張 燦，苑 寧

（河北農(nóng)業(yè)大學 理工學院，河北 滄州 061000）

0 引言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，民眾生活水平穩(wěn)步提高，食品安全問題日益受到社會重視，如何提高食品的檢測效果，減少潛在安全隱患更是食品行業(yè)關注的重要話題。當前，食品檢測技術不斷更新，提升了檢測水平[1]，利用其進行食品安全檢測，得到科學精準的檢測結論[2]，對維護我國衛(wèi)生健康安全意義重大。

1 我國食品領域現(xiàn)狀

民以食為天。我國歷來高度重視食品安全問題，并通過相關法律條文約束食品行業(yè)不法行為。正因如此我國民眾的飲食安全才得到了較大保障，但是食品安全問題并未完全改善，危害國民健康的情況依舊存在。我國食品領域檢測工作任重道遠，主要表現(xiàn)為以下幾個方面。

1.1 食品檢測技術滯后

一個國家食品質(zhì)量的好壞很大程度上取決于食品安全檢測水平。截至2015 年，我國食品安全檢測方法尚有空白[3]，關于嚴重危害健康非食用性原料，如甲醛、膨松劑等，還未建立完整統(tǒng)一的檢驗標準，且現(xiàn)行食品安全檢測方法多為定性，抗干擾、定量等方面有待提高[4]。此外，因經(jīng)費欠缺，我國食品檢測設備較為陳舊落后，還有較大的改進提升空間。

目前，國家對食品安全問題高度重視，要求食品安全檢測技術不斷提高檢測的質(zhì)量和效率。我國食品行業(yè)亟需將物理、化學和生物等各類新型食品安全檢測技術運用于食品領域，從而提升食品檢測效能。

1.2 食品安全問題頻發(fā)

我國食品行業(yè)因國家經(jīng)濟的提升得到快速發(fā)展，大眾的食品多樣化需求也隨之增加，雖然食品安全狀況總體穩(wěn)定，但仍有飲食安全隱患時刻威脅國民健康。例如，在食品生產(chǎn)加工時，為達到利益最大化，生產(chǎn)者在加工環(huán)節(jié)違規(guī)使用各種違禁添加物，有毒有害物質(zhì)長期存在于產(chǎn)品中，致使相關食品危害食用者身體健康[5]。

據(jù)WHO 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，影響人類食品安全的關鍵因素為微生物污染[6]，其次是環(huán)境問題造成食品生產(chǎn)源頭污染嚴重，源頭累積導致藥物殘留，間接引發(fā)食品安全問題。因此，利用新型食品安全檢測技術來保障國民飲食安全已成為食品行業(yè)需重點研究和關注的問題。

2 新型食品安全檢測技術

2.1 物理層面

2.1.1 固相微萃取技術（SPME）

固相微萃取技術（Solid-phase microextraction，SPME）是由固相萃取衍生而來的新型技術。該技術是在一定的基質(zhì)表層固載具有吸附萃取作用的涂層材料，對樣品完成微萃取或者頂空萃取操作，隨后富集濃縮分析物質(zhì)，解析結束后對目標物質(zhì)進行準確分析[7]。由此可知，用于萃取的涂層是重要環(huán)節(jié)，涂層的性質(zhì)直接決定了萃取時的目標選擇性和富集程度。為高倍富集目標物，SPME 涂層材料的制備通常使用電化學沉積法，聯(lián)合分子印跡技術制備分子印跡聚合物涂層是一大熱點。涂層材料由聚合物、多孔碳材料擴展到碳納米管[8]、金屬有機框架材料[9]、氧化石墨烯[10]等新型材料；同時，微型化的SPME 芯片和在線SPME 也開始顯露，為食品安全檢測領域提供了一種新型前處理方法。

