粮食质量安全指标快速检测方法的研究及应用分析

◎ 孔玉明，潘思上，王 飞，张亦舒

（湖北省产品质量监督检验研究院荆州分院，湖北 荆州 434000）

粮食质量安全是保障人类健康和食品供应安全的重要问题。传统的粮食质量检测方法通常需要耗费大量的时间和资源，且存在一定的局限性，无法满足快速、准确检测的需求。近年，基于光学技术的快速检测方法得到广泛研究和应用，其利用光的特性对粮食质量指标进行快速检测。此外，基于生物传感器、分子生物学技术和化学传感器的快速检测方法，也取得了显著进展。这些方法利用生物分子的特异性、基因、核酸以及化学反应或物理特性变化，可实现对粮食质量指标的快速准确检测。目前，快速检测方法仍面临一些挑战，如技术难题、标准化问题和设备成本等，需要相关部门加以进一步研究。

1 粮食质量安全

1.1 粮食质量安全的重要性

粮食质量安全对人类的健康和生活质量，具有至关重要的影响。作为人类主要的食物来源，粮食的质量安全直接关乎人们的饮食健康和身体发育。合格的粮食应该具备营养丰富、无污染物质、微生物安全等特征。因此，确保粮食质量安全不仅是保护人们的基本权益，也是保障国家食品安全和社会稳定的重要任务。

1.2 粮食质量指标与安全性的关系

粮食质量指标，包括营养成分、重金属含量、农药残留、真菌毒素等，是评价粮食安全性的重要依据，能够反映粮食的营养价值和是否受到污染。粮食质量指标与安全性密切相关，合格的粮食应符合国家和国际的质量标准，不会对人体健康产生危害。通过准确测定和控制粮食质量指标，可以保障粮食的安全性和品质，提供安全可靠的食品供应。只有通过科学准确的检测和监测方法，才能及时发现粮食中的潜在风险物质，从而保障粮食的质量安全和人们的健康[1]。

2 传统的粮食质量检测方法

2.1 传统的物理和化学检测方法

传统的粮食质量检测方法包括物理和化学检测方法，用于评估粮食的基本性质、组成成分及有害物质。物理检测方法可用来检验容重、不完善粒、杂质、粒度、互混等一些物理指标；化学检测方法涉及对粮食中特定成分的定量分析，如水分、灰分、蛋白质、脂肪的含量分析，以及微量营养元素含量分析，用来评估外部特征和化学成分等质量指标。此外，化学检测方法也用来检测农药残留、重金属含量、真菌毒素等安全指标。

2.2 传统的微生物学检测方法

微生物学检测方法主要用于检测粮食中的微生物污染，包括细菌、霉菌和酵母等。传统的微生物学检测方法通常采用培养方法，通过培养基和培养条件培养粮食中的微生物，继而通过形态、生理和生化特性的观察来鉴定和计数微生物。此外，还可以使用PCR等分子生物学技术对微生物进行检测和鉴定。

2.3 传统方法存在的问题和局限性

传统的粮食质量检测方法存在一些问题和局限性。①传统方法通常需要较长的检测周期，从取样到检测结果需要耗费大量时间，无法满足快速检测的需求。②一些物理和化学检测方法需要使用复杂的实验设备和专业技术，限制了其应用范围和普及性。③传统的微生物学检测方法在微生物培养和鉴定过程中存在一定的耗时性和主观性。

另外，传统方法对于一些特定的污染物或微生物的检测存在灵敏度不高的问题。有些污染物或微生物的检测需要更高的灵敏度和特异性，以便及时发现潜在的风险物质。除此之外，传统方法也难以同时检测多种指标，无法提供全面的粮食质量信息。

3 快速检测方法的研究进展及应用

3.1 基于光学技术的快速检测方法及应用

当前，基于光学技术的快速检测方法在粮食质量检测领域得到了广泛研究和应用。其中，近红外光谱法是一种常用技术，其通过测量粮食在近红外波段的吸收和散射特性，可以快速预测粮食的水分含量、蛋白质含量、淀粉含量等关键指标。另外，激光诱导击穿光谱法也被应用于粮食质量检测，其通过激光脉冲对粮食样品进行激发，可测量产生的等离子体发射光谱，实现对粮食中元素和重金属的快速分析。

这些基于光学技术的快速检测方法具有非接触、快速、无损伤等优点，能够在短时间内获取大量样品的质量信息，适用于大规模生产和实时检测的需求。当前，这些方法已广泛应用于粮食加工、贸易检验、仓储管理等领域。

