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现代检测技术在食品安全检测中的应用

2018.6.21

　　摘要：指出了随着人们生活水平的提高，食品安全越来越受到大家的重视。论述了目前食品安全检测中常用的几种现代检测技术，主要有实时荧光定量PCR技术、核酸探针技术、酶联免疫吸附技术（ELISA）和高效液相色谱-质谱连用技术（HPLC-MS）和近红外光谱技术在食品安全检测的应用及研究进展。
　　1引言
　　近年来，食品安全问题逐渐成为全球关注的焦点之一。危及人类健康和生命安全的重大食品安全事件屡屡发生，从欧州的疯牛病、二恶英到我国的苏丹红、瘦肉精和三聚氰胺等令人防不胜防。新技术的发展、农用化学品的滥用，养殖业的不规范用药以及环境的污染等都是造成食品安全问题的原因，因此加强食品安全检测是解决食品安全的重要措施。传统的食品检测方法已不能满足人们对食品安全的需求，因此，新的检测技术应运而生。现代食品检测技术主要通过仪器分析、分子生物学等方式对食品进行科学检测，能够对食品中含有的有害物质、微生物及食品转基因等问题进行检测，从而及时采取合理措施对问题食品进行处理，保障社会中食品使用的安全。
　　2现代检测技术
　　2.1荧光定量PCR检测技术
　　荧光定量PCR检测技术是在常规PCR的基础上运用荧光共振能量转移技术，把核酸扩增、杂交、检测等技术结合在一起，在PCR指数扩增期间通过连续监测荧光信号的强弱来即时测定特异性产物的量，据此计算待检样品中目的基因的拷贝数。荧光定量PCR标记的方法由最初单一的染料法，发展到特异性更高的探针法。
　　荧光定量PCR技术自产生以来，经过不断的发展完善，已广泛应用于食品中致病微生物的检测。李光伟等[1]采用沙门氏菌fimY基因序列，设计特异引物和探针，建立了检测食品中沙门氏菌的荧光定量PCR检测方法。胡建华等[2]根据GenBank公布的志贺氏菌ipaH基因的保守序列设计特异性引物，筛选合适的DNA 模板制备方法，以荧光定量PCR检测方法与常规PCR检测方法结合，检测培养液和牛奶阳性样品中的志贺菌目。
　　同时，荧光定量PCR技术是检测转基因食品最可靠、最快捷的方法，基于转基因特异DNA片段的荧光定量PCR筛选方法已被一些国家作为相关食品法规的标准检测方法。吴志毅等[3]采用普通PCR法和荧光定量PCR法对Bt63转基因大米的检测灵敏度进行对比研究。根据大米内源蔗糖磷酸合成酶基因SPS和结构特异性基因Btc的基因序列，选用特异性的引物和探针进行研究，经验证试验表明具有专一性，能用于品系鉴定。在灵敏度试验中，阳性转基因大米按照不同质量百分比进行梯度稀释，提取DNA进行PCR扩增。结果表明：普通PCR检测的灵敏度在0.1%左右，而荧光定量PCR检测的灵敏度为0.01%，是普通PCR检测的10倍以上。
　　2.2核酸探针检测技术
　　核酸探针检测技术的原理是碱基配对、互补的两条核酸单链通过退火形成双链，这一过程称为核酸杂交。核酸探针是指带有标记物的已知序列的核酸片段，它能和与其互补的核酸序列杂交，形成双链，所以可用于待测核酸样品中特定基因序列的检测。每一种病原体都有独特的核酸片段，通过分离和标记这些片段就可制备出探针，用于疾病的诊断及食品安全等研究，该技术具有特异性好、灵敏度高的优点。
　　在食品检测中，核酸探针检测技术主要用于致病性病原菌的检测。核酸探针可用于检测任何特定的病原微生物，并能鉴别密切相关的毒株，因此可广泛应用于进出口动物性食品的检验，包括沙门氏菌、弯杆菌、轮状病毒、狂犬病毒等多种病原体[4]。但核酸探针技术在实际应用中仍存在一些问题，如放射性同位素标记的核酸探针半衰期短，对人体有危害，操作技术复杂，使用费高等缺点，所以多作为实验室诊断手段。
　　2.3酶联免疫吸附技术
