趙燦 王冰潔 王小寧 劉云飛 高方澤

摘 要：隨著食品安全問題的增加，食品中有害物質的檢測顯得尤為重要。本文闡述食品中有害物質類型，總結食品中常見有害物質檢測技術及其應用，旨在通過技術進步提高食品安全水平，保護公眾健康。

關鍵詞：食品安全；有害物質；檢測技術

Detection Technology and Application of Common Harmful Substances in Food

ZHAO Can1， WANG Bingjie1， WANG Xiaoning1， LIU Yunfei1， GAO Fangze2

（1.Inner Mongolia Autonomous Region Market Supervision and Management Evaluation and Inspection Center， Hohhot 010000， China;

2.Institute of Metrology and Testing， Inner Mongolia Autonomous Region， Hohhot 010060， China）

Abstract： With the increase of food safety problems， the detection of harmful substances in food is particularly important. This paper describes the types of harmful substances in food， summarizes the detection technology of common harmful substances in food and its application， aiming to improve the level of food safety and protect public health through technological progress.

Keywords： food safety; harmful substances; detection technique

食品安全問題一直是人們的重點關注領域。食品中的有害物質如重金屬、農藥殘留、食品添加劑、天然毒素與微生物污染構成了食品安全的主要威脅。準確快速地檢測這些有害物質對確保食品安全至關重要。

1 食品中有害物質類型

食品中的有害物質主要包括以下幾類。①重金屬，如鉛、汞、鎘和砷，它們可能因環(huán)境污染或生產過程中的污染而進入食物鏈，對人體健康構成嚴重威脅。②農藥殘留，如殺蟲劑、除草劑等，這些化學物質會在農作物生長過程中使用，殘留在食品中可能影響消費者健康。③食品添加劑，雖然添加劑可提高食品色澤、口感和保質期，但過量或不當使用可能導致消化不良、過敏等不良反應。④天然毒素，如黃曲霉素、赭曲霉素等，會在不當儲存條件下產生，可引起肝臟等器官損傷。

2 食品中常見有害物質檢測技術

2.1 傳統(tǒng)檢測技術

2.1.1 化學分析法

傳統(tǒng)的化學分析法是食品中常見的有害物質檢測的技術之一，主要包括滴定法和重量分析法。滴定法涵蓋了氧化還原滴定、酸堿滴定和絡合滴定等技術，用于分析食品中的各類化學成分。氧化還原滴定主要用于測定食品中的氧化劑和還原劑含量，酸堿滴定用于確定食品的酸堿性，絡合滴定則適用于檢測食品中的金屬離子；重量分析法是通過測定分析物的凈重來進行定量分析。傳統(tǒng)的化學分析方法精確且可靠，盡管操作過程可能較為煩瑣，但仍在食品安全領域中發(fā)揮著重要作用。

2.1.2 微生物檢測法

微生物檢測法是食品安全檢測中的另一項重要技術，用于評估食品中的微生物污染程度。平板計數(shù)法是通過將稀釋后的樣品接種到營養(yǎng)培養(yǎng)基上，經過一定時間的培養(yǎng)，通過計數(shù)培養(yǎng)基上生成的菌落，估算出食品樣品中的細菌總數(shù)。這種方法簡單、經濟，是目前國際上公認的食品微生物檢測的標準方法之一。最可能數(shù)法是一種用于估計樣品中特定微生物（如大腸桿菌群）濃度的統(tǒng)計方法。它通常將多個稀釋級別的樣品接種到特定培養(yǎng)基中，然后根據正反應的管數(shù)來估算微生物的數(shù)量。最可能數(shù)法不依賴于單個菌落的形成，因此適用于無法形成獨立菌落的微生物的檢測。

