1.3　開展食品安全快速檢測與預警的意義

1.3.1　食品安全快速檢測技術

食品質量安全檢測能力是左右一個國家（地區）食品質量安全工作水平的關鍵。為此，各國的食品質量安全控制系統無不把發展檢測技術和方法置于優先地位。總體來看，目前，發達國家的食品質量安全檢測技術日益呈現出快速、高通量、痕量的發展趨勢。例如國際上特別是美國、歐盟等通行的做法是，按一定的規范對受檢產品取樣進行快速檢驗，這種快速篩選的方法包括酶聯免疫法、放射免疫法、受體傳感器法、金（熒光素）標記法、cDNA標記探針法等，一般是在非實驗室的條件下在現場對樣品進行篩檢。如果檢驗結果為陽性，受檢食品就不允許上市。快速檢測方法有以下幾個方面的特點：第一，靈敏度高，可達到十萬億分之一，甚至更低；第二，方法的特異性高，假陽性相對較低；第三，適用范圍較寬，可測定各類食品；第四，檢測的費用低。在農、獸藥殘留和生物毒素快速篩檢的試劑盒方面，國外已有不少產品。當需要確切知道所檢測項目的確實存在和定量結果時，把樣品送到實驗室內，用大型精密儀器（甚至超精密儀器），進行進一步的確證和定量分析。

快速檢測沒有經典的定義，而是一種約定俗成的概念。即在短時間內，如幾分鐘、十幾分鐘，采用不同方式方法檢測出被檢物質是否處于正常狀態，檢測得到的結果是否符合標準規定值，被檢物質本身是不是有毒有害物質，由此而發生的操作行為稱之為快速檢測。快速檢測沒有明確的時間限制。理化快速檢驗方法：包括樣品制備在內，能夠在2h以內出具檢測結果，即可視為實驗室快速檢測方法。如果方法能夠應用于現場，在30min內出具檢測結果，即可視為現場快速檢測方法。如果能夠在十幾分鐘甚至幾分鐘內得到檢測結果，可視其為比較理想的現場快速檢測方法。微生物快速檢驗方法：與傳統檢驗方法相比，能夠大幅度縮短檢測時間，其檢測結果基本相同或相近的方法，可視為快速檢測方法（王晶等，2002）。

快速檢測技術一般具有如下突出特點：①實驗過程簡單，速度快，對操作人員要求低；②樣品不經前處理或經簡單前處理或采用高效快速的樣品前處理即可進行檢測，試劑用量少，“綠色”，成本低；③方法準確，靈敏度高，能滿足相關規定限量檢測需要；④選擇性或特異性好，有些方法能實現高通量或類目標物同時檢測；⑤便攜或小型化，有些方法可實現自動化（王靜等，2014）。

現階段我國農業生產仍以小農戶分散經營方式為主，食品生產主體90％以上是微小企業，大型分析儀器難以滿足田間地頭、生產基地、超市、批發市場、進出口岸的快速檢測要求，因此發展低成本、便攜的快速檢測技術及產品在我國具有特殊的意義。第一，快速檢測是食品安全監管人員的有力工具。在日常衛生監督過程中，除感官檢測外，采用現場快速檢測方法，及時發現可疑問題，迅速采取相應措施，這對提高監督工作效率和力度，保障食品安全有著重要的意義。第二，快速檢測是實驗室常規檢測的有益補充。為了保障食品安全，需要檢測的產品、半成品以及生產環節有很多，一一采集樣品送實驗室檢測是不現實的。采用快速檢測，可使食品安全預警前移，可以擴大食品安全控制范圍。對有問題的樣品必要時送實驗室進一步檢測，既提高了監督監測效率，又能提出有針對性的檢測項目，達到現場檢測與實驗室檢測的有益互補。第三，快速檢測是大型活動衛生保障與應急事件處理的有效措施。在大型活動衛生保障中，為了防止發生群發性食物中毒；在應急事件處理中，對于快速篩查食物中毒可疑因子，快速檢測方法具有其特殊的作用。第四，快速檢測適應中國國情。中國近30年來經濟快速發展，社會處于轉型時期，而且還會持續相當長的一段時期。在這種迅猛的商品經濟運行中，食品安全也出現了一些問題，如農藥、鼠藥、甲醇、亞硝酸鹽等群發性食物中毒，甲醛、吊白塊、注水肉、瘦肉精、三聚氰胺等事件的發生等。中國在提高食品安全整體水平方面仍有很長的路要走，快速檢測將會在其中起到積極有效的作用。