近年來，SPME 技術被廣泛用于食品安全檢測。2017 年，Shahriyar Bahar 等人[11]將萃取溶劑（TiO2納米粒子分散于辛酸溶液）植入聚丙烯多孔中空纖維段中，構建新型固相萃取頭，萃取食物、水中的Pb，回收率高達99.3%。此外，Ting Gao 等人[12]通過中空纖維管內(nèi)壁修飾氧化石墨烯構建新型SPME，萃取牛肉中多巴胺和瘦肉精，聯(lián)合HPLC 技術檢測，得出多巴胺和瘦肉精檢出限為0.01 μg/mL 和0.03 μg/mL，加標回收率為85.8%～109.8%和78.8%～101.4%。

目前，SPME 技術因其操作簡單、對環(huán)境友好而被廣泛應用，但仍存在一定的發(fā)展空間。例如，當前所應用的涂層材料范圍已得到擴展，但普遍使用壽命較短，相關科研工作者可開發(fā)新型涂層材料，提高萃取量和靈敏度，延長涂層使用期限。可以研發(fā)新型SPME 裝置，提高應用自動化水平和檢測分析工作效率。

2.1.2 快速溶劑檢測技術（ASE）

快速溶劑萃取技術（Accelerated solvent extraction，ASE）是一種新型技術，又稱加壓溶劑萃取技術。ASE 技術通過將待測樣品浸入萃取池，隨后設定裝置參數(shù)（溫度、壓力、時間、循環(huán)次數(shù)等）來實現(xiàn)全自動收集萃取液。在高溫高壓條件下結束整個萃取過程，高效率萃取檢測目標物的同時又降低了溶劑用量[13]。利用ASE 技術萃取樣品時，選擇性和靈敏度主要由溫度和壓力決定，高溫高壓利于萃取效率提升，從而高效萃取出目標物質(zhì)，也因高溫導致ASE 技術不適于提取熱不穩(wěn)定性的化合物。ASE 技術作為一種綠色分離技術，兼具全自動控制、萃取高效、節(jié)約溶劑、安全性高等優(yōu)點，作為食品安全檢測前處理方法應用前景良好。

目前，ASE 技術與其他方法聯(lián)用已成為食品安全檢測領域的一大新趨勢，Kim Ji Sang[14]利用ASE 技術來提取野山參中的人參皂苷（Rg1，Rb1 和Rg3）和總人參皂苷，并應用響應面法對該技術進行建模和優(yōu)化，從而獲得最佳提取條件為提取溶劑88.64%的乙醇，提取溫度105.98 ℃和129.66 ℃，提取時間28.77 min 和15.92 min，提取壓力1 500 psi，氮氣吹掃時間60 s，沖洗量為60%。該條件下皂苷提取率為7.45 mg/g 和32.82 mg/g，與模型預測值相吻合。同樣，Tumbas Saponjac Vesna 等人[15]聯(lián)用響應面法（RSM）、分層聚類分析（HCA）和等級差異總和（SRD）評估影響胡蘿卜提取物抗氧化質(zhì)量的ASE 技術各項特征。提取溶劑的選擇：一是在含有20%水情況下，加入49%的丙酮和31%的乙醇；二是在無水狀態(tài)下的純乙醇，HCA 結果顯示2 種提取條件下提取物存在顯著差異，隨后進行SRD 分析顯示用ASE 技術從胡蘿卜中提取抗氧化劑的最佳溶劑是純乙醇。除此之外，各項結果表明混合溶劑中的水明顯影響萃取效果。

ASE 技術融匯提取、萃取和凈化，自動化程度高，但有一定的不足。首先，前期投入較大，儀器設備費用昂貴，也是限制該技術大范圍推廣的主要因素；其次，萃取范圍過大，除待測目標物外，其他雜質(zhì)也會被一并萃取，如目標待測成分本身占比較小，為防止雜質(zhì)干擾檢測結果，萃取之后需要進一步進行凈化或者純化處理，因操作程序增加，工作效能被降低。為解決雜質(zhì)干擾，將ASE 技術與其他凈化方法聯(lián)用或?qū)⒊蔀橐环N新趨勢。綜上，將所用試驗儀器和設備進一步升級改造，解決相應弊端，拓寬應用范圍的工作仍舊任重道遠。

