淺析現(xiàn)代食品檢驗(yàn)中的化學(xué)生物技術(shù)

王秀菊

（青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海海東 810799）

作為全球性問(wèn)題，食品安全無(wú)論是在發(fā)達(dá)國(guó)家或是發(fā)展中國(guó)家都廣受關(guān)注。從領(lǐng)域上進(jìn)行區(qū)分，食品安全涉及領(lǐng)域較為多元化，可分為物理、化學(xué)和生物污染以及由其他危害或毒藥造成的食品污染。物理污染中，較常見(jiàn)的是與有害病原體密切接觸的糞便污染和缺陷異常，如來(lái)自環(huán)境的石頭沙塵、來(lái)自設(shè)備的金屬和玻璃微粒、處理后的人體指甲或去骨肉中的骨頭碎片等。化學(xué)污染包括天然毒素、農(nóng)藥殘留、食品添加劑及食品加工危害等。在3類常見(jiàn)食品安全污染中，化學(xué)污染最為棘手，因?yàn)闊o(wú)法在早期進(jìn)行識(shí)別，并且具有累積性以至于在后期造成嚴(yán)重的后果。有害化學(xué)物質(zhì)造成的食品安全污染無(wú)法通過(guò)抑制微生物污染風(fēng)險(xiǎn)的處理方法進(jìn)行有效消除。生物污染中，最常見(jiàn)的是細(xì)菌、真菌、病毒、原生動(dòng)物和寄生蟲(chóng)污染，其中各種病原體及其代謝毒素是主要污染源。鑒于食品安全污染的污染源廣泛，食品檢驗(yàn)也通常是化學(xué)和生物的技術(shù)融合[1-3]。

1 光譜成像技術(shù)

光譜成像技術(shù)作為一種新興技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品安全檢驗(yàn)中。運(yùn)用在食品檢驗(yàn)領(lǐng)域的高光譜成像技術(shù)包括紅外高光譜成像、熒光高光譜成像、拉曼高光譜成像及各種高光譜成像技術(shù)組合使用[4]。

振動(dòng)光譜是一種光學(xué)技術(shù)，它主要依賴于入射光與物質(zhì)分子之間的相互作用。不同的分子對(duì)不同波長(zhǎng)的光在光吸收或散射方面敏感，產(chǎn)生的光譜會(huì)記錄這些分子在相應(yīng)波長(zhǎng)上的信息。通過(guò)觀察光譜數(shù)據(jù)，可以檢測(cè)到產(chǎn)品內(nèi)部的物理、化學(xué)和生物學(xué)信息。當(dāng)樣品成分分布不均時(shí)，光譜數(shù)據(jù)不能反應(yīng)整個(gè)樣本的情況，只能檢測(cè)到一小部分。孫等[5]人在2008年提出的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)模仿人類視覺(jué)的原理，使用紅、綠、藍(lán)3個(gè)波段在可見(jiàn)范圍內(nèi)檢驗(yàn)物體的形狀、顏色、尺寸和質(zhì)地的物體特性。CUBERO等[6]和MAUER等[7]人在光譜學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域都進(jìn)行了在食品檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究。然而，這些技術(shù)都具有其自身的缺點(diǎn)。GOWEN等[8]人發(fā)現(xiàn)高光譜成像（HSI）作為振動(dòng)光譜和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的集成替代方案，可以從樣品中同時(shí)獲得光譜和空間信息。高光譜成像技術(shù)可以用于生成化學(xué)圖，顯示樣品中各項(xiàng)參數(shù)的分布。高光譜成像采集到豐富信息數(shù)據(jù)導(dǎo)致其數(shù)據(jù)處理困難，使這項(xiàng)技術(shù)難以在工業(yè)中在線應(yīng)用。楊等[9]人通過(guò)熒光高光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)生菜和菠菜，通過(guò)熒光高光譜成像技術(shù)使用基于峰移和肩曲線的分離算法檢驗(yàn)蘋(píng)果中是否含有物理污染。

2 便攜式原位智能檢驗(yàn)平臺(tái)

