食品安全快速检测技术发展研究
孙长华 郭丽娜 邢宇
食品安全问题是关系到国计民生的大事，也是我国乃至全世界的都格外关注的问题。食品安全检测技术可以有效的保障食品安全，为相关部门提供重要的技术支撑。目前，我国的农业生产仍以散户经营为主，而食品厂商大部分也属小微企业，由于大型仪器设备很难在田间地头、批发市场或者进出口岸实现快速检测，所以便携式的低成本的食品安全快速检测技术就应运而生，并且具有别样的意义。快速检测技术具有如下明显的优势：第一，检测速度快，可操作性强；第二，样品不需要预处理或者只需简单的前处理便可进行正常检测；所需检测试剂用量少、成本低、无公害；第三，具有足够的灵敏度及可靠性，满足相关标准和规范的要求；第四，具有良好的选择性和特异性，可以实现对目标物的精准识别；第五，具有足够小的体积或者可实现便携，有些方法可实现自动化。近年来，随着经济技术的发展，我国食品安全快速检测技术得到了大幅发展，并取得了一定的成绩。
常用食品安全快速检测技术概述
目前，食品安全快速检测技术种类繁多，其中比较常用的方法主要有快速检验纸片法、免疫学技术、分子生物学检测方法等。
快速检测纸片法。快速检验纸片法是基于微生物检测的原理，根据菌种不同可以分为不同类型的检验纸片，如大肠杆菌、葡萄球菌等，此种快速检测方式与传统的发酵法检测方式具有很高的相关性，例如，采用大肠杆菌快速检验纸片法对餐具表面进行检测，其灵敏度和特异性与发酵法相似度极高，而且还兼具可操作性强、检测速度快，节省成本等优点。PF试纸是由美国3M公司生产的用于快读检测大肠杆菌的试纸，其中加入了显色剂和染色剂，可以明显提升检测的效果，而且还克服了热琼脂法难以实现受损细菌恢复的缺点，传统大肠杆菌检测方法给出的是MPN值，而PF试纸可以精确的给出每克待检样品中大肠菌群的数量，这是传统方法无法实现的。霉菌快读检测试纸可以精确、快速的给出食品中霉菌的分布情况，其与国际法具有相似的检出率，而且菌落典型，更易进行检出和判断。纸片荧光法是基于酶-底物反应原理而形成的检测方法，是通过特定酶的检测来进行菌种及菌落数的判定的，所以只需要对大肠杆菌相关酶的活性进行检测，将荧光产物在特定波长紫外光下进行观察，即可实现对大肠杆菌的定量。
免疫学技术。免疫学技术是基于抗原与抗体特异性结合反应的原理，再通过免疫放大技术对细菌进行识别的技术，其可以在增菌后不分离的状态下实现菌类的筛选。因为抗原抗体反应具有较强的特异性，所以此种技术分为很多种方法，在食品安全快速检测领域主要有免疫磁珠分离法、免疫乳胶试剂法等。抗原抗体反应时间较快，所以免疫学技术具有较高的灵敏度，可以在较短的时间内完成菌体的检测，例如，免疫磁珠分离法可以将快速的将样品中存在的少量的微生物进行收集和浓缩，为下一步的研究工作提供支持。再如胶体金免疫层析技术可以制成胶体金探针，并可利用复合方式将其制成免疫层析条，可以实现对沙门氏菌的快速检测，具有良好的应用前景。
分子生物学检测方法。分子生物学检测方法是基于聚合酶链式反应而形成的检测方法，也被称为PCR技术，在分子生物学领域得到了广泛的应用。PCR技术主要是利用各菌种的核酸序列，设计出相应的引物，然后在对所提取出的核酸序列进行扩增，这样就可以通过特定的手段实现对扩增结果的观察，PCR技术整个过程所需消耗的时间在24小时以内。随着科学技术的进步，PCR技术也得到了很大的发展，衍化出了特异性更强、灵敏度更高的检测技术，如荧光定量PCR技术、免疫捕获PCR技术等。
免疫捕获PCR技术。本技术是免疫学技术与PCR技术的有机结合，是基于抗体与抗原特异性反的应免疫学机理， 首先采用特异性的抗体对样品中的病原菌进行捕获或者富集，然后在进行PCR反应，这样可以实现对目标病原菌的快速检测，如0157病原菌的检测，传统检测方式需要72小时，而采用免疫捕获PCR技术可以大大缩短检测时间，只需4-5小时。