2.2 先進檢測技術

2.2.1 儀器分析技術

高效液相色譜與質譜被認為是目前食品分析領域中的尖端儀器技術。高效液相色譜是根據不同化合物在液相色譜柱上保留時間的差異來實現(xiàn)分離，可對食品中各種化學物質如添加劑、防腐劑和色素進行定量檢測。相比常規(guī)氣相色譜，高效液相色譜在分析非揮發(fā)性和極性化合物方面具有更多優(yōu)點。質譜分析技術主要是通過測量樣本分子的質荷比（m/z）來實現(xiàn)其識別和量化，是一種非常敏感且精確的分析手段。此外，高效液相色譜與質譜聯(lián)用，可以實現(xiàn)復雜樣品的高通量和高分辨率分析，目前被廣泛應用于食品中有害物質的檢測，如農藥殘留、藥物殘留和生物毒素等。

2.2.2 生物傳感技術

生物傳感技術可為食品安全檢測提供一種快速敏感的解決方法。免疫傳感器是利用抗體和抗原的特異性，對食品中的蛋白質、毒素和微生物進行檢測。免疫傳感器技術具有選擇性強、靈敏度高、能在短期內得出檢測結果的優(yōu)點。DNA生物芯片是一種基于核酸探針與目標DNA特異性結合的技術，能夠同時檢測食品中的多種病原體或基因改造成分。生物芯片技術所具有的高通量篩選能力，使其在食品安全檢測方面具有極大的潛能。這類生物傳感器的研制大大促進了食品檢測向著現(xiàn)場快速檢測的方向邁進，對食品的質量控制與安全監(jiān)管具有十分重要的意義。

2.3 快速檢測技術

2.3.1 便攜式檢測設備

在食品安全和環(huán)境監(jiān)測領域，便攜式檢測設備如便攜式光譜儀越來越受到歡迎。便攜式光譜儀包括拉曼光譜儀、近紅外光譜儀和紫外-可見光譜儀等。這些設備可以快速識別化學物質的分子結構和組成，適用于對食品中營養(yǎng)成分、摻假、變質等進行快速現(xiàn)場檢測。隨著科技的進步，便攜式光譜儀的分辨率和準確性得到了顯著提高，同時集成的數(shù)據處理軟件也使得非專業(yè)人員能夠快速得到可靠的檢測結果。

2.3.2 在線實時監(jiān)測系統(tǒng)

電子鼻作為一種模仿人類嗅覺的檢測裝置，能夠通過傳感器陣列來識別和分析氣味樣本中的揮發(fā)性化合物，這對于評估食品的新鮮度、變質程度和風味是非常適用的。電子舌模仿了人類的味覺體驗，它利用各種傳感器來分析溶液中的味道成分，從而評估食物的酸度、甜度、苦度和咸度等基礎味覺屬性。通過傳感器信號模式識別與機器學習算法分析，這些系統(tǒng)可以實現(xiàn)復雜味道與氣味快速的精確判斷。在線實時監(jiān)測系統(tǒng)具有可提供持續(xù)監(jiān)控數(shù)據和生產過程異常預警等優(yōu)點。在物聯(lián)網技術不斷發(fā)展的背景下，這類系統(tǒng)能夠接入網絡并對數(shù)據進行遠程監(jiān)測管理，對確保食品生產過程持續(xù)穩(wěn)定具有重要意義。

2.3.3 智能化檢測系統(tǒng)

智能化檢測系統(tǒng)，特別是基于人工智能的數(shù)據分析平臺，在食品安全領域占據了一席之地。這些系統(tǒng)通過結合機器學習、深度學習、模式識別等先進的數(shù)據分析技術，能夠處理和分析海量的檢測數(shù)據，以實現(xiàn)對食品質量和安全的高精度評估。人工智能平臺可以從多個檢測設備，如便攜式光譜儀、電子鼻、電子舌等收集數(shù)據，通過強大的算法模型分析這些數(shù)據中的復雜模式和關系，從而進行食品成分的鑒別、風險評估和質量控制。智能化檢測系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢在于其自學習和自適應能力，可以隨著數(shù)據量的增加而不斷優(yōu)化檢測準確性和效率。

