当代科学技术在食品安全问题上的应用

何靖柳+董赟+刘继+张恒+刘翔+韦婷

[摘要]随着社会的进步，科技的发展，人们消费水平的提高，食品安全问题广受关注，以当代科学技术为依托的食品安全检测逐渐成为保障食品安全的重要手段。文章对目前出现的食品安全问题、常见的食品安全检测技术及科学技术进行综述，重点阐述了目前出现的比较成熟的一些食品安全检测技术，其检测原理、作用对象及目标。

[关键词]科学技术；食品安全；检测技术

[DOI]1013939/jcnkizgsc201716184

自1980年起，中国食品行业每年以13%以上的速度飞速发展。[1]但近期，食品安全问题频频发生，如镉大米、毒淀粉、瘦肉精、地沟油、劣质奶粉、福喜过期鸡肉等。食品安全的危害因子主要包括物理、化学和生物危害，不仅严重威胁消费者的身心健康，同时给国家经济也造成巨大的损失。[2]为了从根本上解决食品安全问题，可就种植、养殖、加工、包装、贮藏、运输、销售、消费等环节加以严格把关，由此可见，对食品安全的检测已成为保障食品安全的关键手段。根据食品具体情况，选择相应的检测标准，借助实验室大型仪器，即可较准确、可靠地对产品质量进行分析，最大化地保障人民的利益。

1食品安全问题

据世界卫生组织对食品安全问题的最新定义，食品安全问题是指食物中有毒、有害物质对人体健康造成影响的公共卫生问题。食品安全要求食品不能对人体健康造成急性或慢性损害，不能存在损害或威胁人体健康的有毒有害物质以导致消费者病亡或危及消费者及其后代的隐患，这是一个绝对的概念；实际食品安全是降低疾病隐患，防范出现食物中毒的一个领域。[3]

11世界食品安全现状

食品安全问题一直是全球关注的焦点，尤其是近年来出现的与食物相关的新发疾病和人兽共患病，不但威胁着食品安全，甚至其中某些疾病还在全球范围内流行，让人们对食品安全问题更加重视。[4]食品产供销系统与食品安全密切相关，其改变也必将对食品安全造成影响。科学家们推测在今后的二十年内食品产供销系统会继续改变，并出现推动该系统改变的新因素，包括全球人口数突破100亿人、人口老龄化、文化冲突、食品从供应模式向需求模式转变、气候改变影响水源供应、对不可再生资源使用的限制等。[5]

12中国食品安全现状

121食品中物理性和化学性污染物问题

20世纪40年代以来，化学合成农药的研制成功使化学农药得到迅速发展。全世界每年有几千万吨化学农药被施用到农、林、牧业中，在农业生产和减少疾病传播方面发挥了巨大作用，但同时也暴露了很多缺点并对农作物造成严重危害。[6]据统计，我国耕地面积占全世界的10%，却使用了全世界近四成的化肥；我国单位面积农药使用量是世界平均水平的25倍。过量使用农药化肥后，虽然能够增加粮食产量，但也会对土壤、水体等自然环境造成严重污染，还会对农产品、食品质量安全带来极大的危害，食品农药污染问题已成为食品安全的顽症。[7]

122食源性疾病问题

食源性疾病（Food borne disease）是指通过摄食而进入人体的有毒有害物质所造成的疾病，具有季节性、地区性、暴发性或散发性。食源性疾病是食品安全中的主要问题，一般可分为感染性和中毒性，常见的有食物中毒、肠道传染病、人畜共患传染病、寄生虫病以及化学性有毒有害物质所引起的疾病。“非典”（SARS）和“H7N9禽流感”都是食源性疾病，给人类带来巨大的危害，直接对人体健康造成损害。据2014年《中国科学报》报道，我国食源性疾病主动监测的初步结果显示，我国13亿人口中每年有2亿～3亿人发病。我国在2011年成立了国家食品安全评估中心，于2014年11月21日颁发《食源性疾病管理办法（试行）（征求意见稿）》，正在逐步建立食源性疾病报告系统和食品安全检测网。检测显示，中国平均65人中就有1人患有食源性疾病。因此，食源性疾病仍然是威胁中国人健康的主要疾病之一。

123转基因食品、新资源食材的应用

近年來，许多转基因食品、新资源食材已逐步进入食物链。中国农业部已经批准种植的转基因农作物有甜椒、西红柿、土豆，主粮作物有玉米、水稻，进口的转基因食品有大豆油、菜子油、大豆等。对于转基因食品、新资源食材的利弊、安全性保障的一系列问题一直是国际社会关注的焦点。用何种检测方法、评价程序对转基因食品的安全性进行预测一直存在极大争议。就目前的研究结果显示，对于转基因食品，现行检测方法的稳定性、准确性和检测力度均需加强，当前还没有确凿的证据肯定转基因食品对人体健康存在潜在危害。