荧光定量PCR技术。荧光定量PCR技术相较于传统的PCR技术，增加了一条标记2个荧光基团的探针，形成了更为完整的能量传递结构。当发生特异性PCR反应时，探针会在生物酶的作用下发生分解，荧光抑制作用就会消失，这样荧光信号就会发生变化。在PCR反应进行过程中，荧光信号就会不断的发生变化，由此可以做出关于循环数与荧光值的特征性曲线，可以对是否存在特异性PCR扩增进行判断，此外，通过与相关标准的比对，还可以对体系中的模板进行定量。荧光定量PCR技术无需采用电泳，可以减少对生态环境的污染，而且还能显示出肉眼可见的荧光值，可以有效的提升检测的灵敏度。
细菌直接计数法。细菌直接计数法可以分为流式细胞仪（FCM）和固相细胞计数两种方式，流式细胞仪往往采用激光作为发光源，经聚焦后的光束垂直照射在样品上，经荧光染色的细胞在光照下将会产生散射光和激发荧光，散射光的强弱可以反映细胞体积的大小，而激发荧光的强弱则可以反应出细胞膜表面抗原或者细胞核内物质的浓度，由此就可以判断出微生物的数量、大小等，流式细胞仪具有较高的灵敏度，不仅可以实现对细菌的定性，而且还可以实现定量。固相细胞计数可以在单个细胞水平上对细菌进行快速检测，样品经过滤后，经荧光染色后的细菌会在滤膜上留有印记，经激光扫描后即可实现自动计数，尤其是对于生长较为缓慢的微生物，此种方法要明显优于传统的细菌计数方式。
ATP生物发光法 。ATP生物发光法是目前发展较为迅速的一种食品安全快速检测方法，主要应用于食品生产加工设备结晶度的检测，本方法主要利用ATP生物发光分析技术及体细胞清除技术等，对细菌及体细胞的ATP数目进行确定，根据细菌ATP数与细菌数成正比的原理即可确定出细菌的数量。除此之外，ATP生物发光法还可以实现对食品细菌分布状况的确定或者食品器具卫生监测，而且取得了不错的成果。
微型自动荧光酶标法。微型自动荧光酶标法又被称为mini VIDAS法，本方法是基于酶联荧光免疫分析技术，先通过抗原与抗体的特异性反应将目标菌分离，然后在通过特定的仪器按照荧光强弱即可自行判定出样品为阳性或者阴性。采用VIDAS法检测食品中的沙门菌具有较高的特异性，可以迅速排出非沙门菌阴性样品，较常规法快2-3天。
食品安全快速检测技术的应用现状
随着经济技术全球化速度的加快，跨国界或者跨地区的食品流通也越发的频繁，其中也存在着诸多的食品安全隐患，并有逐渐扩展的趋势，食品安全快速检测技术在这一领域有着广阔的发展空间，以下对应用现状进行简要的分析：
食品中的农药残留问题对人体的危害较大，目前行之有效的控制方式就是强化对食品中农药残留的监测力度，目前用于农药残留检测的方式较多，应用较多的是生物法和化学法。生物法主要分为活体生物测定法、生物化学测定法、分子生物学法等。各种生物法所采用的生物材料各不相同，活体生物法主要采用发光细菌或者具有较高敏感性的家蝇作为测定材料；分子生物学法是基于免疫反应机理，所采用的生物材料主要是酶联免疫试剂盒；生物化学测定法是基于用胆碱酯酶抑制原理，但其使用范围受限，只能用于抑制胆碱酯酶活性农药的检测。