3.2 基于生物传感器的快速检测方法及应用

基于生物传感器的快速检测方法，主要利用生物分子与目标分析物之间的特异性识别和反应，实现对粮食质量指标的快速检测。免疫传感器是其中的一种常见类型，其利用抗体或抗原与粮食中的特定成分发生免疫反应，通过测量免疫反应的信号来定量分析目标成分的含量。

基于生物传感器的快速检测方法具有高灵敏度、高特异性和快速响应的特点，能够在复杂样品中准确检测目标物质，对于微量污染物的检测具有较大的优势。当前，这些方法已被广泛应用于检测粮食中的致病菌、霉菌毒素、转基因成分等，为粮食质量安全提供了可靠的手段。

3.3 基于分子生物学技术的快速检测方法及应用

基于分子生物学技术的快速检测方法在粮食质量检测中具有重要地位。这些方法利用基因、核酸等生物分子的特性，通过特定的引物和探针与目标序列结合，可进行快速检测和定量分析。

其中，PCR（聚合酶链式反应）是一种常用的分子生物学技术，在粮食质量检测中得到广泛应用。PCR可以扩增目标序列的特定片段，使其数量成倍增加，从而便于后续的分析和检测。实时荧光定量PCR结合了PCR和荧光探针技术，能够实时监测PCR反应的进行，并定量测量目标序列的含量。

此外，分子生物学技术还包括基于DNA芯片和基因测序技术的快速检测方法。DNA芯片利用微阵列技术将大量的探针固定在芯片上，能够同时检测多个目标序列，实现高通量的快速检测。基因测序技术可以对粮食样品中的基因组进行高通量测序，快速获取粮食样品的基因信息，从而进行精确的质量检测和鉴定。

3.4 基于化学传感器的快速检测方法及应用

基于化学传感器的快速检测方法，利用化学反应或物理特性变化，可实现对粮食质量指标的快速检测。这些传感器包括电化学传感器、光学传感器、气体传感器等，能够对粮食样品中的化学成分、气体成分等进行快速检测和分析。

电化学传感器利用电化学反应过程对目标物质进行定量分析，包括离子选择电极和传感膜电极等。光学传感器通过测量粮食样品中的吸收、散射或荧光信号变化，分析其化学成分和质量指标。气体传感器可以检测粮食中的挥发性物质、氧气含量等。

化学传感器的快速检测方法具有快速响应、操作简便、可重复使用等优点。这些方法已经广泛应用于粮食质量检测中，如检测农药残留、真菌毒素等。

分子生物学技术和化学传感器的快速检测方法在粮食质量检测中发挥着重要作用，为粮食质量安全的快速评估提供了可靠手段[2]。未来，随着这些方法的不断发展和创新，将进一步提高粮食质量检测的效率和准确性，促进粮食产业的可持续发展。

4 快速检测方法的优势与挑战

4.1 快速检测方法的优势

4.1.1 快速

快速检测方法能够在短时间内完成对粮食样品的检测，大幅缩短检测周期，提高检测效率。

4.1.2 准确

快速检测方法通常具有较高的灵敏度和特异性，能够精确地检测和分析粮食样品中的目标物质，如营养成分、污染物、微生物等，为粮食质量评估提供可靠的数据。

4.1.3 高效

快速检测方法具有高通量、高自动化程度的特点，能够同时处理多个样品，提高检测效率和样品处理能力。

4.2 快速检测方法所面对的挑战

4.2.1 技术难题

快速检测方法需要依赖先进的技术和方法。例如，光学技术、分子生物学技术、化学传感器等。在技术的开发和改进过程中，仍存在一些技术难题需要解决，如提高灵敏度、降低假阳性率、适应复杂样品矩阵等[3]。

4.2.2 标准化问题

快速检测方法的标准化是确保结果可靠性和可比性的关键。然而，目前快速检测方法的标准化仍存在一定的短板。制定和推广统一的标准程序和准则，建立可比性的参考方法，是当前相关部门亟须解决的问题[4]。

4.2.3 设备成本

某些快速检测方法需要先进的仪器设备和高昂的设备成本，对于一些中小型企业和资源有限的地区，可能构成一定的负担。因此，降低设备成本、推广和普及适用于不同规模和场景的快速检测方法，是实际应用中需要克服的挑战之一。

要想克服这些挑战，需要科学研究机构、产业界和政府部门的共同努力。通过技术创新、标准化推进和资源支持，可以进一步提高快速检测方法的性能和可靠性，促进其广泛应用于粮食质量安全监测、生产加工等领域[5]。

5 结语

综上所述，为推动快速检测方法的广泛应用，相关部门需要加强技术创新，提高其灵敏度和适用性，从而提高粮食质量检测效率和准确性，确保粮食质量安全。