2.2 化學層面

2.2.1 分子印跡技術

分子印跡技術（Molecular imprinting technology，MIT）別名為烙印技術，是近些年來發(fā)展最快速的一項高效分離技術[16]。主要利用了功能模板與目標分子特異性結合的原理，二者在一定條件下互相接觸，生成一種不可逆的復合物；加入交聯(lián)劑使其凝固，得到一種高分子聚合物。從中抽提出模板分子，會產(chǎn)生與之空間構型匹配且功能多樣的特異性空穴[17]，二者也因此被稱為“分子鑰匙”的“人工鎖”[18]，進而分離篩選出目標物。由此制備的分子印跡聚合物（Molecular imprinting polymers，MIPs）親和性、選擇性優(yōu)良，而且抵抗能力強、可反復利用、足夠穩(wěn)定[19]，被廣泛用于檢測食品樣品中殘量或微量組分。

現(xiàn)階段，MIPs 在食品中腐敗菌檢測方向獲得了長足進展。Zhao Xiaolei 等人[20]通過Pickering 乳液聚合法制得細菌熒光探針，功能單體為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯，引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、N,N-二甲基苯胺，探針對單增李斯特菌的最優(yōu)檢出限為103CFU/mL，該方法可用于檢測乳制品中單增李斯特菌污染狀況。Bezdekova Jaroslava 等人[21]選擇金黃色葡萄球菌為模板，多巴胺為功能單體，在Fe3O4磁性納米材料表面制備了金黃色葡萄球菌MIPs（高特異性），混入牛奶樣品中吸附目標菌，洗去未結合細菌后加入碘化丙錠，得出金黃葡萄球菌檢出限為103CFU/mL。

當下食品領域基于分子印跡技術的檢測方式雖然有快速發(fā)展，但是仍存在以下問題：①模板分子洗脫困難，造成在后續(xù)操作過程中“流失”，對檢測結果產(chǎn)生干擾；②用于制備MIPs 的功能單體選擇面較窄，目前應用僅限于細菌細胞壁的脂多糖，大大限制了MIT 技術發(fā)展，科研人員可探索出新的功能單體來滿足實際需要；③MIPs 選擇吸附性、檢測靈敏度易受食品樣品基質(zhì)影響，若能消除基質(zhì)的影響可提高MIT 技術對食品安全檢測的準確度[22]。

2.2.2 表面增強拉曼光譜技術

表面增強拉曼光譜技術（Surface-enhanced raman spectroscopy，SERS）是一種新型快速檢測技術[23]。SERS 技術由拉曼技術衍生而來，在某些特制金屬良導體表面或溶膠中，在激發(fā)區(qū)域內(nèi)，吸附分子的拉曼散射信號強度增強，散射效應減弱[24-25]。對于SERS增強機制的實質(zhì)，目前學術界存有分歧，各種理論模型層出不窮，現(xiàn)認同較多的內(nèi)在機制分為物理增強機制、化學增強機制，但試驗研究表明很多情況下，SERS 增強過程并非某一增強機制所決定，可能是由2 種因素共同作用，但相對貢獻視不同體系而定[26]。SERS 技術雖有很多優(yōu)勢，但SERS 基底是該技術應用的一個重要限制因素，基底選擇不合適可能導致最終檢測結果不準確。因此，科研人員熱衷于研制優(yōu)良的SERS 基底，以期在食品安全痕量檢測領域有所建樹。

SERS 技術不僅實現(xiàn)樣品無損檢測，且無需消耗過多的試劑，相比于傳統(tǒng)食品安全檢測技術靈敏度較高，不受水干擾，在保健食品安全檢測中應用前景優(yōu)良。吳國萍等人[27]將樣品進行簡單前處理后，在考慮酸度、納米金等影響因素下利用SERS 技術檢測保健食品中是否含有非法添加物——吡格列酮及羅格列酮。結果顯示，同樣酸度環(huán)境下，鹽酸最適合作為助劑，助劑相同時，隨酸性增強表面效果越好；檸檬酸鈉作為還原劑在合成納米金時則相反。李靜輝等人[28]則聯(lián)用SERS 技術與TLC 技術，檢測助眠類保健品的主要成分（褪黑素、維B6等），研究了銀膠穩(wěn)定性、銀膠放置時間、檢測時間、激光波長等因素對結果的影響，大大縮短了助眠類保健品主要成分的檢測時間。