黄曲霉素是食品中存在的又一隐患，需要采取快速、有效的检测方式对食品中存在的黄曲霉素含量进行检测，保证消费者的实用安全。传统的黄曲霉素检测方式一般采用薄层色谱法（TLC）和高效液相色谱法（HPLC），TLC法虽然可操作性较强，但却缺乏灵敏度，而HPLC法虽然具有较高的灵敏度，但是样品的预处理过程较为复杂，而且耗时较长。近年来，随着食品安全快速检测技术的发展与应用，免疫化学法在黄曲霉素的快速检测中得到了初步应用，此种方式虽然具有较高的可操作性，但是仅限于对单一霉素的检测，而且容易出现假阳性的状况，影响检测的灵敏度；黄曲霉素酶联免疫试剂盒在我国已研制成功，目前已经被国家推荐为黄曲霉素的快读检测技术，可用于食品、饲料等产品中黄曲霉素的检测，但是其检出限较高，而且灵敏度也偏低；免疫亲和柱具有足够的灵敏度和较高的可操作性，其相较于传统的HPLC法具有更高的可靠性、安全性与快速性。目前免疫亲和柱法在黄曲霉素检测中应用的相关国家标准正在制定中。
食品安全的快速检测技术的发展方向
提高产品质量，使产品检测更快捷、更可靠。目前在食品安全中所应用的快速检测方法仍存在着诸多问题，比如假阳性问题、灵敏度不足等，应注意生产技术和工艺的更新，努力提升产品质量，使检测的精度更高，使检测方法更完善。
增加快速检测产品种类。目前，食品安全的快速检测技术虽然得到了一定的应用，但是相关产品仍较少，因此应加强这一方面的研究，丰富快速检测产品的种类。
提升快速检测产品国产化的速度。目前我国所应用的食品安全快速检测技术多来自于国外，并且价格昂贵，国内只用少数的单位或者企业在进行这方面的研究，在今后的工作中，应充分借鉴国外先进的检测技术，争取快速实现食品安全快速检测技术的国产化。
加强相关标准的制定。我国目前食品安全快速检测技术仍缺乏相关的国家标准，可以充分利用大专院校或者企业的资源，进行相关国家标准的制定，保证我国食品安全快速检测技术的顺利、高速发展。
综上所述，随着科技的进步，食品安全快速检测技术在保证食品安全工作中扮演着愈发重要的作用，从长远角度看，免疫学、分子生物学以及计算机网络技术的发展和优化，可以对食品安全快速检测技术的发展起到积极推动作用。
作者简介：孙长华（1977-），女，黑龙江哈尔滨人，黑龙江省质量监督检测研究院高级工程师，硕士研究生，研究方向：食品检验学。
食品安全问题是关系到国计民生的大事，也是我国乃至全世界的都格外关注的问题。食品安全检测技术可以有效的保障食品安全，为相关部门提供重要的技术支撑。目前，我国的农业生产仍以散户经营为主，而食品厂商大部分也属小微企业，由于大型仪器设备很难在田间地头、批发市场或者进出口岸实现快速检测，所以便携式的低成本的食品安全快速检测技术就应运而生，并且具有别样的意义。快速检测技术具有如下明显的优势：第一，检测速度快，可操作性强；第二，样品不需要预处理或者只需简单的前处理便可进行正常检测；所需检测试剂用量少、成本低、无公害；第三，具有足够的灵敏度及可靠性，满足相关标准和规范的要求；第四，具有良好的选择性和特异性，可以实现对目标物的精准识别；第五，具有足够小的体积或者可实现便携，有些方法可实现自动化。近年来，随着经济技术的发展，我国食品安全快速检测技术得到了大幅发展，并取得了一定的成绩。
常用食品安全快速检测技术概述
目前，食品安全快速检测技术种类繁多，其中比较常用的方法主要有快速检验纸片法、免疫学技术、分子生物学检测方法等。
快速检测纸片法。快速检验纸片法是基于微生物检测的原理，根据菌种不同可以分为不同类型的检验纸片，如大肠杆菌、葡萄球菌等，此种快速检测方式与传统的发酵法检测方式具有很高的相关性，例如，采用大肠杆菌快速检验纸片法对餐具表面进行检测，其灵敏度和特异性与发酵法相似度极高，而且还兼具可操作性强、检测速度快，节省成本等优点。PF试纸是由美国3M公司生产的用于快读检测大肠杆菌的试纸，其中加入了显色剂和染色剂，可以明显提升检测的效果，而且还克服了热琼脂法难以实现受损细菌恢复的缺点，传统大肠杆菌检测方法给出的是MPN值，而PF试纸可以精确的给出每克待检样品中大肠菌群的数量，这是传统方法无法实现的。霉菌快读检测试纸可以精确、快速的给出食品中霉菌的分布情况，其与国际法具有相似的检出率，而且菌落典型，更易进行检出和判断。纸片荧光法是基于酶-底物反应原理而形成的检测方法，是通过特定酶的检测来进行菌种及菌落数的判定的，所以只需要对大肠杆菌相关酶的活性进行检测，将荧光产物在特定波长紫外光下进行观察，即可实现对大肠杆菌的定量。
