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食品安全與檢測分析技術
閱讀：3195 發布時間：2010-11-17隨著自然生產方式的減少，工業化比重逐漸增加，食品原料在生產、貯存、運輸、加工等過程中自覺或不自覺地會引入一些污染物，這給食品安全帶來越來越多的不安全因素，與食品安全密切相關的食品污染物，主要包括微生物、農藥殘留、獸藥殘留、生物毒素、重金屬等。
食品安全問題不但嚴重影響了國民的飲食健康，而且阻礙了我國農產品和食品的出口貿易，我國每年都有大批出口食品因農藥殘留、添加劑、雜質、微生物污染而受到影響或被國外扣留，這不僅對人民的健康造成危害，而且對我國的經濟造成巨大損失，有損于我國食品產業的信譽。因此，降低食品化學污染程度，防止污染物隨食品進入人體，是提高食品安全性的重要環節之一。要保障食品安全，只有加強基礎性的食品安全研究，特別是快速檢測技術的研究，才能適應新形勢下對食品安全的要求。
一、影響食品安全的問題
1. 農藥污染
我國是農藥生產和使用大國，農藥的污染和殘留已構成對環境和人類健康的嚴重威脅。有機氯是我國zui大規模使用的農藥，其性質穩定，不易降解，高脂溶性，從1983年開始禁止生產和使用，其影響至今沒有消失。有機磷農藥是我國現階段使用量zui大的農藥，其在環境中降解快，殘毒低，一般認為在食品中的殘留很少，但在某些環境下也會有較長時間的殘存期，在糧食和經濟作物中存在殘留超標現象，特別對生長周期短的蔬菜類食品，有機磷農藥殘留超標現象突出；另外，氨基甲酸酯和擬除蟲菊酯類農藥是近年發展較快，用于農業和日常生活的農藥，具有、低毒、低殘留的特點，但使用不當仍存在嚴重污染的危險。
2. 獸藥及飼料添加劑造成的動物性食品污染
隨著集約化畜牧業的發展，獸藥的使用范圍也在擴大，有的藥物如抗生素、磺胺、激素等廣泛用于促進肉用畜的生長，減少發病率和提高飼料利用率。獸藥的廣泛運用，帶來的不僅是畜牧業的增產，也帶來了獸藥的殘留，藥物殘留也是引發貿易中非貿易性技術壁壘障礙的導火線，歐美各國之間的牛肉大戰就是因為動物性食品中藥物殘留引發的。
3. 重金屬污染
鉛――食品中的鉛污染主要來自食品生產加工中使用含鉛的化學添加劑；被鉛金屬污染的容器、包裝材料；工業三廢；農業中使用含鉛等有害金屬農藥等。
汞――人們所吸收的大部分的汞是甲基汞，主要是來自食用魚。
砷――砷及其化合物被機構證明為致癌物。由于農業上廣泛使用砷的化合物，特別是含砷農藥的使用，使農作物含砷量和從土壤中吸收砷的量加大，食用含砷的食品就容易造成中毒。
4. 食品添加劑污染
食品添加劑主要包括：著色劑、防腐劑、漂白劑、保藏劑、甜味劑、發色劑等，作為食品工業的重要組成，雖然只在食品中添加0.01％～0.1％，但對改善食品的色、香、味，調整食品的營養結構，提高食品質量檔次，改善食品加工條件，延長食品保質期等，發揮著極其重要的作用。但長期（或超量）食用食品添加劑也會對人帶來危害。
5. 病原微生物及寄生蟲污染
沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、致病性大腸桿菌、李斯特氏菌、產氣莢膜梭菌、肉毒梭菌、耐熱耐酸菌、許多霉菌及其毒素污染以及弓形蟲、旋毛蟲、寄生蟲蟲卵等污染食品。
6. 食品包裝材料
塑料包裝材料：用于食品包裝的塑料本身無毒，它對食品的污染來源于其殘留的單體和一些添加劑。聚乙烯塑料的殘留物主要包括聚乙烯單體乙烯、低聚乙烯，乙烯單體有低毒；聚丙烯塑料殘留物主要是添加劑，由于其易老化，需要加入抗氧化劑和紫外吸收劑等，造成添加劑殘留污染。
紙和紙板包裝材料：紙和紙板包裝材料對食品的污染來源于著色劑、上膠劑、漂白劑中所含的甲醛和熒光物質、包裝紙中的油墨污染、錫紙包裝中鉛含量超標等。
二、食品安全檢測技術
1. 樣品前處理
（1） 溶劑萃取法
這是一種zui常用、zui有效的方法，但當用溶劑提取樣品中的農殘時，也會同時將許多的干擾雜質引入分析體系。
