食品有害化学物质快速检测现状与对策

摘 要：食品中常见有害化学物质严重威胁人体健康，传统检测方法难以满足日益严格的检测需求。本文分析了食品有害化学物质快速检测技术的研究进展，指出检测灵敏度不足、复杂基质干扰以及现场检测方法标准化程度低等问题，提出了采用纳米材料、分子印迹聚合物、新型光学探针等策略提升灵敏度，优化样品前处理方法去除基质干扰，制定统一的现场检测标准等改进对策，为促进食品安全快速检测技术发展提供参考。

关键词：食品安全；有害化学物质；快速检测

Current Status and Countermeasures of Rapid Detection of Harmful Chemical Substances in Food

LI Jiahui

（Yunnan Huace Testing & Certification Co.， Ltd.， Kunming 650108， China）

Abstract： Common harmful chemicals in food pose a serious threat to human health， and traditional detection methods are unable to meet the increasingly stringent testing needs for detection. This article analyzes the research progress of rapid detection technology for harmful chemicals in food， pointing out the problems of insufficient detection sensitivity， complex matrix interference， and low standardization of on-site detection methods. Strategies such as using nanomaterials， molecularly imprinted polymers， and new optical probes are proposed to improve sensitivity， optimize sample pretreatment methods to remove matrix interference， and develop unified on-site detection standards， providing reference for promoting the development of rapid detection technology for food safety.

Keywords： food safety; harmful chemicals; quick detection

食品中常见的有害化学物质如农药残留、兽药残留、重金属等，会对人体健康构成潜在威胁。近年来，我国相继颁布实施了《中华人民共和国食品安全法》及配套法规，对食品中有害物质检测提出了更高的要求。传统的实验室检测方法耗时长、成本高，已不能满足日益严格的食品安全检测需求[1]。因此，开发快速、便携、低成本的检测技术对保障食品安全、维护公众健康意义重大。本文将分析食品有害化学物质快速检测的现状与挑战，并提出相应的改进对策，以期为促进食品安全检测技术的发展提供参考。

1 食品中常见的有害化学物质

食品中常见的有害化学物质主要包括重金属、农药残留、兽药残留、违规添加的食品添加剂等。①重金属污染是食品安全的主要隐患之一，常见的有汞、铅、镉、砷等。汞主要存在于鱼类、贝类等水产品中，可引起中枢神经系统损伤；铅可通过食物链富集于动植物体内，使人体慢性中毒；镉广泛存在于稻米、蔬菜等农作物中，长期摄入会损害肾脏功能；砷化物具有致癌性。②有机氯、有机磷、拟除虫菊酯类农药等残存于粮食、蔬果、水产品中，可通过生物富集对人体健康产生潜在威胁。兽药残留主要存在于畜禽产品中，氯霉素、硝基呋喃类药物残留超标较为常见，可致严重的肝肾损伤、再生障碍性贫血等。③食品添加剂如防腐剂、着色剂、甜味剂的滥用为食品安全埋下隐患，山梨酸钾、苯甲酸、二氧化硫残留超标会刺激胃肠道黏膜，诱发过敏反应；非天然着色剂日落黄、苋菜红摄入过量则有致癌风险。因此，加强对食品中有害化学物质的监管，完善快速检测技术与设备极为必要。

2 食品有害化学物质快速检测技术概述

食品有害化学物质快速检测技术主要包括免疫分析法、电化学法和光谱法等。①免疫分析法利用抗原抗体特异性结合原理，通过酶联免疫吸附测定（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）、免疫层析（Immunochromatography Assay，ICA）等方式实现目标物的快速定性或半定量分析，如利用金纳米颗粒标记的特异性抗体建立ICA方法可在

30 min内实现对黄曲霉毒素B1的快速定量检测。②电化学法基于目标物质在电极表面发生氧化还原反应产生的电信号与其浓度呈函数关系，通过循环伏安、差分脉冲伏安等技术可实现痕量农药残留如百草枯、多菌灵等的灵敏检测[2]。③光谱法如表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）通过纳米基底与目标分子相互作用增强拉曼信号，结合化学计量学方法可对食品中重金属、塑化剂等多种有害物质实现快速定性定量分析。此外，近年来基于智能手机的光学传感技术发展迅速，利用其内置摄像头、光源等部件可实现对农药残留、兽药残留等有害物质的现场快速检测，极大地拓展了快检技术的应用范围。