SERS 技術分辨率較高，遠遠超出其他檢測技術，但SERS 增強機制目前還未分明，理論研究相對匱乏。使用SERS 技術檢測食品成分、有毒有害物質(zhì)正處于發(fā)展初期，有關SERS 特征峰的歸屬問題暫無系統(tǒng)的理論依據(jù)[29]，制約了SERS 技術的廣泛應用；其次，基底的重現(xiàn)性與靈敏度至關重要，不同的基底吸附性能也不同，選錯基底會導致結果準確性不高[30]，盡快研發(fā)新型的SERS 基底或?qū)槭称窓z測工作帶來更大的便利。

2.3 生物層面

2.3.1 重組酶聚合酶擴增技術

重組酶聚合酶擴增技術（Recombinase polymerase amplifification，RPA）是近幾年來核酸檢測領域重大創(chuàng)新技術之一，相比其他技術更加迅速便捷，被看作將來替代PCR 的理想技術之一[31-32]，重組酶、單鏈結合蛋白（SSB）和鏈置換DNA 聚合酶在其中最為關鍵。首先，重組酶與引物結合形成核蛋白絲，產(chǎn)生的復合物在雙鏈DNA 中尋找同源序列，發(fā)現(xiàn)同源性后侵入DNA 中，形成D 環(huán)結構，由此引發(fā)鏈交換反應[33-34]，隨后，重組酶從核蛋白絲上分解，以引發(fā)另一個帶有新引物的鏈交換反應。DNA 聚合酶（Bsu 或Sau）從引物末端游離3' 端開始合成，2 條DNA 鏈會隨著聚合繼續(xù)分離。正向和反向引物結合使鏈合成在2 個方向上同時進行，并最終獲得雙鏈DNA 的指數(shù)式擴增[34]。于37～42 ℃條件下完成核酸擴增，5～20 min 即可獲得結果。

近年來，國內(nèi)外研究領域均有涉及RPA 食品檢測技術，尤其是動物源性食品檢測。Ivanov Aleksandr V.等人[35]建立了一種基于細胞色素B 基因的快速全周期檢測方法，可檢測雞肉、豬肉摻假情況，包括3 min 的DNA 粗提取、39 ℃條件下恒溫20 min的RPA 擴增和10 min 的側流層析（LFA）檢測，最低可檢測到0.2 pg/μL 的總DNA，可快速精準地用于加工肉類產(chǎn)品和加熱。Weili Yin 等人[36]利用RPA 技術檢測了從國內(nèi)外收集到的1924 批魚類樣品中的敗血癥病毒（VHSV），測定結果與傳統(tǒng)方法相一致，該方法在37 ℃條件下檢出限可達8.3 個拷貝/ μL，且反應可在15 min 內(nèi)完成，無任何感染性魚類病毒的交叉反應發(fā)生，實現(xiàn)了檢測的快速靈敏，在未來食品檢測應用中擁有巨大潛力。Jarvi Susan I 等人[37]利用RPA 和RPA-LFS 技術對蛞蝓等寄生宿主內(nèi)的廣州管圓線蟲進行了快速檢測技術的研究，靈敏度較好，RPA 檢出限為25 個拷貝/ μL，RPA-LFS 檢出限為50 個拷貝/ μL，可作為qPCR 替代方法使用。RPA 技術通過特異性多重引物可同時鑒別多種項目，且靈敏度高，受外界影響小，在食品安全方向有良好的發(fā)展前景。