目前食品檢驗(yàn)由于缺乏快速、即時(shí)、易于使用和成本低的便攜式設(shè)備，導(dǎo)致難以滿足中間環(huán)節(jié)的安全檢測(cè)要求。劉等[10]人研究了一項(xiàng)快速且經(jīng)濟(jì)高效的基于智能手機(jī)的即時(shí)食品安全檢測(cè)方法，該研究方法采用適體結(jié)合的納米金粒子（AuNP）作為比色指示劑，連接到相機(jī)攝像頭的電池供電的光傳感附件和傳輸圖像捕獲的智能手機(jī)。開(kāi)發(fā)了一個(gè)用戶友好且易于使用的Android應(yīng)用程序，用于自動(dòng)數(shù)字圖像處理和結(jié)果報(bào)告。目前該技術(shù)已經(jīng)被用于檢驗(yàn)蜂蜜、牛奶和自來(lái)水中的鏈霉素（STR）等成分，保證檢驗(yàn)食品安全性。崔等[3]人研究了一種靈活的透明且獨(dú)立的Si納米線（SiNWP）作為表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）平臺(tái)，可在翹曲表面上以高靈敏度進(jìn)行原位化學(xué)傳感。SERS活動(dòng)源自三維互連納米線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及SiNWP中緊密分離的納米線之間的電磁耦合。通過(guò)用等離子體Au納米粒子官能化SiNWP可以提高SERS活性。雜種底物不僅顯示出優(yōu)異的SERS信號(hào)再現(xiàn)性和穩(wěn)定性，還保持了原始SiNWP的柔韌性和透明性。將金納米顆粒修飾的SiNWP直接包裹在檸檬表面上，以便原位鑒定和檢測(cè)農(nóng)藥殘留。研究表明，雜種底物具有出色的SERS活性和透明度，可檢測(cè)低至72 ng/cm的農(nóng)藥，遠(yuǎn)低于食品安全中允許的殘留量。郭等[11]人研究了用于食品質(zhì)量檢驗(yàn)和分級(jí)的智能相機(jī)使用Medjool紅外圖像，對(duì)4個(gè)級(jí)別的皮膚分層以進(jìn)行表面質(zhì)量分級(jí)，并且檢測(cè)形狀各異的牡蠣的灰度圖像組成的圖像，評(píng)估樣品形狀質(zhì)量。

3 微波成像技術(shù)食品檢驗(yàn)

在食品檢驗(yàn)領(lǐng)域，通常使用金屬探測(cè)器（MD）、X射線成像等技術(shù)（XRI）和近紅外成像（NIR）技術(shù)用于監(jiān)控食品質(zhì)量和安全檢驗(yàn)。MD只能檢測(cè)金屬物體，而XRI無(wú)法輕易識(shí)別低密度異物，如作為最常見(jiàn)的污染物類型的大多數(shù)塑料和薄玻璃等，可能對(duì)意外接觸到的操作員帶來(lái)造成損害。除此之外，NIR技術(shù)快速且安全，但受穿透長(zhǎng)度短和吸水能力強(qiáng)的限制。食品質(zhì)量安全檢驗(yàn)需要一項(xiàng)易于使用（避免需要專業(yè)技術(shù)人員團(tuán)隊(duì)）、非接觸式、對(duì)食物影響小的新技術(shù)。近來(lái)，太赫茲頻率的電磁輻射已經(jīng)被提議用于食品檢驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用中，被用于探測(cè)食品的表面缺陷和隱藏在食品中的可能污染物從而進(jìn)行食品的安全檢驗(yàn)。微波成像技術(shù)（MWI）利用差異材料的介電特性，食物和污染物之間介電特性的差異，以及有缺陷和未改變的物品之間的差異進(jìn)行食品檢驗(yàn)。與太赫茲輻射不同，微波可以穿透物體長(zhǎng)達(dá)幾厘米，適合檢驗(yàn)包裝食品，MWI可用于食品中異物污染物的在線檢驗(yàn)[12]。VáSQUEZ等[13]人利用MWI成功對(duì)玻璃罐中帶有污染物碎片的榛子-可可奶油進(jìn)行安全性檢驗(yàn)，MVI技術(shù)可用于工業(yè)生產(chǎn)線上的食品安全檢驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

污染是顧客投訴食品制造商的主要原因之一，也是食品安全領(lǐng)域應(yīng)該著重解決的問(wèn)題。食品檢驗(yàn)技術(shù)的研發(fā)有助于食品安全問(wèn)題的良好解決，現(xiàn)代食品檢驗(yàn)技術(shù)向著學(xué)科交叉的方向邁進(jìn)，涉及物理、化學(xué)和生物等技術(shù)的應(yīng)用，更加方便快捷，能推動(dòng)食品行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。