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對食品與農產品安全快速篩查和檢測技術的展望
點擊次數：4066 發布時間：2016-9-20
摘要：完善的農產品、食品安全保障體系應體現為：（1）體系、機構完備；（2）法律、法規和標準健全；（3）生產者對食品安全自律意識很強；（4）檢測技術與儀器先進；（5）檢測、監控及時有力。其中技術支撐是檢測技術和儀器。
我國農產品、食品生產和供給渠道多、數量大、規模小、分散、復雜，且法治和自律意識很弱，人口與消費人群眾多，因而造成了安全問題多發。除了環保和生產條件等因素外，大多源于對農藥、獸藥和添加劑等違用、濫用。所以單靠一系列國標和行標確定的實驗室檢測技術，因樣品前處理耗時，檢測儀器貴、復雜、低通量，難于及時、快速、現場從源頭監控食品安全狀況，所以速測技術在我國有著特殊意義。其技術原理和儀器很多，但完善和成熟的不多，我國已產業化的更少。近幾年國內外對此研發很火熱，報導也多，現據我所見聞，就個人看好或有異議的八大類技術與儀器談點展望：
一、免疫分析方法與儀器
包括放免、酶免、熒光免、化學發光免和膠體金標免等。酶聯免疫檢測技術，被AOAC列為殘留檢測三大支柱技術之一，具有高特異性、準確性、簡便、快速等特點，能檢測農藥和獸藥殘留、致病菌、毒素以及轉基因產品。美國EPA頒布12項篩查與農業環保相關的土壤和水中的氯丹、五氯酚、多環芳 、聚氯雙酚、汞、阿特拉津、毒殺芬等使用ELISA。酶聯免疫儀我國已有多家生產，但在食品安全和環境檢測中尚未能得到廣泛使用，原因是儀器功能單一，更主要是國產試劑盒品種少，而進口的太貴。
今后宜深入研究ELISA方法的各種影響因素，并向重組抗原、多項目標物、酶的定向改造和體外分子進化以及自動化酶聯免疫技術方向發展。
二、各種生物傳感器
生物傳感器具有功能多樣、微型、智能、集成、低成本、高靈敏、高識別和實用性等特點。國內外高度重視，發展快、種類很多，有代表性的有：
（1）發達國家已廣泛應用的SPR生物傳感器，靈敏、快速、無需標記、便捷，實時。它與其他新技術強強結合，推出一批新型的快速篩查、檢測方法和儀器，在國外zui典型的以BiacoreAB和美國TI以及Bio—RAD為代表。Biacore將SPR檢測系統、生物傳感芯片、微流控系統等組合為一體，配以多種試劑盒，構成用于快速篩查和檢測獸藥殘、致病菌、毒素等。日本用于篩查二惡英。Bio—PAD稱為分子相互作用儀。我國中科院電子所崔大付研究員的團隊，已開發出三種SPR儀，河南農大胡建東等研發出用于檢測獸藥殘等的SPR儀。發展方向是：a.高通量、高靈敏b.便攜、小型、微型。
（2）zui近有報導美國采用納米技術開發出新型生物傳感器，可快速、高靈敏度地檢測食品和水中極微量的細菌、病毒、寄生蟲、病原體等。
（3）微生物傳感器，其中尤以對毒性物質具有高靈敏發光反應的為代表，在歐美重視發光菌的研究和應用，例如IS011348，即利用費希爾弧發光菌檢測殺蟲劑、除草劑、滅菌劑、黃曲霉、重金屬、毒素硝基化合物、溴代合物等。運用ATP檢測技術，即利用三磷酸腺苷與熒光素酶發光反應檢測微生物和有機物污染程度。此外還有利用鐵氧化菌的活力與污染的靈敏關系，檢測有害物質。這些方面環境監測總站齊文啟研究員等對此很關注。
三、生物芯片、微縮芯片實驗室和便攜式微流控芯片系統
具有高通量、高靈敏度和快速等特性，上對其應用于食品安全、疾病診斷等方面予以極大關注。我國國家生物芯片中心程京教授的團隊已開發并生產出食源性致病菌檢測、食源性病毒檢測和獸藥殘留檢測等生物芯片技術平臺（儀器和試劑盒），將進一步面向現場、速測、并向微縮芯片實驗室方向發展。中國檢驗檢疫科學研究院鄒明強研究員的團隊，運用微流控、生物芯片、膜富集技術等，開發出便攜式微流體芯片系統，配合相應試劑盒可快速篩查獸藥殘、病毒等。
四、特種電化學傳感器
電化學傳感器具有小巧、靈敏、多樣化、低成本等優點，利用特種電化學傳感器、構建食品安全快速檢測儀，國內外都很重視，例如：華東師大、長春應化所等將納米技術和電化學技術有機結合構建快速檢測食品中有毒有害重金屬的儀器；運用新型納米過氧化物傳感器和納米金屬/氧化物傳感器，構成快速檢測細菌總數和大腸桿菌的快速檢測儀。這三種速測儀已列入國家科技支撐項目。
五、激光拉曼光譜、深紫外光光譜以及近紅外光譜分析技術與儀器