依據不同檢測技術所基于的原理不同，食品安全快速檢測技術可以分為以下幾類：

（1）基于光學分析的快速檢測技術

①基于化學比色或可見光分光光度法的快速檢測技術　化學比色法和可見光分光光度法是食品安全快速檢測中最常用的經典方法，是利用能夠迅速產生可見顏色變化的化學反應來檢測待測物質的方法，可通過肉眼比色、比色卡、試劑盒、試紙條、可見光分光光度計等實現定性或定量，與一般儀器方法相比，具有簡單、快速、結果直觀、高通量、儀器易小型化等突出特點（高志賢，2009）。這類方法適用于所有可產生顏色反應的待測物，但一般只能進行常量或微量檢測，難以承擔痕量分析的任務。目前，已有一系列針對不同檢測目標的方法和產品。

②基于熒光分子光譜的快速檢測技術　一些具有平面或剛性結構的分子，其存在π-π共軛結構，當此類分子受到光能量激發后會發出熒光，產生熒光光譜。當體系共軛度增加時，熒光強度隨之增加，熒光光譜改變。如存在—OH、—NH₂、—OR、—NR₂等給電子取代基時，熒光強度增加，存在—COOH、—CHO、—NO₂、等吸電子基團時，熒光減弱。熒光光譜與其他吸收光譜比較，靈敏度高幾個數量級，且選擇性更好，因此熒光光譜更能滿足痕量分析的需要。缺點是不是所有物質都會發出熒光，自身能發出熒光的物質及能形成熒光測量體系的物質相對較少，雖通過化學衍生可使部分待測目標物產生熒光，但增加了難度，應用受到限制。食品中的部分危害因子具有芳香環或雜環結構，能夠產生熒光，可利用其熒光光譜或熒光猝滅實現定性或定量分析（許金鉤等，2006）。目前，已有一些基于熒光分子光譜技術原理的快速檢測方法和儀器得以應用和開發。

③基于太赫茲輻射的快速檢測技術　太赫茲（THz）輻射介于遠紅外與微波區之間，頻率范圍在0.1～10THz（1THz相當于33.3cm^-1，4.14meV，波長300μm），對應著物質分子間的弱相互作用，如氫鍵、范德華力、偶極子的振轉躍遷和晶體中晶格的低頻振動等。有機分子特別是大多數有機極性分子對太赫茲（THz）波段的輻射具有強烈的吸收和色散作用，形成物質的“指紋圖譜”，因此可以借助太赫茲光譜對物質內部的結構分子組成進行分析研究（沈飛等，2009）。目前，已經在全世界范圍內形成了一個太赫茲技術研究高潮，我國也高度重視，投入重金支持太赫茲技術的研究，寬譜太赫茲時域光譜儀、便攜式太赫茲時域光譜儀已成功研制，商品化儀器上市指日可待。目前，太赫茲應用于吡蟲啉、代森錳鋅、乙酰甲胺磷、致病菌、病毒DNA等食品危害因子檢測已有多篇報道（王靜等，2014；侯艷等，2014；顏志剛，2008）。

④表面增強拉曼光譜檢測技術　拉曼光譜（Raman spectroscopy）分析技術是以拉曼效應為基礎建立起來的分子結構表征技術，可直接反映待測物中化學分子鍵的振動模式信息，進而可以了解分子的構成及構象信息。表面增強拉曼檢測具有重現性良好、速度快、靈敏、成本低、儀器輕便、設備操作和前處理簡單等優點，因而此技術非常適用于食品安全中微痕量危害因子的現場、快速檢測。我國已有關于采用表面增強激光拉曼光譜檢測蔬菜中有機磷農藥、養殖用水中孔雀石綠、辣椒粉中蘇丹紅Ⅰ號、味精中硫化鈉、乳粉中三聚氰胺、尿樣中的β-受體激動劑等農藥及違禁添加物的報道。商品化的便攜式激光拉曼光譜儀已用于三聚氰胺、孔雀石綠、結晶紫等違禁添加劑的快速檢測（郭沫然，2014；陳斌等，2011）。