3 食品中常見有害物質檢測技術的應用

3.1 食品中重金屬檢測方面

在食品中重金屬檢測領域，原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體質譜法是目前廣泛應用的關鍵技術。原子吸收光譜法適用于多種重金屬的定量分析，具有操作簡便、成本相對較低的優(yōu)點。原子熒光光譜法在某些特定重金屬如汞、砷的檢測中顯示出較高的靈敏度和特異性。而電感耦合等離子體質譜法以其靈敏度高、動態(tài)檢測范圍寬和能夠同時檢測多種元素的能力，在痕量及超痕量重金屬檢測方面占據重要地位。這些技術通過精確測定食品樣品中的重金屬含量，對食品安全監(jiān)控提供了強有力的技術支持。隨著技術的進步，便攜式X射線熒光光譜儀也開始被用于現(xiàn)場快速檢測重金屬，盡管它的準確度和靈敏度可能不如實驗室基礎的方法，但在快速篩查和現(xiàn)場檢測方面顯示出明顯優(yōu)勢。鄭巖[1]開發(fā)了一種基于石墨烯紙的電化學傳感器，用于食品中有害物質的快速檢測。該項技術突破了傳統(tǒng)檢測方法的限制，提供了一種快速、靈敏且成本效益高的檢測手段，特別適合于重金屬的現(xiàn)場檢測和快速篩查。

3.2 糧食儲藏中天然毒素檢測方面

糧食在生長、收獲或儲藏過程中會產生天然毒素，如黃曲霉素、赭曲霉素等真菌毒素。這些毒素對于人體健康具有潛在的影響。因此，監(jiān)測糧食中的天然毒素是預防食品中毒和保障公共健康的必要措施。目前，黃曲霉素的檢測方法包括免疫學方法、薄層色譜和液相色譜-質譜聯(lián)用技術等。其中，液相色譜-質譜聯(lián)用技術由于其高靈敏度和準確性，被廣泛應用于糧食中天然毒素的檢測。近年來，新型檢測技術的研究和應用進一步增強了糧食中天然毒素檢測的準確性和效率。邱月[2]探索了塑料食品接觸材料中有害物質的超高效液相色譜檢測方法及其遷移規(guī)律。雖然這項研究主要集中在食品包裝材料的檢測，但其采用的高效液相色譜技術同樣適用于糧食中天然毒素的檢測，進一步提高了檢測的效率和準確性。

3.3 食品加工中微生物污染檢測方面

微生物污染包括細菌、病毒、酵母和霉菌等，在食品加工過程中的控制至關重要。傳統(tǒng)的微生物檢測方法，如平板計數(shù)法和最可能數(shù)法，雖然被廣泛應用，但存在諸多不足，包括耗時長和勞動強度大。為了克服這些限制，近年來，分子生物學技術的發(fā)展，如聚合酶鏈反應、實時定量PCR和基因測序等技術，已被廣泛引入微生物污染檢測中。這些技術能夠提供快速、準確的檢測結果，極大地提高了食品安全監(jiān)測的效率。在食品安全檢測領域，雖然微生物污染的檢測受到了重視，但對有害化學物質殘留的檢測也同樣關鍵。考志強等[3]對食品安全檢測中重要有機有害化學物質的殘留檢測技術進行了探析。雖然該研究集中于化學物質的檢測，但其所涉及的技術和方法對提升食品中微生物檢測的效率和準確性同樣具有借鑒意義。此外，李攻科[4]的研究聚焦于食品中有害物質的表面增強拉曼光譜快速檢測技術的關鍵技術研究與裝置開發(fā)。雖然此研究主要針對化學物質的檢測，但表面增強拉曼光譜作為一種高靈敏度的檢測手段，其原理和技術裝置的開發(fā)對于微生物檢測技術的創(chuàng)新同樣具有啟示作用。特別是在追求快速、現(xiàn)場可操作的微生物污染檢測方法的當下，表面增強拉曼光譜技術及其裝置的開發(fā)為微生物污染的快速監(jiān)測提供了新的

