食品检测中快速检测技术的应用

摘 要：本文全面介绍了食品安全问题的重要性以及常规食品检测技术和快速检测技术的应用。常规食品检测技术包括化学分析法、仪器分析法和微生物检测法，而快速检测技术包括聚合酶链式反应技术、免疫学检测技术、生物传感技术和基于成像的检测技术。此外，针对快速检测技术常见的问题，本文提出了相应的解决方案，为食品安全监测提供借鉴和参考。

关键词：食品安全；快速检测技术；聚合酶链式反应技术；免疫学检测技术；生物传感技术

Application of Rapid Detection Technologies in Food Testing

LI Dan， WANG Jianchao， LONG Jiao， WANG Minghai， SUN Yu

（Xixiang County Food and Drug Inspection and Testing Center， Xixiang 723500， China）

Abstract： This article comprehensively explores the importance of food safety and the applications of conventional and rapid detection technologies. Conventional food testing methods encompass chemical analysis， instrumental analysis， and microbial detection， while rapid detection technologies include polymerase chain reaction， immunoassays， biosensors， and imaging-based techniques. Furthermore， solutions to common challenges associated with rapid detection technologies are proposed， offering valuable insights for food safety monitoring.

Keywords： food safety; rapid detection technologies; polymerase chain reaction technology; immunoassays technology; biosensors technology

食品安全问题一直是社会关注的焦点之一，因为它直接关系到人们的健康和生活质量。随着全球化的推进和食品贸易的不断增多，食品安全的复杂性和挑战性也在不断增加。因此，寻找快速、准确的食品检测技术成为当务之急。

1 食品安全问题的重要性

民以食为天，食以安为先，食品是人们生存和发展的最基本物质条件，食品安全的任何问题都可能对消费者的健康造成直接影响，甚至威胁到生命安全。食品安全问题可发生在食品生产加工、储存、运输和销售过程中，主要由微生物污染、化学污染等因素引起[1]。微生物污染包括细菌、病毒、寄生虫和真菌等引起的食物中毒，如沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌会导致严重的食物中毒事件。化学污染包括农药残留、兽药残留、重金属、工业污染物和其他有害化学物质，如蔬菜和水果中的农药残留、水产品中的汞污染等。添加剂超标也是食品安全的常见问题之一，会对人体健康造成不良影响。因此，食品生产和流通各个环节都必须符合严格的安全标准和规定。

随着全球化和国际贸易的增加，食品安全问题的复杂性和紧迫性也日益凸显。因此，各国政府和国际组织纷纷加强了对食品安全的监督和管理，推动建立了一系列国际食品安全标准和合作机制，以保障全球食品安全，维护公众健康。

2 食品检测技术概述

2.1 常规食品检测技术

2.1.1 化学分析法

该方法是通过化学反应对食品中的特定成分进行定量、定性分析的一种方法。化学分析主要包括重量法、滴定法、分光光度法等，可以检测食品中的添加剂、重金属等物质的含量和成分，从而评估食品的品质。尽管化学分析法具有操作简便、仪器设备要求低、结果准确可靠等优点，但存在样品前处理烦琐、检测周期长、对复杂样品检测能力有限等缺点，并且需要专业人员和复杂的设备支持，限制了其在快速检测领域的应用。

2.1.2 仪器分析法

仪器分析法是利用现代分析仪器对食品中的特定成分进行检测的方法。主要包括气相色谱法、液相色谱法、原子吸收光谱法、红外光谱法等。仪器分析法具有灵敏度高、准确度高、适用范围广等优点，但相较于一些新兴的快速检测技术，其仪器设备价格昂贵、操作复杂、对操作人员技术水平要求也较高。

2.1.3 微生物检测法

微生物检测主要用于检测食品中的微生物污染，包括细菌、霉菌、病毒等微生物的存在与否和数量多寡，以评估食品的卫生安全。然而，传统的微生物学检测方法需要对目标微生物进行培养，需要较长的时间来获得结果，难以满足快速检测和即时检测需求。