RPA 技術靈敏度高、時間短、結果易見、儀器簡單，逐漸發(fā)展為分子生物學檢測的第一選擇。在其飛速發(fā)展的同時，也會存有一定缺陷影響其實際應用。第一，低溫和恒溫條件下，RPA 技術在反應時易形成引物二聚體[38]，導致非特異性擴增，干擾結果；第二，RPA 反應體系中可能會有物質(zhì)成分影響DNA 遷移率，致使產(chǎn)物在瓊脂糖凝膠電泳時拖尾，造成后續(xù)純化回收擴增產(chǎn)物程序繁瑣；第三，關于RPA 技術所需引物和探針，目前無可參考應用的專業(yè)軟件，希望有關研究者對此不足進行改進，繼續(xù)優(yōu)化RPA 技術。

2.3.2 酶聯(lián)免疫吸附技術

酶聯(lián)免疫吸附技術（Enzyme linked immunosorbent Assay，ELISA）是一種基于抗原-抗體反應的新型免疫檢測技術[39]。先利用固相載體吸附已知抗原或抗體，再添加酶標記過的抗原（體）與待測物中對應的抗體（原）結合為復合物，反應結束后洗滌多余物質(zhì)，對比酶標和待測物中抗原抗體量，最后加入底物與酶反應，觀察顏色變化（定性檢測），利用吸光度測定樣品中抗原或抗體的量（定量分析）。

ELISA 技術選擇性高，可對食品中藥殘、生物毒素等進行定量和定性檢測。張寧等人[40]制定了AFB1 間接競爭ELISA 檢測方法，檢測糧食、飼料中黃曲霉毒素B1時，不但檢測范圍廣（0.014～1.920 ng/mL），而且過程中無任何相關交叉反應發(fā)生，保證了檢測的準確性。侯瑾[41]通過設計軟件合成羊肌紅蛋白（MMb）的全基因，再經(jīng)誘導表達得到了特異性較好的MMb 多肽段，依托相關單克隆抗體建立了MMb間接競爭ELISA 法，準確檢測出了不同比例混合生熟肉中生熟羊肉的含量，為檢測羊肉及其制品中的羊肌紅蛋白提供了新思路。

ELISA 技術雖被廣泛應用于食品安全檢測領域，但易受外界因素影響。例如，酶抗原未加或稀釋度過低會造成顯色反應不明顯或吸光度值過低，造成測定結果不準確，這就對操作者規(guī)范操作提出了較高要求；另外，應用ELISA 技術時若結合位點因某些原因被封閉或阻斷，影響抗原抗體的結合[42]，會造成假陰性結果，以致最終檢測結果混淆，但假陽性，假陰性結果不能完全避免，通過努力將其降低成為了研究人員努力的方向。

2.3.3 生物芯片技術

生物芯片技術是新型現(xiàn)代化生物檢測分析技術之一，主要類別包括DNA 芯片、蛋白質(zhì)芯片、基因芯片等，其中基因芯片發(fā)展較為成熟，應用范圍也較廣泛。該技術主要運用原位合成等方法，在固相基底（硅膠片、尼龍膜燈）表面有序固定大量生物分子，形成有序二維分子，利用其對標記的樣品靶分子雜交，并分析雜交信號強度，確定樣品中靶分子數(shù)目，完成分析檢測。生物芯片以微納加工技術、生物傳感技術和微流控技術為支撐[43]，進行高靈敏度的生物檢測，將生物芯片技術應用于醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)，成為國內(nèi)外爭相研究的熱點問題[44-45]，以期進一步推動為生物醫(yī)學發(fā)展。

生物芯片技術發(fā)展興起時間較短，但卻在諸多領域被廣泛運用。以PCR 技術為基礎研制的生物芯片，可全面檢測食品中的轉(zhuǎn)基因玉米含量[46]，在大多情況下，可檢測到0.1%～2.0% 轉(zhuǎn)基因成分。當下基于生物芯片發(fā)展而來的細胞培養(yǎng)平臺已被創(chuàng)建，該平臺可模仿活體器官的微環(huán)境，提供人體體外器官生理模型，為今后的藥物研發(fā)開辟了新途徑[47]，應用價值明顯。