免疫学技术。免疫学技术是基于抗原与抗体特异性结合反应的原理，再通过免疫放大技术对细菌进行识别的技术，其可以在增菌后不分离的状态下实现菌类的筛选。因为抗原抗体反应具有较强的特异性，所以此种技术分为很多种方法，在食品安全快速检测领域主要有免疫磁珠分离法、免疫乳胶试剂法等。抗原抗体反应时间较快，所以免疫学技术具有较高的灵敏度，可以在较短的时间内完成菌体的检测，例如，免疫磁珠分离法可以将快速的将样品中存在的少量的微生物进行收集和浓缩，为下一步的研究工作提供支持。再如胶体金免疫层析技术可以制成胶体金探针，并可利用复合方式将其制成免疫层析条，可以实现对沙门氏菌的快速检测，具有良好的应用前景。
分子生物学检测方法。分子生物学检测方法是基于聚合酶链式反应而形成的检测方法，也被称为PCR技术，在分子生物学领域得到了广泛的应用。PCR技术主要是利用各菌种的核酸序列，设计出相应的引物，然后在对所提取出的核酸序列进行扩增，这样就可以通过特定的手段实现对扩增结果的观察，PCR技术整个过程所需消耗的时间在24小时以内。随着科学技术的进步，PCR技术也得到了很大的发展，衍化出了特异性更强、灵敏度更高的检测技术，如荧光定量PCR技术、免疫捕获PCR技术等。
免疫捕获PCR技术。本技术是免疫学技术与PCR技术的有机结合，是基于抗体与抗原特异性反的应免疫学机理， 首先采用特异性的抗体对样品中的病原菌进行捕获或者富集，然后在进行PCR反应，这样可以实现对目标病原菌的快速检测，如0157病原菌的检测，传统检测方式需要72小时，而采用免疫捕获PCR技术可以大大缩短检测时间，只需4-5小时。
荧光定量PCR技术。荧光定量PCR技术相较于传统的PCR技术，增加了一条标记2个荧光基团的探针，形成了更为完整的能量传递结构。当发生特异性PCR反应时，探针会在生物酶的作用下发生分解，荧光抑制作用就会消失，这样荧光信号就会发生变化。在PCR反应进行过程中，荧光信号就会不断的发生变化，由此可以做出关于循环数与荧光值的特征性曲线，可以对是否存在特异性PCR扩增进行判断，此外，通过与相关标准的比对，还可以对体系中的模板进行定量。荧光定量PCR技术无需采用电泳，可以减少对生态环境的污染，而且还能显示出肉眼可见的荧光值，可以有效的提升检测的灵敏度。
细菌直接计数法。细菌直接计数法可以分为流式细胞仪（FCM）和固相细胞计数两种方式，流式细胞仪往往采用激光作为发光源，经聚焦后的光束垂直照射在样品上，经荧光染色的细胞在光照下将会产生散射光和激发荧光，散射光的强弱可以反映细胞体积的大小，而激发荧光的强弱则可以反应出细胞膜表面抗原或者细胞核内物质的浓度，由此就可以判断出微生物的数量、大小等，流式细胞仪具有较高的灵敏度，不仅可以实现对细菌的定性，而且还可以实现定量。固相细胞计数可以在单个细胞水平上对细菌进行快速检测，样品经过滤后，经荧光染色后的细菌会在滤膜上留有印记，经激光扫描后即可实现自动计数，尤其是对于生长较为缓慢的微生物，此种方法要明显优于传统的细菌计数方式。
ATP生物发光法 。ATP生物发光法是目前发展较为迅速的一种食品安全快速检测方法，主要应用于食品生产加工设备结晶度的检测，本方法主要利用ATP生物发光分析技术及体细胞清除技术等，对细菌及体细胞的ATP数目进行确定，根据细菌ATP数与细菌数成正比的原理即可确定出细菌的数量。除此之外，ATP生物发光法还可以实现对食品细菌分布状况的确定或者食品器具卫生监测，而且取得了不错的成果。