2.2 快速检测技术的定义与特点

快速检测技术作为一种高效、经济的食品安全监控手段，能够在相对较短的时间内对食品中的特定成分进行定性、定量分析[2]。①快速检测技术以其高灵敏性而得到广泛应用，能够识别和量化即使在痕量水平下也可能对消费者健康构成威胁的污染物，这对于确保食品安全非常重要。例如，一些先进的免疫检测技术能够在几分钟内检测到微克级别的农药残留。②快速检测技术的检测速度快，通常只需几分钟到几小时即可得到结果，这与需要数天甚至数周的常规实验室方法形成鲜明对比，极大地提高了检测效率。同时这种快速检测能力对于食品生产流程中的实时监控以及应对食品安全紧急事件具有非常大的优势。③快速检测技术的成本相对较低。它一般不需要昂贵的实验室设备和大量的专业技术人员支持。比如采用便携式仪器的方法，不仅降低了设备的购置和运行成本，而且缩短了样品前处理的时间。④快速检测技术的操作也非常简便，对操作人员的技术水平要求不高，非专业人员也能快速上手。所以它不仅适用于专业实验室，也易于在食品生产现场、口岸、市场等地方推广和应用，从而加快了食品安全问题的响应速度。

3 快速检测技术的原理和分类

3.1 PCR技术

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术作为一种分子生物学技术，在食品安全检测中发挥着较大作用。它的基本原理是利用DNA聚合酶在适宜温度下不断复制目标DNA的序列，使其指数级增加。这一过程主要包括变性、退火和延伸

3个关键步骤。在变性步骤中，DNA双链被解旋成两条单链；在退火步骤中，引物与目标DNA序列互相结合形成稳定的引物-模板DNA复合物；而在延伸步骤中，DNA聚合酶沿着引物向前延伸，合成新的DNA链。通过多次循环这3个步骤，可以在短时间内扩增目标DNA片段，从而实现对DNA的快速检测和定量分析。

在食品安全检测中，PCR技术的主要应用包括检测食品中的致病微生物和转基因成分[3]。例如，针对食品中的大肠杆菌、沙门氏菌等病原微生物的检测，PCR技术能够快速、准确地检测食品样品中的微生物DNA，判定食品是否受到微生物污染，及时采取措施避免食源性疾病的发生。

3.2 免疫学检测技术

免疫学检测技术是利用抗原与抗体之间的特异性结合反应来检测目标物质。这种技术包括了多种方法，其中酶联免疫吸附测定（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）和免疫层析法等是较为常见的应用形式。其基本原理是通过将样品中的目标物质与特异性抗体结合，形成抗体-抗原复合物，然后通过添加标记物来标记这些复合物，最终通过检测标记物的信号来确定目标物质是否存在。

免疫学检测技术具有高度的选择性和灵敏性，能够检测食品中微量的有害物质等。例如，ELISA技术可以检测食品中的残留农药、抗生素、重金属等化学物质，以及食品中的过敏原（如花生蛋白、小麦蛋白）和毒素等[4]。

3.3 生物传感技术

生物传感技术作为一种新兴的食品安全监测手段，将生物识别元素与传感器技术相结合，为检测和监测生物样品中的特定分子或生物体提供了一种高效的方法。它的基本原理是在传感器表面固定抗体、酶或核酸片段等生物识别元素，当样品中的目标分子与生物识别元素结合时，会引起传感器信号的变化，从而实现对目标分子的检测和定量分析。

生物传感技术具有较高的灵敏度，它能够检测到极低浓度的目标分子，因此在微量有害物质和微生物的快速检测方面表现出色。

3.4 基于成像的检测技术

与传统的检测方法相比，基于成像的检测技术是一种非接触的检测方法，不需要直接接触食品样品，因此可以避免交叉污染和样品破坏。同时，它也是一种非破坏性的检测方法，不会对食品样品造成损伤，保持了样品的完整性。

这种技术主要应用于食品的外观检查和质量评估。例如，可以利用光学显微镜对食品中的微观结构进行观察和分析，以评估其新鲜度。另外，红外成像技术可以用于检测食品中的温度分布和成分分布，从而确定食品的熟化程度。

4 食品快速检测技术常见问题与解决对策

4.1 准确性问题

食品检测的准确性直接影响到检测结果的可靠性和实用性。在实际应用中，快速检测技术有时会产生误报或漏报的结果，这种问题由多种因素引起，比如试剂盒的灵敏度不够高、操作人员的技术水平不足、设备校准不准确等[5]。