（2）基于免疫學的快速檢測技術

①基于酶聯免疫的檢測技術　免疫分析是利用抗原與抗體的特異性結合特性來實現目標物檢測的方法，該方法特異性好，但靈敏度不能滿足痕量檢測的要求，故發展了標記的免疫分析技術。目前，標記免疫分析技術主要包括酶聯免疫吸附（ELISA）、放射免疫、熒光免疫、膠體金免疫色譜、化學發光免疫分析。其中酶聯免疫吸附分析技術是目前食品安全快速檢測的主流技術。此方法誕生于20世紀70年代，具有特異性好、靈敏度高、操作簡單、所需儀器設備價格較低等優點，特別適合大量樣本的篩查。它是以辣根過氧化物酶等標記物標記抗原或抗體。借助抗原-抗體的特異性結合作用和酶對底物的催化顯色反應，根據顏色反應的深淺實現對待測目標物的快速檢測。由于酶的催化效率高，故可迅速而高倍數地放大反應效果，大大提高了靈敏度（水小溪等，2008）。目前，國內外有近百種商品化的食品安全ELISA試劑盒，基本能滿足獸藥、毒素、違禁添加物的快速檢測需要。

②基于膠體金試紙條的檢測技術　膠體金試紙條是以膠體金為顯色標記物，借助抗原-抗體間的特異性免疫結合作用和色譜原理建立的一種快速檢測方法。膠體金是一種含有特定大小（20～100nm）的金顆粒穩定膠體溶液，它是由氯金酸的水溶液在檸檬酸三鈉等還原劑的作用下聚合而成，并由于靜電作用成為膠體狀態。由于膠體金顆粒具有高電子密度，且顆粒聚集達到一定密度時出現肉眼可見的紅色斑點，因而可以與帶正電的蛋白質（抗原或抗體）發生靜電吸附，作為免疫色譜試驗的指示物。當樣品溶液在色譜條上借助毛細管作用泳動時，待測目標物與色譜材料上的抗體發生高特異、高親和性的免疫反應，形成的抗原-抗體復合物被富集或截留在檢測帶上與膠體金結合，幾分鐘內便可得到直觀的檢測結果。此方法與ELISA法相比，省去了煩瑣的加樣、洗滌等步驟，在色譜過程中具有對樣品凈化的效果，且操作簡便、檢測時間短、分析結果清楚、易于判斷，無需儀器或只需簡單儀器，非常適合于食品安全的現場快速檢測。

③基于適配體的快速檢測技術　核酸適配體（aptamer）是利用體外篩選技術——指數富集的配體系統進化技術（systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX），從核酸文庫中得到DNA或RNA寡核苷酸片段，此片段具有類似抗體的特異性識別能力，但其特異性和結構穩定性要大大高于一般的免疫球蛋白形成的抗體，也被稱為“新一代抗體”（李一林等，2009）。目前已有利用核酸適配體技術檢測糧油產品中赭曲霉毒素等真菌毒素、食品中青霉素等抗生素的研究報道，但距商品化仍有一段距離（Zhang等，2013）。

（3）基于電化學的快速檢測技術　電化學傳感器檢測技術是基于指示電極敏感膜表面發生電化學反應，將化學信號轉化成電信號，實現目標物快速檢測的技術。敏感膜由酶、抗體、細胞、核酸、仿生材料等構成的傳感器也稱為電化學生物傳感器。電化學傳感器因具有便攜、快速、成本低、高選擇性和可進行多目標分析等特點，在現場快速檢測領域有著廣闊的應用前景，特別是隨著納米材料和抗體制備技術的發展，新型電化學傳感器的靈敏檢驗檢測度和特異性大大提高。不足之處是一些識別元件的長期穩定性、可靠性、一致性方面存在問題。