2食品安全检测技术

由于食品安全问题层出不穷，而这些问题的解决需要相配套的检测技术，因此，食品检测技术在人民生活中应用的范围越来越广泛，同时，也是现代科技研究中的热点。食品检测技术既能对食品材料进行检测，也能对各种食品添加剂进行检测。但是由于食品种类繁多，食品安全检测技术想要面面俱到难度非常大。[8]针对中国存在的不同食品安全问题，现将食品安全检测技术进行分类后逐一介绍。

21食品化学性污染的检测技术

211色谱、质谱及其联用技术

目前检测食品中农药和兽药残留的主要检测技术有高效液相色谱（HPLC）、气相色谱-质谱（GC-MS）和液相色谱-质谱（LC-MS）技术。[9]色谱技术是当两相做相对运动时，由于不同的物质在两相中具有不同的分配系数，通过不断分配，从而达到各物质被分离的目的。色谱技术具有样品用量少、检出限低、分离效能高、检测灵敏度高、选择性高和使用方便等优点，早已被广泛地运用于食品工业的安全检测中。[9]气相色谱法能够准确灵敏地进行快速定性与定量分析，在食品检测中广泛地应用于天然毒素、农药、食品添加剂、兽药等的检测。[10]薄层色谱法拥有仪器操作简单方便、应用广泛但灵敏度不高等特点，它被普遍应用于农药、毒素、食品添加剂检测等方面。[11]质谱是一种理想的色谱检测器，它具有极高的检测灵敏度。将色谱、质谱联用，不仅能够将二者的优点相结合，而且成了分析化学的研究热点。[12]

212化学快速检测技术

化学快速检测技术是食品安全快速检测中重要的方法之一。常见的如纸片法、试剂盒（卡）等方法，该方法与一般的仪器分析方法相比，具有价格低、操作相对简便、结果显示直观、一次性使用、不需检修维护、专一性等优点，但该方法灵敏度较低。有机磷农药（磷酸、二硫代磷酸酯、磷酞胺等）在某些催化剂的作用下生成含磷酸的水溶液如酸和醇，接着水解液和添加的有色检测液反应紫色消退，根据检测液颜色变化情况反映有机磷农药的残留水平。

213光谱分析法

光谱分析法是一种无损的快速检测技术，分析成本低，在食品安全检测中运用较为广泛。其主要原理是利用物质发射或吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用而建立起来的一种方法。它包括荧光光谱、红外光谱、近红外光谱、拉曼光谱等。[13]

（1）荧光光谱。荧光光谱被广泛运用在食品检测研究方面，它具有快速、敏感、无损的分析技术，并且能够在几秒内提供物质的特征图谱。人们曾运用前表面荧光光谱技术对蜂蜜品种的真假进行了分析。[14]

（2）近红外光谱。近红外光是一种介于可见光（VIS）和中红外光（IR）之间的电磁波，美国材料检测协会（ASTM），将其定义为波长780～2526nm的光谱区。近红外光谱的优点：简单方便，检测成本低，有不同的测样器件可直接测定相应的液体、固体、半固体和胶状体等样品；分析速度快，一般样品可在1分钟内完成；适用于近红外分析的光导纤维较易获得，可实现在线分析及监测，非常适合生产过程和恶劣环境下的样品分析；检测过程不损伤样品，即无损检测；分辨率高，还可以同时对样品多个组分进行定性和定量分析等。[15]因此近红外技术在当前的食品产业等领域得到广泛应用。

（3）拉曼光谱。拉曼光谱用于在食品安全检测分析过程中，对待测物质进行定性分析，还可以对食品成分中含量的多少进行检测。拉曼光谱技术是在键的延伸和弯曲的震动模式的基础上，利用对光的散射强度和拉曼移位作图来获取信息。它可以将受污染的小麦粉、玉米蛋白和豆粕混合物中的三聚氰胺进行定性定量测定。

（4）高光谱图像技术。高光谱图像技术是一种集图像信息与光谱信息于一身的新技术，它被广泛应用于农畜产品及食品品质和安全性检测方面。研究者曾在实验室条件下利用高光谱图像系统对食品的品质及安全性进行了研究，其原理在于利用多光谱成像系统通过最佳条带的检测来对食品的加工过程进行控制，从而保证食品的安全性和可靠性。

214酶联免疫吸附测定法

酶联免疫吸附测定法（ELISA）是将抗原抗体的免疫反应和酶的催化反应相结合而建立起来的一种新技术，具有操作简便、安全省时、灵敏高、选择性好、成本低廉等优点。

22食品生物性污染的检测技术

221纸荧光法

纸荧光法是利用细菌生产期间产生的一些代谢酶或代谢产物而建立的酶-底物反应法，该方法准确性高，且测试纸的生产工艺简单，极大地简化了实验设备、实验流程和实验方法。

222电阻抗法

电阻抗法是利用细菌在生长期间将培养基中大分子的惰性材料（如碳水化合物、蛋白质和脂类）代谢后产生有电活性的小分子（如乳酸、醋酸等），从而增强培养基的导电能力。不同细菌可使培养基有不同的阻抗变化，即得出不同的细菌特性阻抗曲线，将待测细菌阻抗曲线与标准株阻抗曲线比较，可发现对应的细菌种类和数量。[16]该方法方便快捷，实用性强，检验效率高。