①为了提高准确性，应定期校准检测设备，保证其在最佳状态下运行，减少系统误差。②使用质量较高的试剂盒和试剂，这些试剂应经过严格的质量控制。③建立标准化的检测方法和质量控制程序。通过制定和遵循严格的标准操作程序（Standard Operating Procedure，SOP），确保每个实验步骤都得到正确执行，并建立完整的质量控制流程，包括阳性对照、阴性对照、空白对照等的使用和监测，以确保检测结果的准确性。还可以进行实验室内外的验证和比对，比如与其他实验室或机构进行方法验证和结果比对，可以评估和验证检测方法的准确性和可重复性，提高结果的可信度。④需要对操作人员进行专业培训，提高他们的操作技能和对检测原理的理解，减少人为误差。

4.2 样品前处理问题

快速检测技术通常需要简单、快速的样品前处理步骤。然而，食品样品的复杂基质和存在的干扰物会影响检测过程。传统的样品前处理方法通常需要较长的时间和复杂的操作流程，限制了检测效率和应用范围。为应对这一问题，可采用以下两种对策。①采用快速提取技术，这些技术能够快速高效地从复杂的食品基质中提取目标分析物，减少前处理时间。例如，超声波提取、离子交换树脂吸附、液-液萃取等技术可以快速有效地提取目标物质，节省时间和成本。②采用固相萃取技术，该技术利用具有特异性吸附性能的固相材料从样品中富集目标物质，减少干扰物的影响。固相萃取方法具有操作简便、高效快速的特点，适用于各种类型的食品样品。

4.3 特异性问题

在检测复杂食品样本时，由于食品基质的干扰，快速检测技术可能缺乏特异性，从而错误地识别非目标物质。而且检测过程中的交叉反应会导致假阳性结果，影响检测的准确性。

①优化引物和探针的设计是关键。这需要选择合适的靶点，设计特异性高的引物和探针，并确保它们与目标物质的序列高度互补。如可以通过生物信息学工具进行引物和探针的评估和筛选，减少非特异性结合的可能性。②可以建立多参数、多指标的检测体系。通过同时采用多种不同原理的检测方法，在不同层面上对食品样品进行综合性的分析。例如，结合色谱法、质谱法、光谱法等多种分析技术，获得更为全面的检测结果。③可以采用一些增强特异性的方法，如使用特异性更好的酶、改进的试剂盒和试剂，以及更严格的环境控制条件等。

4.4 数据管理和解释问题

快速检测技术产生的大量数据需要科学的管理和解释。为了确保数据的质量和可追溯性，需要采用先进的数据管理系统，并对操作人员进行数据分析和解释的培训。

①通过应用先进的数据管理系统来解决。这些系统应具备数据采集、存储、处理和共享的功能，以保证数据的完整性。通过电子数据记录系统，可以将实验数据数字化，减少人为记录导致的误差，并方便数据的追溯和审查。还可以利用云计算和大数据技术，实现数据的集中管理和分析，提高数据处理效率。②对操作人员进行数据分析的培训。操作人员应具备数据分析和解释的能力，以正确理解和解读检测结果。可以提供专业的培训课程，教授数据处理和分析的基本知识和技能，包括统计学、数据挖掘和机器学习等技术。还可以鼓励操作人员参与学术交流和研讨会，分享经验，提高相关能力。③建立数据质量控制和审核、数据共享机制。可以设立专门的数据审核小组，对数据进行审核和验证，确保数据的准确性。同时，建立数据共享和合作机制，促进不同实验室和机构之间的数据交流和合作，以提高数据的综合利用价值。

5 结语

食品安全是社会发展和公众健康的重要保障。随着科技的不断进步，食品检测技术日益完善，相关部门能够更快速、更准确地发现和解决食品安全问题，有效保护消费者的权益和健康。这种持续的技术创新不仅提升了食品安全监测的效率，也为未来构建更加安全、可靠的食品供应链提供了坚实的基础。

参考文献

[1]郭国栋，张晓燕，冯琦.基于生物技术的食品快速检测技术研究[J].中国食品，2023（18）：66-68.

[2]杨静.食品快速检测的主要技术及存在的问题与对策[J].现代食品，2023，29（13）：114-116.

[3]赵昆山.快速检测技术在食品安全监管中的应用分析[J].中国食品工业，2022（23）：61-62.

[4]周婷婷.食品快速检测常规技术与质量安全控制措施分析[J].大众标准化，2021（19）：231-233.

[5]艾晓丽.免疫检测技术在食品检验中的应用研究[J].中国食品工业，2021（3/4）：114-115.

作者简介：李丹（1993—），女，陕西汉中人，本科，助理工程师。研究方向：食品质量与安全，食品检验。