一定程度上改變了加工農(nóng)產(chǎn)品和食品真?zhèn)舞b偽、品種鑒定、產(chǎn)地鑒別、品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)缺乏、指標(biāo)混亂的局面等。但與現(xiàn)實(shí)需求相比，還有很大差距，食品打假鑒偽處在問題“多發(fā)期”與監(jiān)管工作“薄弱期”相疊加的特殊時(shí)期。

3.1 食品打假鑒偽整體部署嚴(yán)重不足，急需強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)能力統(tǒng)籌布局

目前對(duì)食品打假鑒偽技術(shù)的研發(fā)大多處于自發(fā)階段，國家科技計(jì)劃中只有零星支持。而美國創(chuàng)新戰(zhàn)略、歐盟第八個(gè)科研框架計(jì)劃歐盟科研與創(chuàng)新框架計(jì)劃“地平線2020”和日本第四期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃均將食品打假等食品安全列入重點(diǎn)支持研究領(lǐng)域。近期歐盟發(fā)布第二次打擊食品欺詐行為協(xié)調(diào)控制計(jì)劃，建立了政府機(jī)構(gòu)共享事件信息和情報(bào)的食品欺詐網(wǎng)絡(luò)。美國在明尼蘇達(dá)大學(xué)于2004年成立了國家食品保護(hù)與防御中心(現(xiàn)更名為食品保護(hù)與防御研究所)，美國藥典委員會(huì)建立了“食品欺詐的公共數(shù)據(jù)庫”。2018年中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)成立了食品真實(shí)性與溯源分會(huì)，2019年國家自然基金委在食品安全領(lǐng)域增加了食品真實(shí)性檢測(cè)與溯源學(xué)科代碼，都推動(dòng)了食品真?zhèn)舞b別技術(shù)的研究。但我國在國家層面的總體部署仍較缺乏，缺少頂層設(shè)計(jì)。建議將食品摻假使假納入食品安全危機(jī)監(jiān)管進(jìn)行重點(diǎn)部署，制定相應(yīng)科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，統(tǒng)籌科技布局與設(shè)置重點(diǎn)專項(xiàng)，為食品打假鑒偽提供持續(xù)性的支撐和引領(lǐng)。同時(shí)，加大食品打假鑒偽技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定，繼續(xù)推進(jìn)非法添加的黑名單制度，完善供應(yīng)鏈監(jiān)管并進(jìn)行全程監(jiān)管和控制。

3.2 食品打假鑒偽技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重匱乏，急需加大食品打假鑒偽科技創(chuàng)新的支持力度

當(dāng)前世界范圍內(nèi)食品真實(shí)性鑒別技術(shù)的研究非?；钴S，我國亦是如此，但大多處在探索和嘗試階段，技術(shù)儲(chǔ)備不足，創(chuàng)新能力匱乏。主要表現(xiàn)在低水平重復(fù)的多，原創(chuàng)性成果少；跟蹤模仿的多，具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)少；被動(dòng)應(yīng)付的多，主動(dòng)應(yīng)對(duì)的少；已知物定性方法多，未知物篩查定量方法少；單點(diǎn)技術(shù)多，成體系的少。因此，食品打假鑒偽基礎(chǔ)理論有待進(jìn)一步積累，全鏈條創(chuàng)新系統(tǒng)研發(fā)有待進(jìn)一步強(qiáng)化。建議聚焦食品打假鑒偽重大戰(zhàn)略任務(wù)，通過設(shè)立重點(diǎn)專項(xiàng)或重大任務(wù)，加大科技投入，從基礎(chǔ)前沿、共性關(guān)鍵技術(shù)到應(yīng)用示范進(jìn)行全鏈條創(chuàng)新設(shè)計(jì)，一體化組織實(shí)施，增強(qiáng)源頭創(chuàng)新能力。重點(diǎn)開展高分辨率、高靈敏度、高通量和判定準(zhǔn)確的新型食品打假鑒偽技術(shù)研究，突破一批前沿核心技術(shù)，攻克一批關(guān)鍵共性技術(shù)，創(chuàng)制一批儀器裝備和試劑盒等，構(gòu)建現(xiàn)代食品打假鑒偽技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系。

3.3 食品打假鑒偽技術(shù)的推廣應(yīng)用嚴(yán)重滯后，急需夯實(shí)食品打假鑒偽基礎(chǔ)保障工作

食品品種林林總總，摻假方式變化多端，目前的很多技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用開發(fā)不足，管用的不多，而且大多數(shù)技術(shù)尚無標(biāo)準(zhǔn)，更沒有成標(biāo)準(zhǔn)體系。建議夯實(shí)食品打假鑒偽數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)保障工作，建立基于大數(shù)據(jù)的常見食品摻假案例公共數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)早期情報(bào)的預(yù)警預(yù)判；建立原料質(zhì)量管控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和溯源體系，通過DNA條碼、利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等建立食品追溯系統(tǒng)，加強(qiáng)相關(guān)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)互通，對(duì)食品生產(chǎn)的全過程進(jìn)行監(jiān)控，以提高產(chǎn)品的可追溯性。同時(shí)，以更加開放的全球視野，推進(jìn)國際科技合作，使技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范充分與國際接軌，在更高起點(diǎn)上推進(jìn)自主創(chuàng)新。

4 結(jié)語與展望

食品真?zhèn)舞b別從表觀形態(tài)學(xué)發(fā)展到生化學(xué)，再到基因水平，一方面準(zhǔn)確性、靈敏度和穩(wěn)定性越來越高，另一方面，反映了食品從簡單的農(nóng)產(chǎn)品到復(fù)雜加工品的轉(zhuǎn)變對(duì)檢測(cè)或鑒別技術(shù)的解讀能力提出了更高要求。對(duì)食品打假鑒偽來說，從解決問題層面看，會(huì)更突出適用性、融合性和體系化，即選擇合適方法達(dá)到最有效的結(jié)果；多組學(xué)聯(lián)合分析實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展。從技術(shù)發(fā)展方向上會(huì)更加高通量、精準(zhǔn)和快速，以基于大數(shù)據(jù)的高通量食品組學(xué)(基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)等)為引領(lǐng)，輔以無損現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)(智能仿生識(shí)別、可視成像、生物傳感等)，將是當(dāng)前食品真?zhèn)舞b別技術(shù)的主要發(fā)展方向。

現(xiàn)代食品表征識(shí)別與鑒偽技術(shù)的研究方興未艾，永遠(yuǎn)在路上。