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對食品與農(nóng)產(chǎn)品安全快速篩查和檢測技術(shù)的展望
點(diǎn)擊次數(shù)：3312 發(fā)布時間：2016-9-20
摘要：完善的農(nóng)產(chǎn)品、食品安全保障體系應(yīng)體現(xiàn)為：（1）體系、機(jī)構(gòu)完備；（2）法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)健全；（3）生產(chǎn)者對食品安全自律意識很強(qiáng)；（4）檢測技術(shù)與儀器先進(jìn)；（5）檢測、監(jiān)控及時有力。其中技術(shù)支撐是檢測技術(shù)和儀器。
我國農(nóng)產(chǎn)品、食品生產(chǎn)和供給渠道多、數(shù)量大、規(guī)模小、分散、復(fù)雜，且法治和自律意識很弱，人口與消費(fèi)人群眾多，因而造成了安全問題多發(fā)。除了環(huán)保和生產(chǎn)條件等因素外，大多源于對農(nóng)藥、獸藥和添加劑等違用、濫用。所以單靠一系列國標(biāo)和行標(biāo)確定的實(shí)驗(yàn)室檢測技術(shù)，因樣品前處理耗時，檢測儀器貴、復(fù)雜、低通量，難于及時、快速、現(xiàn)場從源頭監(jiān)控食品安全狀況，所以速測技術(shù)在我國有著特殊意義。其技術(shù)原理和儀器很多，但完善和成熟的不多，我國已產(chǎn)業(yè)化的更少。近幾年國內(nèi)外對此研發(fā)很火熱，報(bào)導(dǎo)也多，現(xiàn)據(jù)我所見聞，就個人看好或有異議的八大類技術(shù)與儀器談點(diǎn)展望：
一、免疫分析方法與儀器
包括放免、酶免、熒光免、化學(xué)發(fā)光免和膠體金標(biāo)免等。酶聯(lián)免疫檢測技術(shù)，被AOAC列為殘留檢測三大支柱技術(shù)之一，具有高特異性、準(zhǔn)確性、簡便、快速等特點(diǎn)，能檢測農(nóng)藥和獸藥殘留、致病菌、毒素以及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。美國EPA頒布12項(xiàng)篩查與農(nóng)業(yè)環(huán)保相關(guān)的土壤和水中的氯丹、五氯酚、多環(huán)芳 、聚氯雙酚、汞、阿特拉津、毒殺芬等使用ELISA。酶聯(lián)免疫儀我國已有多家生產(chǎn)，但在食品安全和環(huán)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(chǎn)試劑盒品種少，而進(jìn)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(xiàng)目標(biāo)物、酶的定向改造和體外分子進(jìn)化以及自動化酶聯(lián)免疫技術(shù)方向發(fā)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(shí)用性等特點(diǎn)。國內(nèi)外高度重視，發(fā)展快、種類很多，有代表性的有：
（1）發(fā)達(dá)國家已廣泛應(yīng)用的SPR生物傳感器，靈敏、快速、無需標(biāo)記、便捷，實(shí)時。它與其他新技術(shù)強(qiáng)強(qiáng)結(jié)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(tǒng)、生物傳感芯片、微流控系統(tǒng)等組合為一體，配以多種試劑盒，構(gòu)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(tuán)隊(duì)，已開發(fā)出三種SPR儀，河南農(nóng)大胡建東等研發(fā)出用于檢測獸藥殘等的SPR儀。發(fā)展方向是：a.高通量、高靈敏b.便攜、小型、微型。
（2）zui近有報(bào)導(dǎo)美國采用納米技術(shù)開發(fā)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(xì)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(zhì)具有高靈敏發(fā)光反應(yīng)的為代表，在歐美重視發(fā)光菌的研究和應(yīng)用，例如IS011348，即利用費(fèi)希爾弧發(fā)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(yùn)用ATP檢測技術(shù)，即利用三磷酸腺苷與熒光素酶發(fā)光反應(yīng)檢測微生物和有機(jī)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(guān)系，檢測有害物質(zhì)。這些方面環(huán)境監(jiān)測總站齊文啟研究員等對此很關(guān)注。
三、生物芯片、微縮芯片實(shí)驗(yàn)室和便攜式微流控芯片系統(tǒng)
具有高通量、高靈敏度和快速等特性，上對其應(yīng)用于食品安全、疾病診斷等方面予以極大關(guān)注。我國國家生物芯片中心程京教授的團(tuán)隊(duì)已開發(fā)并生產(chǎn)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(shù)平臺（儀器和試劑盒），將進(jìn)一步面向現(xiàn)場、速測、并向微縮芯片實(shí)驗(yàn)室方向發(fā)展。中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院鄒明強(qiáng)研究員的團(tuán)隊(duì)，運(yùn)用微流控、生物芯片、膜富集技術(shù)等，開發(fā)出便攜式微流體芯片系統(tǒng)，配合相應(yīng)試劑盒可快速篩查獸藥殘、病毒等。
四、特種電化學(xué)傳感器
電化學(xué)傳感器具有小巧、靈敏、多樣化、低成本等優(yōu)點(diǎn)，利用特種電化學(xué)傳感器、構(gòu)建食品安全快速檢測儀，國內(nèi)外都很重視，例如：華東師大、長春應(yīng)化所等將納米技術(shù)和電化學(xué)技術(shù)有機(jī)結(jié)合構(gòu)建快速檢測食品中有毒有害重金屬的儀器；運(yùn)用新型納米過氧化物傳感器和納米金屬/氧化物傳感器，構(gòu)成快速檢測細(xì)菌總數(shù)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(xiàng)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(shù)與儀器
