新型食品安全检测技术的研究进展

甘肃林业职业技术大学副教授 董金杰 王会宝；甘肃林业职业技术大学 王涵琦 杨生海 张涛 李鸿杰

发布时间:2025-03-13

摘要：随着人们对食品安全问题关注度的不断提高，传统的食品安全检测技术已难以满足快速、准确、高通量检测的需求。本文综述了近年来食品安全领域新型检测技术的研究进展，涵盖了基于光谱技术、生物技术、质谱技术、新型前处理技术等多个方面的创新成果，探讨了这些技术的原理、特点及其在食品安全检测中的应用，并对未来技术的发展趋势进行了展望。

关键词：食品安全，新型检测技术，发展趋势

基金项目：甘肃省天水市2023年“成纪之星”人才项目。

食品安全是关乎人类健康和社会稳定的重大问题。食品在生产、加工、运输和储存过程中，可能会受到各种有害物质的污染，如农药残留、兽药残留、致病微生物、重金属等。因此，建立高效、准确、灵敏的食品安全检测技术至关重要。近年来，随着科学技术的不断发展，涌现出了许多新型的食品安全检测技术，为保障食品安全提供了有力支持。

1　光谱技术

1.1　增强拉曼光谱技术

增强拉曼光谱技术基于拉曼散射原理，通过特殊的表面增强基底使拉曼信号得到显著增强。当样品中的分子与具有特定表面结构的金属纳米粒子相互作用时，拉曼散射信号的强度可大幅提升，增强因子可达数倍甚至更高。增强拉曼光谱技术作为一种新型的食品安全检测技术，具有灵敏度高、选择性强、快速、非破坏性等优点，在食品安全领域有着广阔的应用前景。①灵敏度高，能够检测到食品中极低浓度的有害物质，如农药残留、兽药残留以及非法添加物等。例如，在蔬菜水果中，即使是微量的农药残留也能被准确检测出来，为消费者的健康提供了有力保障。②选择性强，通过选择合适的增强基底和实验条件，可以针对特定的目标分子进行检测，有效排除其他成分的干扰。在复杂的食品体系中，能够准确识别出需要检测的成分。③检测速度快，可实现快速检测，满足现场实时检测和大规模筛查的需求。④属于非破坏性检测，不会对样品造成损伤，保留了样品的原始状态，对于珍贵或难以获取的食品样品的检测意义重大^[1]。

在实际应用中，增强拉曼光谱技术在多个方面发挥着重要作用。①对于农药残留检测，该技术可以快速确定蔬菜水果等农产品表面及内部的农药残留情况，防止农药超标食品流入市场。②在兽药残留检测方面，能够有效检测肉类、蛋类等食品中的抗生素、激素等兽药残留，确保食品安全。③对于食品添加剂的检测，该技术可以准确判断食品中添加剂的种类和含量是否符合标准，防止非法添加和过量添加。④在检测重金属离子、亚硝酸盐等食品污染物方面，该技术也表现出良好的性能。

未来，增强拉曼光谱技术有望在以下方面得到进一步发展。①不断改进基底材料，研发出具有更高增强效果、更好稳定性和重复性的纳米材料，以提高检测的灵敏度和准确性。②推动仪器的便携化和智能化发展，开发小型、便捷的检测设备，并结合智能数据分析处理技术，提高检测效率和便捷性。③加强与其他检测技术的联用，实现优势互补，提升对复杂食品样品的检测能力。

1.2　激光诱导击穿光谱技术

激光诱导击穿光谱技术是利用高能量激光脉冲聚焦在样品表面，产生高温、高压等离子体，等离子体冷却过程中发射出特定波长的光，通过分析这些光的光谱特征来确定样品的元素组成。该技术具有多方面优势。①可以实现快速检测，激光脉冲作用时间极短，能够在短时间内对样品进行分析，大大提高了检测效率。②具有多元素同时检测的能力，可以一次性检测出食品中的多种元素，包括重金属、微量元素等，为全面评估食品安全提供了有力手段。③无须复杂的样品前处理，与传统检测方法相比，节省了大量时间和人力成本。

在实际应用中，激光诱导击穿光谱技术可用于检测食品中的重金属污染。例如，对大米、蔬菜等农产品中的铅、镉、汞等重金属进行快速筛查，及时发现潜在的安全隐患。同时，还能检测食品中的营养元素含量，为食品质量评估提供依据。然而，该技术也存在一些挑战，如检测精度可能受到样品表面状态、激光能量波动等因素的影响，但随着技术的不断进步，这些问题正在逐步得到解决。未来，激光诱导击穿光谱技术有望在食品安全检测领域发挥更大的作用。通过不断优化设备性能、提高检测精度和稳定性，以及与其他检测技术相结合，为保障食品安全提供更加可靠的技术支持^[2]。