（2） 柱層析法
柱層析法在處理基質復雜的樣品時可以非常有效地將樣品中的被測組分與干擾組分分離，達到分離凈化的目的。常用的吸附劑有硅鎂吸附劑、硅酸、活性炭、硅藻土等。
（3） 固相萃取法（SPE）
固相萃取技術是目前常用的凈化手段。它根據液相分離、解析、濃縮等原理，使樣品溶液混合物通過柱子后，樣品中某一組組分保留在柱中，再選擇合適的溶劑把保留在柱中的組分洗脫下來，從而達到分離、凈化的目的。
（4） 無溶劑固相微萃取法（SPME）
SPME方法近幾年來在環境樣品的分析中得到了廣泛的應用，它無需使用溶劑，是一種簡單、快速并且非常有效的樣品前處理手段。
（5） 基質固相分散萃取（MSPDE）
MSPDE是一種嶄新的萃取技術。其基本操作是將試樣直接與反相填料研磨、混勻制成半固態裝柱淋洗，是簡單的提取凈化方法，適用于各種分子結構和極性農藥殘留的提取凈化，在蔬菜、水果的農藥殘留檢測中得到了廣泛的應用。
（6） 超臨界流體萃?。?/span>SFE）
SFE是以超臨界流體代替各種溶劑來萃取樣品中待測組分的萃取方法。它是當前發展zui快的分析技術之一，具有zui快速、節約溶劑、避免污染、操作方便、安全等優點。因此，這一技術在食品的農藥殘留檢測中的應用日益增多
（7） 分子印跡合成受體（MISR）
MISR的原理是首先使擬被印跡的分子或聚合物單體交聯，再將印跡分子從聚合物中提取出來，聚合物內部就留下了被印跡分子的印跡。分子印跡技術可用于藥物、激素、蛋白質、農藥、氨基酸、多肽碳水化合物、輔酶、甾醇、涂料、金屬離子等各種化合物的分離工作。
（8） 生物傳感器技術
生物傳感器是一類以生物材料為敏感識別元件，將化學量轉化為其他可測定的物理量（如電流、電壓、光、熱等）的裝置。其特點是集生物化學、生物工程、電化學、材料科學和微型制造技術為于一體，是一個典型的多學科交叉產物。目前用于農藥殘留檢測的生物傳感器類型有安培型電極、電位型電極、電壓生物傳感器和光纖生物傳感器等。
2. 儀器分析
（1） 氣象色譜（GC）
毛細管氣象色譜已廣泛應用于農獸殘分析中。毛細管柱在分離能力、靈敏度、分析速度以及色譜柱的相對惰性等方面都比填充柱*，而且操作方便。一次色譜分析可以分離檢測近300個組分，分離效率非常高，檢測限可以達到ug/kg到ng/kg甚至更低水平，*可以滿足大多數農獸殘分析的要求。
（2） 氣象色譜－質譜聯用（GC-MS）
氣象色譜與質譜的聯用技術已經比較成熟。通過四極桿質譜儀的選擇性離子檢測（SIM）、離子阱技術的選擇離子儲存技術（SIS）進行污染物的定性。對低含量、背景干擾嚴重、難以定性分析的化合物采用串聯質譜非方式分析，可以獲得很好的檢測效果。其主要特點是在提高分析能力的基礎上提供足夠的結構信息，用于結構的定性。
（3） 液相色譜（HPLC）
對熱不穩定和大分子農獸藥殘留特別是獸藥殘留及食品添加劑的分析檢測方面，液相色譜得到了廣泛的應用。
（4） 液相色譜－質譜聯用技術（LC-MS）
現在，一種熱噴霧和粒子流式接口技術把LC和MS聯接起來，成功地用于分析那些對熱不穩定、分子量較大而難以用GC-MS分析的化合物。LC-MS具有良好的靈敏度和選擇性、幾乎通用的多殘留檢測能力，以及進行陽性結果的在線確證和簡化樣品檢測前凈化過程等優點。
（5） 超臨界流體色譜（SFC）
典型的SFC流程主要包括3個部分：高壓流動相輸送系統、色譜分離系統和檢測系統。SFC彌補了GC 和HPLC各自的不足，適用于分析熱不穩定而HPLC又不易分析的化合物。許多在GC或HPLC上需要經過衍生化才能分析的農藥，都可以用SFC直接測定。
（6） 酶免疫分析（EIA）
免疫分析法是以抗原和抗體特異性結合反應為基礎的分析方法。農藥殘留檢測中zui常用的是酶免疫法（EIA）。IEA具有特異性強、靈敏度高、方便快速、分析容量大、分析成本低、安全可靠等優點。
（7） 毛細管電泳（CE）