（4）基于分子生物學手段的快速檢測技術

①基于PCR的快速檢測技術　聚合酶鏈反應（polymerase chain reaction，PCR）是利用DNA在高溫條件下變性成為單鏈模板，進一步加入與單鏈模板兩端序列互補的寡核苷酸片段作為引物，低溫時引物與單鏈模板按堿基互補配對，再調溫度至DNA聚合酶最適反應溫度，在4種dNTPs底物存在的情況下，DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖（5′→3′）的方向合成互補鏈。新合成的DNA雙鏈又可作為擴增的模板，重復上述反應。經過幾十次循環，模板DNA序列擴增近百萬倍。

近年來，PCR已衍生出許多種類，常用的有反轉錄PCR、實時熒光定量PCR、隨機引物PCR等。目前，我國已有PCR儀器的研發和生產能力，配套的核心試劑生產技術也日趨成熟。PCR技術已成為致病微生物定量、轉基因食品判定、畜禽產品真偽及摻假鑒別、農產品溯源和品種鑒定的重要手段（劉燕艷，2014；余倩等，2014；王鵬飛，2014）。

②基于PCR-ELISA的快速檢測技術　PCR-ELISA是PCR與酶聯免疫吸附（ELISA）技術相結合的檢測方法。首先通過生物素-親和素的交聯作用，將3’端標記有生物素的捕獲探針固定在鏈霉素親和包被的微孔板上，然后通過生物素、地高辛、熒光素酶等標記的引物給PCR產物加上抗原標記。將擴增產物與捕獲探針雜交，靶序列被捕獲，再向微孔中加入酶標抗體，抗體與靶序列上的抗原結合，最后加入底物顯色，測定相應波長的吸光度值。加入內標，做出標準曲線后，可實現定量檢測。該法簡便經濟，特異性、靈敏性均較高，特別適宜大量樣品的篩查。

③基因芯片快速檢測技術　基因芯片是將許多特定的寡核苷酸片段或基因片段作為探針，有規律地排列固定于支持物上形成的DNA分子陣列。其工作原理是根據堿基配對的原理來檢測樣品的基因，也就是利用已知序列的核酸對未知序列的核酸序列進行雜交檢測。DNA探針技術就屬于點陣型基因芯片，是在玻璃或塑料、硅基片上制備已知堿基對序列的單鏈DNA分子。DNA探針技術目前已經應用于食品中致病菌檢驗及轉基因食品檢測。實驗室基因芯片是通過像制作集成電路那樣的微縮技術將樣品制備、定性定量分析等過程集于芯片上，使分析過程微型化、連續化，可以使生物學分析速度大大加快。

1.3.2　食品安全預警技術

食品安全預警是指專門針對食品安全狀況進行的“預先告警”，是對食品可能產生的影響人的身體健康或影響國家和地區、企業等進行決策時的預先警示，并在發生情況時能夠實時有效控制（羅艷，2010）。其目的主要是通過對食品安全隱患的監測、追蹤、量化分析、信息通報預報等，將食品安全風險在萌芽狀態時就掌握其動態并進行準確的預警提示，及時采取控制措施，主動預防解決食品安全問題，最大限度地降低損失（錢敏，2011）。

食品安全預警系統按照功能特性構建為信息源系統、分析評估系統和預警應對系統。其中，信息源系統、分析評估系統和預警應對系統是食品安全預警系統的子系統，系統和子系統都是具有相對清晰邊界的研究范疇。系統之間的信息流表達了各子系統之間的關系，系統的輸入與輸出表達了系統與外界的聯系。其中的預警應對系統劃分為兩個子系統后，常規性監測、預報和糾偏調整功能由預警子系統完成，突發食品安全事件的緊急應對功能由快速應對子系統實現。由此，預警應對系統完成對食品安全的風險預警和危機控制功能。