先前報(bào)導(dǎo)，美國人運(yùn)用激光拉曼推出號稱皇冠克星，據(jù)說靈敏度比警犬還高。中國檢科院鄒明強(qiáng)博士等，充分運(yùn)用國產(chǎn)化的高性能小型激光器和穩(wěn)頻技術(shù)，開發(fā)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(jìn)行高重現(xiàn)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(tài)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(chǔ)，李燦院士正在研發(fā)特高強(qiáng)度的激光拉曼光譜儀；王占國院士正在研深紫外光致發(fā)光光譜儀；佟振合院士正在研發(fā)深紫外光化學(xué)反應(yīng)儀，將能對現(xiàn)有的3000萬個有機(jī)化合物中的90%有極靈敏的吸收光譜，這些將創(chuàng)造新一代、一系列光譜分析儀。此外運(yùn)用近紅外光譜分析技術(shù)中的聚類分析和模型識別技術(shù)、快速鑒別品牌產(chǎn)品的真?zhèn)?、對此張萍研究員和嚴(yán)衍祿教授等作了許多有價值的應(yīng)用實(shí)踐和探索。
六、小型化飛行時間質(zhì)譜儀（TOF-MS）和離子遷移譜儀（IMS）
在農(nóng)產(chǎn)品、食品安全檢測的和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)方法中，確實(shí)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(shí)現(xiàn)小型、便攜、快速、現(xiàn)場檢測食品安全不僅色譜儀有困難，質(zhì)譜更困難了，外國為應(yīng)對反恐、航天、國防、環(huán)境、食品等突發(fā)事件，先在離子阱質(zhì)譜下功夫，后轉(zhuǎn)向TOF-MS和IMS，而IMS國外一直對我國禁運(yùn)。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(jī)所儲焰南研究員等團(tuán)隊(duì)取得一系列突破，并有特色和創(chuàng)新，只是有待于向食品安全檢測領(lǐng)域拓展。因?yàn)門OF-MS分析速度快（微秒級）、結(jié)構(gòu)較簡單，目前分辨率約600，質(zhì)量數(shù)500，已勝任環(huán)境檢測，與食品安全檢測要求還有點(diǎn)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(chǔ)上再邁步一
步就有望了。IMS是依據(jù)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(jìn)行快速檢測（微秒級），不需真空系統(tǒng)，裝置很小、造價不高，而靈敏度*，可達(dá)皮克（pg）級，用檢測器可達(dá)飛克（fg）級，還能區(qū)分異構(gòu)體。對IMS、國外一直對我國禁運(yùn)，是一個大熱門，在生物醫(yī)學(xué)和食品安全快速篩檢領(lǐng)域大有潛力。
七、基于經(jīng)典的分子光譜法的速測儀器
分子光譜法是zui經(jīng)典的，幾乎可用于所有檢測任務(wù)，但是只能粗測，難于承擔(dān)痕量分析，但是運(yùn)用分析化學(xué)的基礎(chǔ)，有針對性地合成和優(yōu)化不同檢測目標(biāo)和任務(wù)的多種多樣試劑盒，并采用集束式冷光源/單色器等新技術(shù)，吉大于愛民教授的團(tuán)隊(duì)推出高精度、高穩(wěn)定性、模塊化的便攜式儀器，配合樣品快速提取和富集技術(shù)，構(gòu)成能快速檢測與食品安全密切相關(guān)的40多種參數(shù)（如硝酸鹽、亞硝酸鹽、甲醛、吊白塊、味素，人造色素、無機(jī)砷、金屬鉛、劣質(zhì)奶、地溝油、泔水油……）的多參數(shù)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(rèn)識 國內(nèi)曾把酶抑制法和儀器*為速測技術(shù)。其實(shí)它早在1951年已由美國提出，1968年加拿大作了改進(jìn)，我國80年代也著手研發(fā)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(jī)磷和氨基甲酸酯二類農(nóng)藥，且對同類而不同種農(nóng)藥的抑制率差別很大，所以用統(tǒng)一的抑制率確定農(nóng)藥殘留是否超標(biāo)，必然會產(chǎn)生假陽性或假陰性的漏檢，可說是當(dāng)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(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象時，必須用標(biāo)準(zhǔn)方法復(fù)測、確證，陰性反應(yīng)也應(yīng)按比例抽樣，用可靠的方法復(fù)測和確證。對快速檢測方法的應(yīng)用，在《農(nóng)產(chǎn)量質(zhì)量安全法》第36條第二款有明確的界定。
我認(rèn)為食品安全快速篩查檢測技術(shù)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(shí)還有新技術(shù)待運(yùn)用，也會有更新的基理、技術(shù)、工藝、材料的出現(xiàn)和運(yùn)用，例如：納米材料將應(yīng)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(wěn)定性；又如具有高預(yù)定性、高識別性、高選擇性，高穩(wěn)定性的以分子印跡聚合物為核心的分子印跡技術(shù)，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(jìn)現(xiàn)有速測方法和儀器，這方面中國農(nóng)科院王靜研究員正在研發(fā)之中；再如將高靈敏度的化學(xué)發(fā)光法與高選擇性的免疫分析法，更深層次的結(jié)合，也有可能推出應(yīng)用于食品安全速測的簡便、高精度的化學(xué)發(fā)光免疫分析方法和儀器，這方面清華大學(xué)林金明教授正在探索中?？傊称钒踩焖俸Y查和檢測儀器將層出不窮！