微型自动荧光酶标法。微型自动荧光酶标法又被称为mini VIDAS法，本方法是基于酶联荧光免疫分析技术，先通过抗原与抗体的特异性反应将目标菌分离，然后在通过特定的仪器按照荧光强弱即可自行判定出样品为阳性或者阴性。采用VIDAS法检测食品中的沙门菌具有较高的特异性，可以迅速排出非沙门菌阴性样品，较常规法快2-3天。
食品安全快速检测技术的应用现状
随着经济技术全球化速度的加快，跨国界或者跨地区的食品流通也越发的频繁，其中也存在着诸多的食品安全隐患，并有逐渐扩展的趋势，食品安全快速检测技术在这一领域有着广阔的发展空间，以下对应用现状进行简要的分析：
食品中的农药残留问题对人体的危害较大，目前行之有效的控制方式就是强化对食品中农药残留的监测力度，目前用于农药残留检测的方式较多，应用较多的是生物法和化学法。生物法主要分为活体生物测定法、生物化学测定法、分子生物学法等。各种生物法所采用的生物材料各不相同，活体生物法主要采用发光细菌或者具有较高敏感性的家蝇作为测定材料；分子生物学法是基于免疫反应机理，所采用的生物材料主要是酶联免疫试剂盒；生物化学测定法是基于用胆碱酯酶抑制原理，但其使用范围受限，只能用于抑制胆碱酯酶活性农药的检测。
黄曲霉素是食品中存在的又一隐患，需要采取快速、有效的检测方式对食品中存在的黄曲霉素含量进行检测，保证消费者的实用安全。传统的黄曲霉素检测方式一般采用薄层色谱法（TLC）和高效液相色谱法（HPLC），TLC法虽然可操作性较强，但却缺乏灵敏度，而HPLC法虽然具有较高的灵敏度，但是样品的预处理过程较为复杂，而且耗时较长。近年来，随着食品安全快速检测技术的发展与应用，免疫化学法在黄曲霉素的快速检测中得到了初步应用，此种方式虽然具有较高的可操作性，但是仅限于对单一霉素的检测，而且容易出现假阳性的状况，影响检测的灵敏度；黄曲霉素酶联免疫试剂盒在我国已研制成功，目前已经被国家推荐为黄曲霉素的快读检测技术，可用于食品、饲料等产品中黄曲霉素的检测，但是其检出限较高，而且灵敏度也偏低；免疫亲和柱具有足够的灵敏度和较高的可操作性，其相较于传统的HPLC法具有更高的可靠性、安全性与快速性。目前免疫亲和柱法在黄曲霉素检测中应用的相关国家标准正在制定中。
食品安全的快速检测技术的发展方向
提高产品质量，使产品检测更快捷、更可靠。目前在食品安全中所应用的快速检测方法仍存在着诸多问题，比如假阳性问题、灵敏度不足等，应注意生产技术和工艺的更新，努力提升产品质量，使检测的精度更高，使检测方法更完善。
增加快速检测产品种类。目前，食品安全的快速检测技术虽然得到了一定的应用，但是相关产品仍较少，因此应加强这一方面的研究，丰富快速检测产品的种类。
提升快速检测产品国产化的速度。目前我国所应用的食品安全快速检测技术多来自于国外，并且价格昂贵，国内只用少数的单位或者企业在进行这方面的研究，在今后的工作中，应充分借鉴国外先进的检测技术，争取快速实现食品安全快速检测技术的国产化。
加强相关标准的制定。我国目前食品安全快速检测技术仍缺乏相关的国家标准，可以充分利用大专院校或者企业的资源，进行相关国家标准的制定，保证我国食品安全快速检测技术的顺利、高速发展。
综上所述，随着科技的进步，食品安全快速检测技术在保证食品安全工作中扮演着愈发重要的作用，从长远角度看，免疫学、分子生物学以及计算机网络技术的发展和优化，可以对食品安全快速检测技术的发展起到积极推动作用。
作者简介：孙长华（1977-），女，黑龙江哈尔滨人，黑龙江省质量监督检测研究院高级工程师，硕士研究生，研究方向：食品检验学。