生物芯片技術發(fā)展尚不完備，優(yōu)化生物芯片技術也成為當下學術界一大趨勢。首先，芯片制作難度較大，技術壁壘較高。例如，蛋白質(zhì)芯片在制作工藝上相對復雜，且制作流程較多[48]，導致蛋白質(zhì)芯片無法大批量生產(chǎn)，商業(yè)化程度低；其次，生物芯片作為新興技術，部分芯片技術處于萌芽初期，發(fā)展與應用存在挑戰(zhàn)，集成性效果有待提升；最后，生物芯片技術涉及多個學科的交叉和多項技術的融合，對人才和理論知識要求較高。希望通過研究進一步改善以上不足，提高生物芯片在食品行業(yè)的應用效果。

3 我國食品安全檢測技術優(yōu)化建議

3.1 完善檢測技術標準體系

食品安全檢測對維護中國食品市場有序發(fā)展意義重大，因此國家有關部門應建立全面完善的食品檢測技術標準，保障食品檢測工作遵循統(tǒng)一的量化標準[49]，及時發(fā)現(xiàn)食品安全問題。同時，國家和相關部門及食品企業(yè)應強化責任意識，加強溝通聯(lián)系，及時更新食品安全檢測標準，加強食品檢測監(jiān)管工作，建立起更加安全高效的檢測管理系統(tǒng)，使食品安全檢測工作得到進一步提升。

3.2 升級食品安全檢測技術

新型食品安全檢測技術較傳統(tǒng)檢測技術而言，具備高效便捷、靈敏度高、檢測范圍廣等優(yōu)點。鑒于食品類型，食品原材料和食品加工方法不斷更新，我國食品安全領域形勢嚴峻，食品安全檢測技術也必須適時升級，才能更好地滿足更高的食品安全檢測要求。這就要求增加相關科研經(jīng)費投入，不斷去研發(fā)創(chuàng)新食品安全檢測技術，并將其應用于實踐，促進中國食品行業(yè)向前發(fā)展。

3.3 健全食品安全法律法規(guī)

在社會飛速發(fā)展的當下，我國現(xiàn)在實行的有關食品安全的法律政策尚不健全，使得眾多追求利益最大化的食品生產(chǎn)者有了可乘之機。為有效遏制食品行業(yè)不法行徑，保障人民身體安全，國家有關部門應結合目前社會背景現(xiàn)實，有針對性地制定科學完善的食品行業(yè)法律政策，并嚴抓落實，加大執(zhí)法力度，確保食品企業(yè)生產(chǎn)嚴格遵循法律法規(guī)，從源頭上保證食品安全。同時，食品企業(yè)領導者也應從自身做起，可在企業(yè)內(nèi)嘗試構建食品安全可追溯模式[50]，對食品從無到有的過程實施全程可視化監(jiān)控，包括原材料種植、收割、食品生產(chǎn)、售賣等，這種管理體系便于食品企業(yè)發(fā)現(xiàn)食品質(zhì)量問題，追溯產(chǎn)生原因，及時調(diào)整生產(chǎn)環(huán)節(jié)，避免二次發(fā)生。

4 結語

綜上所述，人民生活與時俱進，對于食品安全問題也尤為重視。食品行業(yè)應當加強科研力度，結合食品種類科學運用各類食品安全檢測技術，嚴格把控食品質(zhì)量，以保障大眾飲食健康，維護社會穩(wěn)定發(fā)展。目前，我國食品安全檢測技術發(fā)展現(xiàn)狀不容樂觀，常規(guī)食品安全檢測技術在工作中仍處于主流位置，而新型檢測技術應用較少，且在生產(chǎn)和管理等方面還存在一定弊端。因此，我國相關部門需要進一步完善安全管理制度體系，加強對新型食品安全檢測技術的開發(fā)力度，避免食品安全問題發(fā)生，進而提高人們的生活健康水平，推動我國食品市場良性發(fā)展。