食品安全检测方法的研究进展

食品安全检测的研究进展 食品安全检测方法的研究进展 摘 要 食品安全问题不但严重影响了国民的饮食健康,而且阻碍了我国农产品和食品的出口贸易,有损于我国食品产业的国际信誉。只有加强基础性的食品安全研究,特别是快速检测的研究,才能适应国际新形势下的发展。本文从农药残留、兽药残留、重要有机污染物、转基因食品及生物性污染这六个方面对食品检测技术做了简要的介绍,并进行了讨论。 关键字:食品安全,检测,农药残留,转基因食品,基因芯片 目 录 摘 要 I 第1章 引言 1 第2章 食品安全监测主要技术 2 2.1 农药残留检测技术 2 2.2 兽药残留的检测技术 2 2.3 转基因食品的检测 3 2.4 生物性污染监测技术 3 第3章 食品安全检测新技术发展 4 3.1 分子印迹技术 4 3.2 生物传感器法 5 总结 6 第1章 引言 随着全球经济一体化进程的不断加快和国际食品贸易的逐年增长,食品安全问题已受到全球的广泛关注,成为继人口、资源、环境之后的第四大社会问题。食品中的有害污染物,包括化学性、生物性污染物等,已成为对食品的污染是的主要威胁。危及人类健康生命安全的重大食品安全事件屡屡发生、令人防不胜防。全世界每年有数百万人因为食物中含有有害微生物而致病或死亡。 在我国,每年近万人食物中毒。1999年,宁夏发生了沙门氏菌污染肉品引起的食物中毒,导致数千人发病;2001年在江苏、安徽等地暴发的肠出血性大肠杆菌0157:H7食物中毒,造成177人死亡,中毒人数超过2万人。另外,滥用兽药造成的食品源头污染也不容忽视。 第2章 食品安全监测主要技术 我国政府高度重视食品安全问题,“十一五”建议也明确提出:从解 决人民群众最关心的问题人手,解决食品安全等影响社会和谐发展的因素。不断发展和提高食品安全检测技术是开展国家食品安全监测、有效实施风险分析、执行食品安全、加强食品安全管理和进行市场监督的重要手段,是维护食品安全国际贸易利益、保障人民生命健康的基本工具,体现了一个国家的科技发展水平。 目前对于食品安全的检测方法有很多,诸如化学方法、色谱法、免疫法、传感器法以及生物检测方法等,这些方法都需要对样品进行预处理、去除干扰杂质、富集痕迹量待测目的组分。 2.1 农药残留检测技术 在农药残留方面,卫生部、农业部和国家质检总局都有相应的检验方法公布。此外,卫生部除了制定一系列农药残留限量(大约136种)和相应的123种农药检验方法外,还颁布了农药多残留检测方法(包括有机氯、有机磷、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类近50种农药)。国家质检总局也建立了一系列进出口商品检验行业的农药残留检验方法(如有机氯和多氯联苯20种、有机磷22种、氨基甲酸酯15种、拟除虫菊酯类15种AOAC方法等)。 国内由于对农药残留检测的研制起步较晚,我国农药残留检测工作还处于起步阶段,还缺乏多残留、系统的快速检测方法。很多残留检测技术研发还是借鉴国外的检测经验,检测试剂大多依赖于进口。国外农药残留的检测已从单个化合物的检测发展到目前可以同时检测几百种化合物的多残留系统分析,对检测仪器的精度、可靠性等方面要求也越来越高。 2.2 兽药残留的检测技术 随着集约化畜牧业的发展,兽药的作用范围也在扩大,有的药物如抗生素、磺胺药、激素等已广泛用于促进畜禽的生长、减少发病率和提高饲料利用率、促进同期发情。在饲料添加剂中,抗生素用量占有相当大的比重。兽药的广泛应用使畜牧业在增产的同时,也带来了兽药残留的问题。八十年代,欧美等国已开始建立了兽药残留检测体系,并制定了较为完善的兽药用量、休药期及有关法律法规。我国兽药残留检测体系尚不够完备,时常发生因畜产品中药物残留超标而被外国拒绝进口的事件,给我国农产品出口造成很大的经济损失。 “十五”期间,我国将重点加强兽药监察体系和兽药残留检测体系的建设。农业部每年投入1500万元用于兽药残留监控,发展了近50种单个兽药在饲料监控和动物源食品中残留的测定方法。国家质检总局每年也投入大量资金,针对出口和欧盟监控的需要,建立一些兽药残留的检测方法。但对于某些禁用兽药,其分析方法的灵敏度尚不能满足需要,或大量监控的成本难以承受。 