食品安全快速检测技术的现状研究
许瑶
食品安全的快速检测技术步骤简单、试剂用量少、绿色环保、成本低、准确度和灵敏度高、选择性好,设备占地小且便携,部分方法还能实现高通量检测,可满足相关有毒有害物质限量检测的需求。另外近年来,随着生物、化学、物理等学科技术的发展,食品安全快速检测技术的进步也较为显著。本文依据食品安全快速检测各类技术所应用原理的不同,对其进行发展现状的论述。
依据光学分析原理
依據化学比色原理。此类方法是利用待测物质与特定试剂可以发生颜色变化的特性来进行检测的,一般通过比色卡、试剂盒、试纸条来观测颜色变化进行定性判断,若要进行定量可使用可见分光光度计。与一般的仪器方法相比,该法简单、快捷、结果直观可见、可实现高通量检测,仪器便携等特点,但该方法限于常量和微量检测,无法用于痕量物质分析。但近年来通过与单色器、集束式冷光源等新技术相结合,大幅提高了精确度和稳定性,类似的便携式速测仪也已投入市场,另外若可以实现与快速提取和富集技术的有机结合就可以进行几十种重要食品安全参数的快速检测。
依据荧光分子光谱原理。荧光分子光谱是利用具有共轭体系的分子在受光激发时可以产生不同强度的荧光光谱,且分子中基团被取代时,荧光光谱会发生特异性改变的特性来进行快速分析检测。与其他吸收光谱比较,灵敏度高且选择性更好,更能满足痕量分析的需要。缺点是不发荧光物质无法检测,因此其应用受到限制。
依据近红外光谱原理。该原理是通过物质在近红外区的吸收光谱分析样品特定基团的信息。该法无前处理可降低对样品的破坏度,还可加快检测速度,降低成本。目前,近红外光谱已成功用于鉴别食品真伪、食品生产过程质量安全的在线控制和数据分析,但其仍不适用于进行样品的微量或痕量分析。
依据表面增强拉曼光谱原理。依据该原理的技术是利用拉曼效应建立分子立体结构信息。该技术具有数据重现性好、检测速度快、灵敏度高、检测成本低、仪器便携且易操作等诸多优点,特别适合需要快速检测食品中微量或痕量物质的时候。国内已有专家学者研究了该技术用于检测硫化钠、孔雀石绿、有机磷农药、三聚氰胺等有害物质的检测。相应的便携式测定仪也已经上市推广使用。
依据免疫学原理
依据酶联免疫原理。该法通过抗原与抗体的特异性结合来检测,该法特异性好,但不适于痕量目标物质的检测。国内食品安全ELISA试剂盒已有上百种,配套的酶标仪也已上市,该法可满足各类真菌毒素、兽药等有害物质的检测。
依据胶体金试纸条原理。该法利用抗原抗体之间的特异性反应可以胶体金为介质显色从而检测目标物质。其比酶联免疫法操作简便、步骤少且通过层析分离还可对目标物纯化。国内已投入市场的该类试纸条有20多种,多用于黄曲霉毒素、磺胺类药物等物质的检测。
依据电化学原理
该技术利用指示电极将敏感膜表面发生电化学反应时的化学信号转化为电信号实现目标物检测。该法检测速度快,成本低、设备便携,特异性强。敏感膜采用纳米材料后,该法灵敏度和特异性大幅提升,可应用于食品中多数毒素、农残、兽残的检测。
依据PCR原理
聚合酶链式反应即PCR反应是将目标DNA在一定的条件下循环扩增,提高微量目标片段的痕量检测。常用的PCR技术有实时荧光定量PCR、反转录PC等。该技术相关的设备、试剂的国内研发及和生产能力已成熟,可用于检测转基因食品、致病微生物、真假肉等。
依据生物芯片原理
生物芯片是将特定的生物小分子或大分子附着于特定的固相载体上,通过分子之间的杂交或者通过抗原抗体的相互作用,实现对目标物质的定性或定量测定。国内生物芯片可检测金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等,特异性较强,但其可检测的种类少,配套的设备昂贵无法推广。
依据纳米材料原理
纳米材料体积小、比表面积大,因此其具有优于其他材料的物理化学性质,该材料目前技术成熟可大规模生产。碳纳米管、金纳米粒子、荧光量子点、磁性纳米粒子等纳米材料已投入生物毒素、农残兽残等的检测。
食品安全快速检测技术是物理、化学、生物以及计算机科学多学科技术交叉的成果,随着这几大类学科的发展,更多的新材料、新技术、新原理、新工艺、会相继出现,相应的食品安全快速检测技术也会随之得到发展,从而为我国的食品安全事业提供有力的技术支撑保障,为消费者食品用药安全保驾护航。