一個快速的食品安全預警系統對促進食品的質量安全具有有益的作用。然而，食品從生產到消費全過程漫長復雜，現有的一些預警系統各有其不同的目標和范圍，信息覆蓋面有限，綜合利用非常困難。如何使預警系統覆蓋到食品鏈的全過程，實現預警的系統性和連貫性，這是食品安全預警的一個難點。對于食品安全突發事件的預警需要有準確、及時的食品安全數據信息，才能夠對食品安全情況做出判斷，盡早進行決策，以便消除或減少食品安全問題發生的概率。因此，現實的食品安全問題迫使我國盡快建立全面的食品安全預警系統。食品安全預警系統不僅保證食品本身安全，還促進食品安全監管工作，同時促進和諧社會的發展。食品安全預警系統的運行保證了食品的安全，保護消費者免受傷害。食品安全預警系統為食品安全監管工作提供了準則，一定程度上保證了食品安全監管工作的良好實施。

近年，隨著人們對食品安全問題的日益重視，國外關于食品預警的理論和實踐都在不斷地發展和完善，國外的食品安全預警的研究來源于危機預警，發展于社會、生態環境和經濟預警。相關學者借鑒危機預警指標設計、分析方法等理論和經驗，展開對食品安全預警方面的深入研究。國外尤其是發達國家對食品的市場準入、食品安全的相關認證、食品追溯和召回相關的監管措施比較完善和健全，食品安全預警系統健全。1975年聯合國糧食及農業組織（FAO）建立了“全球食物和農業信息及預警系統”，利用此系統的信息和監測，了解各地區各時段的糧食缺口、需求和平衡狀況、人口的健康和營養狀況并分階段報告各地區食品情況（Chinmoy等，2012）。世界衛生組織（WHO）于2004年創建了國際食品安全網絡（INFOSAN），該網絡目的是為了改善國家和國際層面的食品安全主管部分之間的合作。該網絡將對國際上各國食品安全主管部門間進行日常食品安全信息交換起重要作用，同時為食品安全緊急事件發生時迅速獲取相關信息提供載體（晏紹慶等，2007）。2002年，鑒于歐盟嚴峻的食品安全形勢，歐盟發布了178/2002號食品安全基本法，并據此建立了歐盟食品和飼料快速預警系統（RASFF）。歐盟建立食品和飼料快速預警系統的目的是為歐盟各成員食品安全主管機構提供有效的途徑，交換有關信息，并及時采取措施確保食品安全（戚亞梅，2005）。

由于我國的食品安全采用分段監管的模式，原衛生部、農業部和質檢總局分別建立了側重點不同的食品安全監測和安全預警系統。原衛生部參照全球環境監測規劃/食品污染監測與評估計劃（GEMS/FOOD），開展了食品污染物和食源性疾病監測工作。分別在17個省和22個省設立食品污染物和食源性疾病致病因素監測點，對消費量較大的60余種食品、常見的79種化學污染物和致病菌進行常規監測，初步摸清了我國食品中重要污染物的污染水平及動態變化趨勢。衛生部還根據監測發現的問題發布了蓖麻籽、霉變甘蔗、河豚、生食水產品、毒蘑菇等十余項食品安全預警信息。農業部也建立了農產品質量安全例行監測制度，對全國大中城市的蔬菜、畜產品、水產品質量安全狀況實行從生產基地到市場環節的定期監督檢測，并根據監測結果定期發布農產品質量安全信息。目前，全國大部分省（區、市）也已開展省級例行監測工作。質檢總局建立了全國食品安全風險快速預警與快速反應系統，已經實現了對17個國家食品質檢中心日常檢驗檢測數據和22個省（區、市）監督抽查數據的動態采集，每月收集有效數據2萬余條，初步實現了食品安全問題的早發現、早預警、早控制和早處理（晏紹慶等，2007）。

我國食品安全危機事件頻發的根本原因主要有兩點，首先是預警機制的缺乏，使許多可以預防的事件不斷積累和發展，最終成為危機事件；其次是有關食品安全的信息統一管理機制還沒有形成，雖然各部門有一些監測和檢測機構，做了大量監測和檢測工作，但食品安全信息沒能形成跨部門的統一收集分析體系，沒有統一機構協調食品安全相關信息的通報、預報和處置，政府主管部門對潛伏的危機信息掌握不及時、不全面，導致在危機醞釀階段政府監管部門無能為力。因此，構建完善而高效的食品安全預警機制，對預防食品安全危機事件的發生和發展至關重要。