2.3 转基因食品的检测 基因芯片技术是20世纪90年代兴起的前沿性生物技术,该技术具有快速、高效、大规模、高容量、高并行性等特点,其研究结果具有高度的特异性、灵敏性和重复性,为生命科学、医学等领域的研究提供了一个强有力的工具。 转基因食品检测方法主要有:核酸检测方法,它包括了聚合酶链式反应PCR、连接酶链式反应LCR、指纹图谱、探针杂交法等;蛋白质检测方法,包括蛋白质单向电泳、蛋白质双向电泳、酶活性检测方法。 目前,两种最常见的检测方法是聚合酶链式反应(PCR)法和免疫分析法。PCR法是通过检测转基因的DNA序列,可定量检测食品中转基因成分含量,但费用昂贵、时间长。免疫分析法是通过测量转基因所表达的蛋白质水平,其中酶联免 疫法ELISA试剂盒优先应用于特异的转基因食品成分。据报道,国外已研制出一种快速测试纸片,可用于食品中是否含有某些特定的转基因成分的快速定性。其他检测技术还有凝胶电泳、测序仪等。但是目前尚无国际认同的标准和方法来测定食品中转基因成分的水平。国外生产转基因食品检测试剂盒的商家有美国恩沃劳格公司。 2.4 生物性污染监测技术 传统微生物检验法的最大弱点是慢,难以适应诊断与治疗。近代,以PCR为代表的分子生物学技术的发展及自动化仪器的应用已明显加快了微生物检验的速度。经常采用的快速检测方法是应用单克隆抗体结合各种形式的放射免疫分析(RIA)、酶免疫分析(EIA)、荧光免疫分析(FIA)、时间分辨荧光免疫分析(TrFIA)、化学发光免疫分析(CIA)、生物发光免疫分析(BIA)等。市场的检测试剂采用的方法主要有金标法、FLISA定量、Weston、APT荧光检测仪等。 第3章 食品安全检测新技术发展 针对样品成分复杂、大规模检测的情况,上述传统方法不适合实际现场检测的需要。需要大型的昂贵的仪器和专门技术人员,而且有些方法的重现性不好或样品制备周期长等问题。 比如食品中致病微生物的方法主要以传统的分离鉴定方法为主,需要在检测前对每个检验项目进行前增菌、选择性增菌,而且还要经过分离、筛选、生化鉴定和血清学鉴定等步骤,一般需要5-10天甚至更长时间才能出具,虽然具有特异性好、直观、费用低等优点。但是,该方法操作繁琐、耗时长、效率低, 已经越来越不适应目前食源性微生物检测的需要:在国内外还有其他的常见食品微生物检测方法,如代谢产物和菌体成分检测法,生化分析系统法,免疫检测分析系统法,核酸检验方法等等。但是同样存在可检测的细菌种类少,需要对菌株进行分离纯化,检测通量低,耗材和仪器依赖进口,检测成本高。此外,在兽药、农药残留检测等化学性污染我检测方面,主要还是依赖于大型仪器如质谱、色谱等分析技术,这些分析方法除了需要高昂的设备采购费用外,还需要专门的技术人员进行操作,检测通量低,而且需要消耗大量的有机试剂,适合于确证方法,不适合进行大量样本的筛查。而作为较为常用的筛查手段,所需设备较为简单,但是其繁琐而低通量的样品前处理方法,以及仅能针对多样本单指标进行分析,仍然不能很好的用于大量样本的高通量检测。因此,迫切需要一种能够同时实现样本前处理高通量和后续检测高通量于一体的快速分析技术,以满足当今多污染物、多残留分析的迫切需求。 在此背景下,新的检测技术或样品预处理方法被积极的开发出来。分子印迹技术 Molecular imprinting technology, MIT 和生物传感器法就是其中的两项技术。 3.1 分子印迹技术 分子印迹技术来源于免疫学的发展,早在 20 世纪 40 年代,著名的诺贝尔奖获得者 Pauling就提出了以抗原为模板来合成抗体的理论,尽管这一设想后来被证明是不可行的,但却大大启发了广大科研工作者。 分子印迹聚合物是按照模板分子定做的,可专一地识别印迹分子,可以与天然的生物分子识别系统,如酶与底物、抗原与抗体、受体与激素相比拟,具有抗恶劣环境、稳定性高、使用寿命长的优点,根据不同的目的制备不同的分子印迹 聚合物,可以满足在食品安全领域如在兽药检测方面,农药残留方面等各种不同的需要。 经过几年的发展,分子印迹技术得到了进一步的认识,并且在食品安全检测的各个领域有了一些初步的应用,特别是在固相萃取、膜分离、传感技术和免疫分析领域,但是目前能用于分子印迹技术的大多是小分子,而有关大分子如蛋白、核酸、多糖等,拓宽应用领域,促进其他分析技术与分子印迹技术的有机结合,发展快速方便检测方法,应用于现场实时检测,这也是分子印迹技术的今后研究和发展方向。