食品安全的快速检测技术步骤简单、试剂用量少、绿色环保、成本低、准确度和灵敏度高、选择性好,设备占地小且便携,部分方法还能实现高通量检测,可满足相关有毒有害物质限量检测的需求。另外近年来,随着生物、化学、物理等学科技术的发展,食品安全快速检测技术的进步也较为显著。本文依据食品安全快速检测各类技术所应用原理的不同,对其进行发展现状的论述。
依据光学分析原理
依據化学比色原理。此类方法是利用待测物质与特定试剂可以发生颜色变化的特性来进行检测的,一般通过比色卡、试剂盒、试纸条来观测颜色变化进行定性判断,若要进行定量可使用可见分光光度计。与一般的仪器方法相比,该法简单、快捷、结果直观可见、可实现高通量检测,仪器便携等特点,但该方法限于常量和微量检测,无法用于痕量物质分析。但近年来通过与单色器、集束式冷光源等新技术相结合,大幅提高了精确度和稳定性,类似的便携式速测仪也已投入市场,另外若可以实现与快速提取和富集技术的有机结合就可以进行几十种重要食品安全参数的快速检测。
依据荧光分子光谱原理。荧光分子光谱是利用具有共轭体系的分子在受光激发时可以产生不同强度的荧光光谱,且分子中基团被取代时,荧光光谱会发生特异性改变的特性来进行快速分析检测。与其他吸收光谱比较,灵敏度高且选择性更好,更能满足痕量分析的需要。缺点是不发荧光物质无法检测,因此其应用受到限制。
依据近红外光谱原理。该原理是通过物质在近红外区的吸收光谱分析样品特定基团的信息。该法无前处理可降低对样品的破坏度,还可加快检测速度,降低成本。目前,近红外光谱已成功用于鉴别食品真伪、食品生产过程质量安全的在线控制和数据分析,但其仍不适用于进行样品的微量或痕量分析。
依据表面增强拉曼光谱原理。依据该原理的技术是利用拉曼效应建立分子立体结构信息。该技术具有数据重现性好、检测速度快、灵敏度高、检测成本低、仪器便携且易操作等诸多优点,特别适合需要快速检测食品中微量或痕量物质的时候。国内已有专家学者研究了该技术用于检测硫化钠、孔雀石绿、有机磷农药、三聚氰胺等有害物质的检测。相应的便携式测定仪也已经上市推广使用。
依据免疫学原理
依据酶联免疫原理。该法通过抗原与抗体的特异性结合来检测,该法特异性好,但不适于痕量目标物质的检测。国内食品安全ELISA试剂盒已有上百种,配套的酶标仪也已上市,该法可满足各类真菌毒素、兽药等有害物质的检测。
依据胶体金试纸条原理。该法利用抗原抗体之间的特异性反应可以胶体金为介质显色从而检测目标物质。其比酶联免疫法操作简便、步骤少且通过层析分离还可对目标物纯化。国内已投入市场的该类试纸条有20多种,多用于黄曲霉毒素、磺胺类药物等物质的检测。
依据电化学原理
该技术利用指示电极将敏感膜表面发生电化学反应时的化学信号转化为电信号实现目标物检测。该法检测速度快,成本低、设备便携,特异性强。敏感膜采用纳米材料后,该法灵敏度和特异性大幅提升,可应用于食品中多数毒素、农残、兽残的检测。
依据PCR原理
聚合酶链式反应即PCR反应是将目标DNA在一定的条件下循环扩增,提高微量目标片段的痕量检测。常用的PCR技术有实时荧光定量PCR、反转录PC等。该技术相关的设备、试剂的国内研发及和生产能力已成熟,可用于检测转基因食品、致病微生物、真假肉等。
依据生物芯片原理
生物芯片是将特定的生物小分子或大分子附着于特定的固相载体上,通过分子之间的杂交或者通过抗原抗体的相互作用,实现对目标物质的定性或定量测定。国内生物芯片可检测金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等,特异性较强,但其可检测的种类少,配套的设备昂贵无法推广。
依据纳米材料原理
纳米材料体积小、比表面积大,因此其具有优于其他材料的物理化学性质,该材料目前技术成熟可大规模生产。碳纳米管、金纳米粒子、荧光量子点、磁性纳米粒子等纳米材料已投入生物毒素、农残兽残等的检测。
食品安全快速检测技术是物理、化学、生物以及计算机科学多学科技术交叉的成果,随着这几大类学科的发展,更多的新材料、新技术、新原理、新工艺、会相继出现,相应的食品安全快速检测技术也会随之得到发展,从而为我国的食品安全事业提供有力的技术支撑保障,为消费者食品用药安全保驾护航。