CE的工作原理是使用毛細管柱內的不同帶電粒子在高壓場作用下以不同的速度在背景緩沖液中定向遷移，從而進行分離。具有靈敏度高、耗資少、樣品消耗量很小、分離柱效高、使用方便等優點。
（8） 生物傳感器
近些年，利用農藥對靶標酶（如乙酰膽堿酯酶）活性的抑制作用研制的酶傳感器，以及利用農藥與特異性抗體結合反應研制的免疫傳感器，在食品殘留農藥的檢測中得到廣泛的應用。目前，生物傳感器存在的主要問題是結果的穩定性、重現性和使用壽命。
3. 快速檢測方法
（1） 微生物的快速檢測方法
a、 即用型紙片法
b、 選擇、鑒定用培養基法
在培養基中加入特異性的生化反應底物、抗體、熒光反應底物、酶反應底物等，可使目標培養物的選擇、分離、鑒定一次性完成。
c、 免疫學技術
免疫學技術通過抗原和抗體的特異性結合反應，再輔以免疫放入技術來鑒別細菌。免疫方法的優點是樣品在進行選擇性增菌后，不需要分析，即可采用免疫技術進行篩選，因此節約人力時間，滿足快速檢測的要求。
d、 生物化學技術
PCR技術——PCR技術采用體外酶促反應合成特異性DNA片段，再通過擴增產物來識別細菌。由于PCR靈敏度高，理論上可以檢出一個細菌的拷貝基因，因此在細菌的檢測中只需短時間增菌甚至不增菌，即可通過PCR進行篩選，節約了大量時間。
基因探針技術——基因探針技術利用具有同源性序列的核酸單鏈在適當條件下互補形成穩定的DNA-RNA或DNA-DNA鏈的原理，采用高度特異性基因片段制備基因探針來識別細菌。
（2） 農藥殘留的快速檢測
a、 酶免疫分析技術
免疫分析是基于抗原抗體特異性識別和結合反應為基礎的分析方法。應用免疫學進行農殘快速檢測的研究非常活躍，尤其酶免疫分析技術取得較大進展，此方法靈敏度高，特異性強、成本低、簡便快速、自動化程度高、檢測方法多樣和安全。已研制出幾十種農藥的酶免疫檢測試劑盒，包括有機磷、氨基甲酸酯類、硫代氨基甲酸酯類、有機氯類、三嗪類、擬除蟲菊酯類及酰胺類等。
b、 酶活性抑制技術
乙酰膽堿酯酶水解后，水解產物可與顯色劑反應產生顏色，有機磷及氨基甲酸酯類農藥對乙酰膽堿酯酶的特異性抑制作用，使它不能水解，從而無顯色反應。依據此原理，已研制出多種方法，如速測卡法、速測片法、農藥殘留分光光度法、電化學生物傳感器法。目前市場上應用zui多的是農藥速測卡法，此方法操作簡便、不需要配制試劑、不需要儀器、產品攜帶方便，特別適合用于對農貿市場上的蔬菜進行初篩。
c、 化學方法
有機磷農藥（磷酸酯、二硫代酸酯、磷酰胺）在金屬離子催化作用下水解為磷酸與醇，水解產物與顯色劑反應，使顯色劑的紫紅色褪去變成無色。本方法的優點是使用化學反應，避免了因使用酶而不穩定、不易保存等問題。
（3） 毒素、獸藥殘留的快速檢測
a、 酶聯免疫吸附測定法（ELISA）
ELISA測定法是利用標記物的酶催化底物的顯色反應來反映抗原抗體的結合過程，將酶催化底物的靈敏性和抗原抗體的特異性相結合。該法的優點是：可以通過顏色來快速做定性結果分析，特異性強、靈敏度高，酶標板上一次可做多份樣品檢測。
b、 免疫親和柱技術
生物大分子具有能和某些相對應的專一分子可逆結合的特點，這種結合是專一的，而且又是可逆的。當把可親和的一對分子的一方固定在固定相時，另一方隨流動相流過固定相，雙方即專一性地結合成復合物，然后利用親和吸附劑的可逆性，通過特定的洗脫劑洗脫，可以達到分離、純化與固定相有特異親和能力的某種物質，然后用熒光計、紫外線燈作為檢測工具進行分析。
（4） 金屬毒物的快速檢測
a、 微波溶樣技術
金屬與一些無機鹽類毒物是小分子物質，不可能象微生物一樣用免疫技術或分子生物學技術進行檢測，它們主要是應用化學方法來檢測。微波溶樣技術與快速分析儀器相結合使食品中金屬毒物的快速檢測得到了新的發展，微波溶樣的優點是分解樣品速度快、消化試劑用量少、待測物不易揮發、消化溫度低、空白值低。
b、 試紙比色法
試紙比色法就是把化學反應從試管中移到濾紙上，其本質都是利用迅速產生明顯顏色變化的化學反應定性或定量檢測待測物，通過與標準比色卡比較，進行目視定性或半定量分析。