先前報導，美國人運用激光拉曼推出號稱皇冠克星，據說靈敏度比警犬還高。中國檢科院鄒明強博士等，充分運用國產化的高性能小型激光器和穩頻技術，開發出便攜式高靈敏度的激光拉曼光譜儀，用于快速篩查三聚氰胺，靈敏度很高，且可半定量檢測。賽默飛世爾推出一款新的拉曼光譜儀，可直接穿透玻璃和塑料包裝，進行高重現性、高特征性表征。這些都可能成為快速篩查的好手段。更可喜的是許祖彥院士為世界上*全固態深紫外線激光器，其能量分辨率提高5-10倍，光子流密度提高3-5分量級。以此為基礎，李燦院士正在研發特高強度的激光拉曼光譜儀；王占國院士正在研深紫外光致發光光譜儀；佟振合院士正在研發深紫外光化學反應儀，將能對現有的3000萬個有機化合物中的90%有極靈敏的吸收光譜，這些將創造新一代、一系列光譜分析儀。此外運用近紅外光譜分析技術中的聚類分析和模型識別技術、快速鑒別品牌產品的真偽、對此張萍研究員和嚴衍祿教授等作了許多有價值的應用實踐和探索。
六、小型化飛行時間質譜儀（TOF-MS）和離子遷移譜儀（IMS）
在農產品、食品安全檢測的和國內標準方法中，確實是氣相和相液色譜二姊妹（GC和LC）和多兄弟（各種MS）的適配為主角，但是要實現小型、便攜、快速、現場檢測食品安全不僅色譜儀有困難，質譜更困難了，外國為應對反恐、航天、國防、環境、食品等突發事件，先在離子阱質譜下功夫，后轉向TOF-MS和IMS，而IMS國外一直對我國禁運。但是近幾年來中科院化物所李海洋研究員、地化所周振研究員、光機所儲焰南研究員等團隊取得一系列突破，并有特色和創新，只是有待于向食品安全檢測領域拓展。因為TOF-MS分析速度快（微秒級）、結構較簡單，目前分辨率約600，質量數500，已勝任環境檢測，與食品安全檢測要求還有點距離，但在保留采用真空紫外光單光子電離和膜富集的基礎上再邁步一
步就有望了。IMS是依據樣品中不同分子離子在大氣壓下在漂移管中特征遷移時間，進行快速檢測（微秒級），不需真空系統，裝置很小、造價不高，而靈敏度*，可達皮克（pg）級，用檢測器可達飛克（fg）級，還能區分異構體。對IMS、國外一直對我國禁運，是一個大熱門，在生物醫學和食品安全快速篩檢領域大有潛力。
七、基于經典的分子光譜法的速測儀器
分子光譜法是zui經典的，幾乎可用于所有檢測任務，但是只能粗測，難于承擔痕量分析，但是運用分析化學的基礎，有針對性地合成和優化不同檢測目標和任務的多種多樣試劑盒，并采用集束式冷光源/單色器等新技術，吉大于愛民教授的團隊推出高精度、高穩定性、模塊化的便攜式儀器，配合樣品快速提取和富集技術，構成能快速檢測與食品安全密切相關的40多種參數（如硝酸鹽、亞硝酸鹽、甲醛、吊白塊、味素，人造色素、無機砷、金屬鉛、劣質奶、地溝油、泔水油……）的多參數食品安全速測儀，在食品安全快速篩檢中仍能占一席之地，而且符合我國國情。
八、對酶的抑制法與儀器的認識 國內曾把酶抑制法和儀器*為速測技術。其實它早在1951年已由美國提出，1968年加拿大作了改進，我國80年代也著手研發過。近幾年，已有十幾種商品化儀器推出、推廣，鑒于該方法只能檢測有機磷和氨基甲酸酯二類農藥，且對同類而不同種農藥的抑制率差別很大，所以用統一的抑制率確定農藥殘留是否超標，必然會產生假陽性或假陰性的漏檢，可說是當前“不得已而采用的速測法”。僅適用于基層初檢，起著警示作用，發現超標現象時，必須用標準方法復測、確證，陰性反應也應按比例抽樣，用可靠的方法復測和確證。對快速檢測方法的應用，在《農產量質量安全法》第36條第二款有明確的界定。
我認為食品安全快速篩查檢測技術和儀器是新方法和儀器的整合、衍生和嫁接。以上僅對八類方法和儀器的簡評。其實還有新技術待運用，也會有更新的基理、技術、工藝、材料的出現和運用，例如：納米材料將應用到一系列速測儀的傳感器、檢測器中，極大地提高靈敏度、穩定性；又如具有高預定性、高識別性、高選擇性，高穩定性的以分子印跡聚合物為核心的分子印跡技術，不僅成為很好的分離富集手段，將它嫁接到其他速測方法和儀器中，會大大改進現有速測方法和儀器，這方面中國農科院王靜研究員正在研發之中；再如將高靈敏度的化學發光法與高選擇性的免疫分析法，更深層次的結合，也有可能推出應用于食品安全速測的簡便、高精度的化學發光免疫分析方法和儀器，這方面清華大學林金明教授正在探索中。總之食品安全快速篩查和檢測儀器將層出不窮！