223免疫学方法

免疫学法是利用抗原和抗体的特异性结合反应，辅以免疫放大技术来鉴别细菌。该方法的优点是待测样品在选择性增菌后，无须分离即可直接筛选。[17]免疫学方法包括多种反应，血清学反应、单克隆抗体技术、基因工程抗体、天然免疫和获得性免疫等。各种免疫反应都有其独特的作用，它们是相互联系、互相配合的。

224分子生物学检测方法

聚合酶链式反应（PCR）是近年在分子生物学领域中迅速发展和应用的一种技术，其原理是待测样品扩散后进入生物活性材料，分子间经识别后发生生物学反应，该信息被相应的物理或化学转化器转变为可定量和可处理的电信号，经二次仪表对信息放大并输出，即可得出待测液浓度。[18]

225基因芯片技术

基因芯片技术是同时将大量的探针分子固定到固相支持物上，借助核酸分子杂交配对的特性对DNA样品的序列信息进行高效的解读和分析。芯片技术是采用光导原位合成或显微印刷等方法将大量特定序列的探针分子有序地固定于特定处理的硅片、玻片、硝酸纤维素膜等载体上，然后将标记的待测样品与载体混合后多元杂交，通过杂交信号的强弱及分布对样品进行定性、定量。

226细胞计数法

细胞计数法主要有流式细胞计数法（FCM）及固相细胞计数法（SPC）。细胞计數法是一种对细胞悬液中细胞数量进行计数的方法，可借助血球计数板进行计数。[20]

综上所述，科学技术的进步具有跨时代的意义，但与之相应的食品安全问题的出现不容小视，我们目前应对多种食品安全问题作一个深刻的理解和清醒的认识，很好地利用科技手段加大检测力度，严控不安全食品流入市场，协调食品生产领域健康、持续发展。

参考文献：

[1]张旭霞，林博，李小宁食品安全检测技术存在的问题与对策[J].现代农业科技，2012（15）：289-291

[2]谢成跃，周双食品安全检测技术发展研究[J].食品安全，2014（11）：288，289

[3]孙登峰，王顾希，钱杉杉，等食品安全检测技术与标准研究[J].中国测试，2015，41（8）：1-6

[4]王安娜，黄琼，张永慧，等“One Health”——解决食品安全问题的有效途径[J].中国食品卫生杂志，2015（2）：155-158

[5]Hueston W，Mcleod AOverview of the Global Food System：Changes over Time/space and Lessons for Future Food Safety[R]//USInstitute of MedicineImproving Food Safety Through a One Health ApproachUSA：National Academy Press，2012：189-198

[6]孟晶巖，安鸣，栗红瑜简析食品安全检测技术[J].食品工程，2015（1）：1-4

[7]易军，李云春，弓振斌食品中农药残留分析的样品前处理技术进展[J].化学进展，2002（6）：415-424

[8]康达中国食品安全问题研究[D].长春：吉林财经大学，2013

[9]陈启洪我国食品安全检测问题研究[J].低碳世界，2013（7）：286-289

[10]白冰，董茂锋，邢增涛，等气相色谱-质谱法检测双孢蘑菇和香菇中的67种农药残留[J].食用菌学报，2011（1）：63-69

[11]Toshihiko O，Masataka K采用Dytran软件进行轮胎水滑特性研究[J].轮胎工业，2007（5）：274-280

[12]宣伟，王军，汪秀月，等食品安全检测技术研究进展[J].肉类研究，2011（9）：47-51

[13]郭沫然光谱技术在食品安全检测中的应用研究[D].长春：长春理工大学，2014

[14]尹燕霞，向本琼，佟丽荧光光谱法在蛋白质研究中的应用[J].实验技术与管理，2010（2）：33-36，40

[15]张菊华，朱向荣，李高阳，等近红外光谱法结合化学计量学方法用于茶油真伪鉴别分析[J].分析化学，2011（5）：748-752

[16]周向华，王衍彬，叶兴乾，等电阻抗法在食品微生物快速检测中的应用[J].粮油加工与食品机械，2003（10）：73-75

[17]曹雪涛免疫学研究的发展趋势及我国免疫学研究的现状与展望[J].中国免疫学杂志，2009（1）：10-23

[18]王颖，史艳宇，刘金华，等荧光定量PCR方法检测畜肉食品中猪源性成分[J].食品安全质量检测学报，2013（5）：1529-1534

[19]Gutierrez AH，Spero DM，Gay C，et alNew Vaccines Needed for Pathogens Infecting Animals and Humans[J].Human Vaccines & Immunotherapeutics，2012，8（7）：971-978

[20]Rinaldi L，Gonzalez S，Guerrero J，et alA One-Health Integrated Approach to Control Fascioliasis in the Cajamarca Valley of Peru[J].Geospatial Health，2012，6（3）：67-73