2　生物技术

2.1　CRISPR-Cas检测技术

CRISPR-Cas检测技术基于成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白系统，具有高特异性和高灵敏度的特点。通过设计特定的向导RNA，可以精确地识别目标核酸序列，实现对食品中特定病原体或污染物的检测。例如，可以准确检测出食品中的致病细菌、病毒以及农药残留等。相比传统检测方法，CRISPR-Cas技术能够在较短时间内得出检测结果，为快速应对食品安全问题提供了可能。此外，该技术操作简便，不需要复杂的仪器设备和专业的技术人员，便于在基层检测机构和现场检测中应用。

在实际应用中，CRISPR-Cas检测技术可以对肉类、蔬菜、水果等各类食品进行检测。对于生鲜食品中的食源性病原体检测尤为有效，能够及时发现潜在的食品安全风险，防止疾病传播。同时，该技术还可以用于检测食品中的转基因成分，为消费者提供更多的信息选择。然而，CRISPR-Cas检测技术也面临一些挑战，如对检测环境的要求较高，可能受到样品中其他成分的干扰。但随着技术的不断改进和完善，这些问题有望逐步得到解决。总之，CRISPR-Cas检测技术作为一种新型的食品安全检测手段，为保障食品安全提供了新的思路和方法，未来有望在食品安全检测中发挥更加重要的作用。

2.2　生物芯片检测技术

生物芯片检测技术是通过在微小的芯片载体上集成大量的生物探针，实现对食品中多种成分的同时检测。这些生物探针可以特异性地识别目标物质，如食品中的致病微生物、农药残留、兽药残留等。该技术具有以下优势。①能够实现高通量检测，在短时间内对大量样品进行快速分析，大大提高了检测效率。②灵敏度高，可以检测到极低浓度的目标物质，确保食品安全隐患能够被及时发现。③特异性好，生物探针与目标物质的特异性结合，减少了假阳性和假阴性结果的出现^[3]。

在实际应用中，生物芯片检测技术可用于食品中致病微生物的检测。例如，快速准确地检测出沙门氏菌、大肠杆菌等常见致病菌，防止食源性疾病的传播。同时，还能检测食品中的农药残留和兽药残留，保障消费者的健康。然而，生物芯片检测技术也存在一些挑战，如芯片的制备成本较高，需要专业的技术和设备；对样品的前处理要求比较严格，否则可能影响检测结果的准确性。但随着技术的不断进步，这些问题正在逐步得到解决。未来，生物芯片检测技术有望在食品安全检测领域发挥更大的作用。通过不断降低成本、提高性能，为保障食品安全提供更加可靠的技术支持。总之，生物芯片检测技术以其独特的优势为食品安全检测带来了新的机遇和发展空间。

3　质谱技术

3.1　电感耦合等离子体质谱技术及其联用技术

电感耦合等离子体质谱技术（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）是一种先进的分析检测手段，在食品安全领域有着广泛应用。ICP-MS具有灵敏度高、检出限低和多元素同时分析等显著优势，能够快速准确地检测食品中的各种微量元素和重金属，如铅、镉、汞、砷等。这些元素即使在极低浓度下也可能对人体健康造成严重危害，而ICP-MS可以精确地测定其含量，为食品安全监管提供可靠的数据。

此外，ICP-MS还常与其他技术联用，进一步提升检测能力。与液相色谱（Liquid Chromatography，LC）联用，形成ICP-MS-LC技术。液相色谱可以分离复杂的食品样品，而ICP-MS则对分离后的各组分进行元素分析，能够实现对元素形态的测定。例如，可以区分不同价态的砷，了解其毒性差异。与气相色谱联用，形成ICP-MS-GC技术，可用于检测食品中的有机金属化合物，如有机汞、有机锡等。这些联用技术不仅提高了检测的准确性和特异性，还拓展了检测范围。在食品安全形势日益严峻的今天，ICP-MS及其联用技术为保障消费者的健康发挥着重要作用。通过对食品中各种元素的精准检测，能够及时发现潜在的安全隐患，为食品质量控制和安全监管提供有力的技术支持。