3 食品有害化学物质快速检测现状与挑战

3.1 快速检测灵敏度不足导致漏检风险

食品有害化学物质快速检测技术虽然取得了长足发展，但在实际应用中仍面临着灵敏度不足导致的漏检风险。以农药残留检测为例，基于酶抑制法原理的快速检测试纸盒可实现对有机磷农药的定性分析，但其检出限通常在mg·kg-1级别，难以满足日益严格的农药残留限量标准。即便是基于免疫分析法的快速检测技术，如胶体金免疫层析试纸虽然特异性强、操作简便，但受制于纳米金颗粒的尺寸效应及抗体亲和力的限制，其检测灵敏度最多为mg·L-1水平，与仪器分析方法相比仍有2～3个数量级的差距。以黄曲霉毒素B1检测为例，现行的快速检测产品检出限多在μg·kg-1级别，而液相色谱-串联质谱等仪器分析方法的检出限可达ng·kg-1水平，快速检测方法的灵敏度短板使得痕量有害物质易被漏检，给食品安全把关带来隐患[3]。此外，重金属等有害元素的快速检测同样面临灵敏度瓶颈，如基于比色原理的镉速测试剂盒灵敏度较低，在痕量镉的检测中容易产生假阴性结果。

3.2 复杂基质中目标物质识别不准确

食品基质常含有大量的蛋白质、脂肪、糖类、维生素等营养成分，以及色素、香料等添加剂。这些复杂的基质成分可能会对目标有害物质的识别产生干扰，导致检测结果的准确性和特异性下降。例如，在利用液相色谱-串联质谱法检测奶粉中的三聚氰胺时，基质中的大量蛋白质可能与三聚氰胺发生非特异性结合，导致其在色谱柱上的保留时间发生改变，峰形展宽，甚至出现与其他物质峰重叠的情况，最终影响检测结果的准确性[3]。类似地，在检测茶叶等植物性食品中农药残留时，样品基质中的色素、多酚类物质等会对目标农药的离子化效率产生抑制作用，降低检测灵敏度。尽管目前的快速检测技术可通过优化样品前处理方法、采用高选择性的分离纯化技术等措施，在一定程度上克服基质效应的干扰，但对于某些特殊的食品基质而言，如中药材、保健品等，由于其化学成分更为复杂多变，现有的快速检测技术在准确识别目标物质方面仍面临挑战。

3.3 现场检测方法标准化程度低

食品有害化学物质快速检测技术的现场应用中，由于缺乏统一的操作规范和质量控制标准，导致检测结果的可比性和溯源性较差，标准化程度有待提高。不同厂家生产的试剂盒、检测卡在样品制备、检测流程、结果判定等方面存在差异，使得现场检测结果难以实现互认。以ELISA为例，影响检测准确性的因素包括酶标抗体的效价、底物的选择、反应时间和温度等，但现有的ELISA试剂盒通常缺乏详细的操作说明和质控规范，不同操作者之间的检测结果差异较大。在胶体金免疫层析试纸的现场应用中，由于缺乏标准化的判读方法和参考对照品，检测人员主观判断差异较大，漏检、误判等问题时有发生[4]。即便是基于便携式仪器的快速检测方法，如膜电极法测定食品中的重金属，其检测性能也会受到仪器稳定性、电极状态等因素的影响。食品复杂基质的干扰、待测物浓度水平的差异以及不同检测对象的特点，进一步增加了标准化操作流程制定的难度。

4 食品有害化学物质快速检测改进对策

4.1 提升检测技术灵敏度以确保准确性

为了切实提升食品有害化学物质快速检测方法的灵敏度，从而降低漏检风险，需要从多方面着手改进检测技术。①针对农药残留检测灵敏度不足的问题，可以考虑采用纳米材料修饰传感电极，通过增大电极比表面积和导电性来放大电化学响应信号，将检出限从μg·kg-1级别降低至ng·kg-1水平。例如，将金纳米粒子自组装于石墨烯修饰电极表面，可使有机磷农药的检测灵敏度提高100倍以上。②对于痕量重金属分析，可引入分子印迹聚合物作为识别元件，利用其对目标离子的高特异性结合能力，结合电化学阻抗等检测手段，实现μg·kg-1级别的超痕量检测。③为进一步降低检出限，样品前处理优化不可或缺。可根据不同待测物质的理化特性，优选吸附剂材料，如使用磁性氧化石墨烯萃取目标物质，再耦合等离子体发射光谱等分析手段，从而在提高灵敏度的同时保证检测速度。此外，应重视纳米探针的优化设计，发展基于量子点、上转换纳米颗粒等新型发光材料的免疫分析方法，进一步提高食品安全快速检测的灵敏度。