随着生物技术、电子技术、合成手段和信息技术的发展,分子印迹聚合技术日臻完善,必将在食品安全检测中发挥更大的作用。 3.2 生物传感器法 随着国际食品贸易不断增长,各国都制定了严格的食品安全技术法规和标准,对进出口食品的安全提出了越来越高的要求。自上世纪 80 年代以来,食品安全检测方面不断有新方法、新技术涌现,以满足现场快速检测样品量的迅速增加,对分析的灵敏度、特异性和快捷性提出了更苛刻的要求。 生物传感器法就是其中日渐成熟的一种,生物传感器具有体积小、成本低、灵敏度高、选择性、抗干扰能力强及响应快等优点。近年来,随生物技术的日臻完善,微电子学技术的迅速发展以及实际应用领域的迫切要求,作为一种多学科交叉的高技术,作为一种强有力的分析工具,目前已被应用于临床诊断、环境分析、食品检测应用。尤其是在食品安全检测中,直接使用生物传感器,简便快捷,结果准确,并且适用于现场在线检测。 生物传感器实际上是一种利用生物因子或生物学原理来检测或计量化合 物的装置,它是利用生物活性物质如抗体、纯化的酶、免疫系统、组织、细胞器或完整细胞作识别元件,配以适当的物理或化学信号转换器,所构成的分析工具。 使用生物传感器检测样品一般不需要预处理,也不需另加其它试剂 样品中被测组分的分离和检测可以同时完成;可以实现连续在线监测,容易实现自动化测量;响应快,样品用量少,并且可反复多次使用;不要求样品的清晰度;此外,传感器连同测定仪的成本远低于大型分析仪器,便于推广普及。生物传感器的检测专一、灵敏、快速、简易等特点,使其便于在食品安全检测中使用,既可以被市民简单地应用于日常的食品购买中,又可以被生产者和检测部门特别食品进出口部门,应用于大规模的食品检测中。 总结 怎样才能杜绝有毒的违法食品流入市场?常抓不懈的工作应该是检测。实际上,并非只有中国存在食品安全问题,食品安全是个全球性的问题,不过一些发达国家利用先进的检测技术将可能出现的食品危机降到最低。目前,日本仅对大米检测的有害物就达200多项,美国食品药品监督局的多残留检测方法可同时检测食品中360多种农药残留,德国方法可检测325种,加拿大的方法也可检测251种。而我国最新研制的仪器,却只能检测180种农药残留。 食品质量安全涉及到食品准入、监管检测、召回等方面的问题,工商执法部门是食品流通领域最后一道关的“守门员”,守好这道防线有着重要的意义。保障食品安全的新技术和新设备则使检测手段更为有力。 目前对于食品安全的检测方法有很多,诸如化学方法、色谱法、免疫法、传感器法以及生物检测方法等。这些方法都需要对样品进行预处理,去除干扰杂 质,富集痕迹量待测目的组分。针对样品成分复杂、大规模检测的情况,上述方法不适合实际现场检测的需要,需要大型的昂贵的仪器和专门技术人员,而且有些方法的重现性不好或样品制备周期长等问题,在此背景下,新的检测技术或样品预处理方法被积极的开发出来。参考文献 史贤明.食品安全与卫生学[M].北京:中国农业出版社,2008 王有福,闫超杰,姚佳,等.食品安全检测标准样品的现状分析[J].食品科学, 2009, 28 8: 546-548 邓瑛,涂晓明.食品中农药和兽药残留检测技术现状[J].首都公共卫生, 2009, 1 4: 166-168 刘焕彬,陈小泉.纳米科学与技术导论[M].北京:化学工业出版社, 2008 曾晓雄.纳米技术在食品工业中的应用研究进展[J].湖南农业大学学报, 2009, 33 1: 90-95 刘彩云,周围,毕阳等.纳米技术在食品工业中的应用 顾鸣,韩伟,关嵘,等.常见食源性致病菌基因芯片鉴定技术[J].中国卫生检验杂志,2005,1511:1309-1312. 靳连群,李君文,王升启,等.基因芯片技术检测环境中常见致病菌的初步研究[J].中华微生物学和免疫学杂志, 2008, 231:74-78. 许牡丹,毛跟年.食品安全性与分析检测[M].北京:化学工业出版社,2007.126-129. 周琦,赖平安.基因芯片技术快速检测SARS病毒[J].检验检疫科学,2008,135:33-36. 李健,熊炜,陈沁,等.7种动物冠状病毒基因芯片同步监测的研究[J].中国 兽医科学,209,377:557-562.