思路。

3.4 果蔬中農藥殘留檢測方面

在果蔬中農藥殘留的檢測領域，氣相色譜、液相色譜及其質譜聯(lián)用技術是分析果蔬中多種農藥殘留類型和含量的關鍵技術。這些技術因其高精度和高靈敏度而被廣泛采用，能夠提供詳盡的農藥殘留譜。例如，氣相色譜-質譜聯(lián)用技術因優(yōu)異的分離和鑒定能力，被認為是農藥殘留分析中的黃金標準。液相色譜-質譜聯(lián)用技術則在分析極性和熱不穩(wěn)定農藥方面顯示出獨特的優(yōu)勢?？焖贆z測方法，如酶聯(lián)免疫吸附測定和免疫層析技術，提供了現(xiàn)場快速篩查農藥殘留的解決方案。這些方法由于操作簡便、快速且成本較低，特別適用于現(xiàn)場快速檢測和初步篩查。高通量篩查技術，尤其是基于質譜的多殘留檢測方法，能夠同時檢測數(shù)百種農藥殘留，為監(jiān)管部門和食品安全檢測實驗室提供了一個強大的工具。這種技術能夠處理大量樣品，同時保持高精度和高效率，極大地提高了檢測的效率和覆蓋范圍。宋天銘[5]在其研究中提出了一種食品中3種常見有害物質的電化學檢測方法。該研究不僅拓寬了農藥殘留檢測的技術范疇，還為檢測技術的發(fā)展和應用提供了新的視角。其強調了電化學檢測方法在簡便、快速檢測食品安全領域的潛力，尤其是在低成本和高效率要求的背景下。

4 結語

隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，食品中的有害物質檢測技術也不斷進步。這些技術的應用顯著提高了食品中有害物質的檢測效率和準確性，對保障公眾健康具有關鍵作用。未來，隨著科技的不斷革新，食品檢測技術將進一步向著更高的靈敏度、更快的檢測速度和更廣的監(jiān)測范圍發(fā)展，以更好地服務于食品安全保障體系。

參考文獻

[1]鄭巖.基于石墨烯紙的電化學傳感器用于食品中有害物質的快速檢測[D].杭州：杭州電子科技大學，2021.

[2]邱月.塑料食品接觸材料中有害物質的超高效合相色譜檢測方法及遷移規(guī)律研究[EB/OL].（2020-11-16）[2024-01-15].https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=9CXCstbk-tutgq8ytEMD_badzirs26BZno_crVjsi0YqZmQ7kZIPmgHyZvvYm6Q2aFWovjnfFyUKvyPTPjNv_wZ2AN_jURqR8LT9MtvMJV0KmqXiOq-fGbmZ-jXRzNuO5wR1_zOB1Kpve5-0wnwlqQ==&uniplatform=NZKPT&language=CHS.

[3]考志強，劉石鑫.食品安全檢測中重要有機有害化學物質的殘留檢測技術探析[J].食品安全導刊，2020（6）：119.

[4]李攻科.食品中有害物質表面增強拉曼光譜快速檢測關鍵技術研究與裝置開發(fā)[EB/OL].（2019-10-12）[2024-01-15].https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=9CXCstbk-tvOsUukdi4O22KUuo9penMBeuINGtr5jRQjgWMi46_7NJUjYVuLpPgQFgh1jAFJvcmYC4GdmKRTNCN4u_eG2w2ycK98yASbR6uyqW4dz-MHISUnjMiCw_cw54NqZ_jcrRFYkymdvi0Q9Q==&uniplatform=NZKPT&language=CHS.

[5]宋天銘.食品中三種常見有害物質的電化學檢測方法研究[D].長沙：長沙理工大學，2015.