4.2 优化复杂基质样品前处理以提高识别率

针对食品基质复杂多样导致目标有害物质识别不准确的问题，样品前处理过程的优化非常重要。传统的液液萃取、固相萃取等方法难以有效去除蛋白质、脂肪等干扰成分，采用更高选择性的分离纯化技术如分子印迹聚合物（Molecular Imprinted Polymers，MIPs）萃取可显著提高检测准确性。MIPs材料对目标分子具有预设的空腔结构，通过模板导向合成与靶标物质特异性结合，能够选择性地富集目标物质，去除基质干扰。例如，针对茶叶等复杂植物基质中农药多残留的检测难题，可合成与待测农药分子结构匹配的MIPs吸附剂，与茶叶粉末混合，在温和条件下振荡萃取，MIPs材料能够特异性捕获农药分子，经简单洗脱步骤即可得到纯化的目标物，结合气相色谱-质谱联用仪进行分析，可有效克服色素等基质效应对定性定量准确性的影响。类似地，针对中药材等化学成分更为复杂的样品基质，采用表面印迹聚合物（Surface-Imprinted Polymers，SIPs）萃取可进一步提高分离选择性[5]。SIPs吸附剂表面富集印迹位点，对目标分析物亲和力强、萃取快，通过与中药粉碎样品简单混合即可实现高效萃取，所得提取液经稀释后即可直接进行仪器分析，整个前处理过程简便快速、基质去除能力强，能够显著提升检测灵敏度与重现性。此外，超临界流体萃取、微波辅助萃取等新型样品前处理技术通过优化提取介质、精确控制萃取条件，可在更短时间内实现目标物与基质的有效分离，进一步消除基质效应，在食品有害物质快速检测领域具有广阔的应用前景。

4.3 制定统一的现场检测方法标准

为提高现场快速检测的规范化水平，应制定统一的检测方法标准。以酶联免疫法检测黄曲霉毒素为例，可从样品制备、酶标记抗体的使用浓度与孵育条件、底物选择及显色时间、结果判定等环节，建立标准操作程序。①在样品制备环节，应明确样品的均质方式、提取溶剂的种类与用量、离心速度与时间等参数；酶标记抗体的使用浓度应通过方法学验证确定最佳值，并规定孵育温度与时间范围；底物应根据分析灵敏度要求选择，并对显色时间进行严格控制。②需要建立统一的定性、定量判定标准，如阳性判断的临界吸光度值、定量检测的标准曲线范围等。对于胶体金免疫层析试纸等现场检测工具，应进一步细化结果判读标准，可借鉴酶联免疫法标准化程度较高的定量分析模式，通过小型扫描仪将试纸颜色变化定量化，消除人为判断差异。有必要开发配套的质控品，定期对检测过程进行质量监控。③针对不同食品基质特点，还应制定相应的基质效应评估方法，优化样品前处理条件，确保检测结果准确可靠。相关标准及规范的制定应充分吸收科研机构、检测机构、企业的意见和建议，在广泛征求意见的基础上，经过严谨的方法学验证和实验室间比对，最终形成可操作、易执行的统一标准，从而全面提升食品安全快速检测的现场应用水平。

5 结语

食品有害化学物质快速检测技术是保障食品安全的重要手段，但在实际应用中仍面临灵敏度不足、基质干扰严重、标准化程度低等挑战。本文提出的采用新型纳米材料与分子印迹技术提高灵敏度，优化样品前处理步骤以去除基质干扰，建立统一的现场检测标准等对策，可为食品安全快速检测技术的创新发展提供新思路。未来应加强基础研究，开发灵敏度更高、选择性更强的新型传感器，建立食品复杂基质的标准物质库，完善相关标准体系，促进快速检测技术产业化应用，为保障食品安全、维护公众健康提供坚实的技术支撑。

参考文献

[1]赵红梅.食品安全检测中重要有机有害化学物质的残留检测技术探讨[J].现代食品，2024，30（10）：67-69.

[2]李彩侠.食品加工过程产生的有害化学物质对人体的危害及预防措施[J].现代食品，2022，28（15）：24-27.

[3]康鹏.食品安全检测中重要有机有害化学物质的残留检测技术[J].食品界，2019（8）：96.

[4]臧宇婷，耿丽梅.食品安全检测中有机有害化学物质残留检测技术分析[J].山东工业技术，2019（2）：24.

[5]吴若梅，孙兆飞，连运增，等.食品罐内涂膜中有害化学物质的迁移与检测[J].包装学报，2015，7（3）：6-13.

作者简介：李佳辉（1997—），男，白族，云南昆明人，本科。研究方向：食品检验。