3.2　高选择性质谱离子源元件和实时质谱快检技术

在食品安全检测领域，高选择性质谱离子源元件和实时质谱快检技术正发挥着重要作用。高选择性质谱离子源元件能够特异性地电离目标化合物，提高了检测的选择性。它可以精准地从复杂的食品基质中识别出特定的有害物质，如农药残留、兽药残留等，减少了干扰物质的影响，确保检测结果的准确性。实时质谱快检技术则具有快速、高效的特点，能够在短时间内对食品样品进行分析，大大提高了检测效率。这对于食品生产、流通等环节的快速筛查至关重要，可以及时发现问题食品，防止其流入市场^[4]。这两项技术的结合，为食品安全提供了强大的保障。在实际应用中，可以快速检测各类食品中的多种污染物，为监管部门和企业提供及时、准确的检测数据，助力维护消费者的健康和食品安全。

4　新型前处理技术

4.1　超临界流体萃取和亚临界水萃取

超临界流体萃取和亚临界水萃取属于绿色萃取技术，基于压力流体，具有更高的选择性、更短的萃取时间以及对环境友好等特点。它们不仅可用于食品分析中的样品制备，还可用于食品功能成分的提取，在食品科学领域有着广泛的应用前景^[5]。

4.2　液相微萃取技术

液相微萃取技术包括单液滴微萃取、分散液—液微萃取、中空纤维膜液相微萃取等多种形式。这些技术操作简便、有效、快速，且有机溶剂消耗量低，越来越多地被用于从不同基质中提取有机或无机物质。

5　其他新型检测技术

5.1　电化学检测技术

电化学检测技术能够快速准确地确定食品中的活菌数量，将检查时间从传统方法的2d大幅缩短至约1h。该技术不需要复杂的操作或昂贵的设备，能够在食品出厂前确认其安全性，有效防止食物中毒。

5.2　可视化无损检测技术

可视化无损检测技术无须破坏样品，通过图像、颜色等可视化信息即可评估食品的质量与安全^[6]。例如，利用特定的指示剂或传感器，对食品中的有害物质或变质现象进行可视化显示，在检测食品外观、内部结构、成分分布等方面具有很大的应用潜力。

6　结语

新型食品安全检测技术的研究在近年来取得了显著的进展，光谱技术、生物技术、质谱技术、新型前处理技术以及其他特殊检测技术都为食品安全检测提供了更高效、更准确、更灵敏的检测手段。然而，这些技术在实际应用中仍面临一些挑战，如成本较高、操作复杂、检测标准有待进一步完善等^[7-8]。未来的研究方向将侧重于进一步降低成本、简化操作流程、提高检测的准确性和可靠性，同时加强不同技术之间的联用，以实现对食品中多种有害物质的快速、全面检测，从而更好地保障食品安全。

参考文献：

[1]徐颖.胶体金免疫层析技术在食品检测中的应用研究[J].现代食品，2022，28（2）：69-71.

[2]石超，吕长鑫，冯叙桥，等.酶联免疫吸附技术在食品检测分析中的研究进展[J].食品安全质量检测学报，2014，5（10）：3269-3275.

[3]徐琴，吕宁，郝鹏飞，等.超高效液相色谱-高分辨质谱法快速筛查确证调味品中的19种非食用物质[J].食品安全质量检测学报，2017，8（11）：4174-4183.

[4]文孟棠，刘媛，寇莉萍，等.大白菜中拟除虫菊酯类农药残留半定量ELISA免疫检测方法的建立[J].江苏农业学报，2014，30（2）：411-416.

[5]王茹，王瑞雪.现代生物检测技术在食品检验中的应用[J].中国食品工业，2024（6）：97-99.

[6]石思文.浅析PCR技术在食品微生物检测中的应用[J].中国食品工业，2023（22）：72-74.

[7]王韦达，杨睿，郑彦婕，等.国内外食品快速检测方法评价技术研究[J].食品与药品，2024，26（1）：96-103.

[8]LOBATO I M, O' SULLIVAN C K. Recombinase polymerase amplification：basics, applications and recent advances[J]. Trac Trends in Analytical Chemistry, 2018, 98: 19-35.

作者简介：董金杰（1976—），男，甘肃陇西人，博士，副教授。研究方向：食品安全检测技术。

通信作者：王会宝（1989—），男，甘肃白银人，博士，副教授。研究方向：食品科学。E-mail: 121398906@qq.com。

《食品安全导刊》2024年第36期