　　ELISA是一种把抗原和抗体的特异性免疫反应和酶的高效催化作用有机结合起来的检测技术。基本原理是，使抗原或抗体结合到某种固相载体表面，并保持其免疫活性。使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体，这种酶标抗原或抗体既保留其免疫活性，又保留酶的活性。在测定时，把受检标本（测定其中的抗体或抗原）和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开，最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化变为有色产物，产物的量与标本中受检物质的量直接相关，故可根据颜色反应的深浅刊物定性或定量分析。
　　ELISA已广泛应用于食品安全检测的各个领域。在致病微生物检测方面姚斐等[5]用间接ELISA可快速有效检测出活的非可培养状态的大肠杆菌O157：H7。此外，采用Dot-ELISA检测沙门氏菌，耗时短，比传统方法快4～6d，这都表明了ELISA可以快速的检测出食品中的致病微生物。
　　在农药残留检测方面，余向阳等[6]以辣根过氧化物酶对兔抗拟除虫菊酯类农药抗体进行标记，建立了检测蔬菜中多种拟除虫菊酯类农药的直接竞争抑制ELISA方法，用该方法对南京市场107个样品检测的阳性检出率明显高于气相色谱法。贺亮[6]建立了直接竞争ELISA检测磺胺二甲嘧啶残留方法，该方法最小检出量为1.97ng/mL，检测范围5～200ng/mL。现已开发的商业化酶联免疫ELISA检测试剂盒，可快速定性、定量检测动物组织、鸡蛋、蜂蜜、牛奶、血清等样品中磺胺间甲氧嘧啶（SMM）、磺胺嘧啶（SD或SDZ）、磺胺甲恶唑（SMZ）、磺胺噻唑（ST）药物的残留量。
　　ELISA已用于检测食品中毒素。黄曲霉毒素是一种致癌性很强的真菌毒素，各国都严格限制其在食品中的含量，其中B1的毒性最强。蒋建云等[7]利用ELISA法的AFB1试剂盒，通过抗黄曲霉毒素B1抗体与酶标抗原、待测抗原的竞争免疫反应以及酶的催化显色反应相结合来检测黄曲霉毒素B1的含量。该方法具有分析速度快，提取和纯化步骤简便，准确度高、成本低、污染少，一次可测定大批量标本等优点。　　2.4高效液相色谱～质谱连用技术
　　HPLC-MS技术是将液相色谱与质谱串联成为一个整机使用的检测技术，它以液相色谱作为分离系统，质谱为检测系统。样品在质谱部分和流动相分离，被离子化后，经质谱的质量分析器将离子碎片按质量数分开，经检测器得到质谱图。液质联用体现了色谱和质谱优势的互补，将色谱对复杂样品的高分离能力，与MS具有高选择性、高灵敏度及能够提供相对分子质量与结构信息的优点结合起来，在食品安全检测领域得到了广泛的应用。
　　HPLC-MS技术在食品安全方面的应用主要集中在食品中农药、兽药残留和非法添加物的检测。王凤池[8]建立了通过固相萃取（SPE）-HPLC-MS/MS技术同时测定肠衣品中8种硝基咪哇类药物残留量的方法。样品经乙酸乙醋提取，经SCX固相萃取柱净化后，通过HPLC-MS/MS测定，8种分析物在0.1、0.5和1μg/kg 3个水平的回收率在87.3%～117%之间，重复性在3.35%～10.1%，8种分析物的检出限为0.049～0.083μg/kg。黄芳等[9]建立了食品中三聚氰胺的高效液相色谱-质谱测定方法，用Kromasil C18 柱（4.6mm×250mm，5μm），流动相为5%乙腈：95%水（含0.1%甲酸），采用正离子模式的电喷雾质谱检测，线性范围为0.01～0.5mg/L，检出限0.01mg/L，回收率为80%～99%。
　　2.5近红外光谱技术
　　现代近红外光谱技术是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术有机结合，以无损检测为优势的分析技术。近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波，近红外光谱区与被测物质中O-H、N-H、C-H 及S-H 等含氢基团的分子内部原子间振动的倍频和合频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，能得到其中有机分子含氢基团的特征信息[10]。不同物质在近红外光谱区因成分不同而存在特定的吸收特征，这为近红外光谱定量或定性分析物质提供了理论依据。
　　近红外光谱技术具有无损性、前处理操作简便、检测成本低、反应迅速等特点使其在食品安全检测中的应用日益广泛。Kawasaki等[11]构建了基于近红外光谱技术的牛奶品质检测模型，该模型可较好地检测牛奶的各项理化指标，评价牛奶的品质。屠振华等[12]运用近红外光谱技术，结合模式识别法对蜂蜜掺假进行了识别分析，分别采用偏最小二乘判别分析、独立软模式法等方法进行蜂蜜掺假识别模型的建立和样品检测，结果表明该方法的正确判别率达100%。Liu等[13]采用表面增强拉曼光谱建立了苹果和番茄表面西维因、亚胺硫磷、谷硫磷残留的检测方法，采用偏最小二乘法和主成分分析法建立这3种农药的定性和定量模型对光谱数据进行校正处理，处理后西维因、亚胺硫磷和谷硫磷这3种农药在苹果上的检出限分别为4.51、6.51、6.66mg/mL，在番茄上的检测限分别可达5.35、2.91、2.94mg/mL，方法回收率可达78%～124%，所建立的方法可以有效检测水果和蔬菜中的农药残留。
　　3结语
　　随着经济的发展，人们生活水平的提高，食品安全越来越受到大家的关注。食品安全关乎国计民生，政府机构应制定切实可行的食品安全政策法规，建立健全市场监管机制，加强消费者的食品安全意识。同时，必须大力发展食品安全检测技术，完善检测体系，为食品的安全和品质监管作出更大的贡献。
　　参考文献：
　　[1] 李光伟，邱杨，肖性龙，等.沙门菌荧光实时定量PCR检测试剂的研制及应用[J].微生物学通报，2007，34（3）：496～499.
　　[2] 胡建华，李洁莉，马兆飞，等.牛奶样品中志贺氏菌的快速PCR检测技术研究[J].食品科学，2007（8）：433～437.
　　[3] 吴志毅，张明哲，陈曦.大米和米制品Bt63转基因检测PCR方法的灵敏度研究[J].浙江农业学报，2009，21（6）：549～554.
　　[4] 舒柏华，孙丹陵，王胜利，等.肉类食品细菌污染生物发光快速分析技术研究[J].中国公共卫生，2003，19（4）：483～484.
　　[5] 姚斐，沙莎.间接酶联免疫吸附技术检测活的的非可培养状态的大肠杆菌O157：H7[J].青岛海洋大学学报，2001，31（2）：211～214.
　　[6] 余向阳，骆爱兰.拟除虫菊酯类农药多残留直接竞争ELISA建立及初步应用[J].分析测试学报，2008，27（3）：249～252.
　　[7] 蒋建云，杨学文.酶联免疫法检测饲料中黄曲霉毒素B1[J].江西饲料，2006（6）：18～19.
　　[8] 王凤池.液质联用技术在食品安全检测中的应用研究[D].保定：河北大学，2008.
　　[9] 黄芳，黄晓兰，等.高效液相色谱-质谱法对饲料及食品添加剂中三聚氰胺的测定[J].分析测试学报，2008，27（3）：313～315.
　　[10] 徐广通，袁洪福，陆婉珍.现代近红外光谱技术及应用进展[J].光谱学与光谱分析，2000，20（2）：1l34～142.
　　[11] Kawasaki M，Kawamura S，Tsukahara M，et a1.Near-infrared spectroscopic sensing system for on-line milk quality assessment in a milking robot [J].Computers and Electronics in Agriculture，2008，63（1）：22～27
　　[12] 屠振华，朱大洲，籍保平，等.基于近红外光谱技术的蜂蜜掺假识别[J].农业工程学报，2011，27（11）：382～387
　　[13] Liu B，Zhou P，Liu XM，et al.Detection of pesticides in fruits by surface-enhanced Raman spectroscopy coupled with gold nanostructuresnanostructures[J].Food Bioprocess Technol，2013，6（3）：710～718.