近年来,三聚氰胺事件、瘦肉精事件以及层出不穷的地沟油事件,不断挑战着社会大众的底线,食品安全问题也逐渐得到了更多人的关注。因此,食品检测成为保障食品安全的一道坚实防线,受到了政府部门的高度重视。

　　近年来,快速检测技术及仪器从20世纪80年代最早的纸片发展到当今的便携式仪器,从几个项目的检测发展到现在的几百个项目的检测,成果可观。

　　我国快速检测仪器主要是应对食品安全监管、室内空气和饮用水安全的检测,国外的快速检测仪器主要检测炸药、毒品和一些危险品。食品安全快速检测是指包括前处理在内,可以在短时间内取得检测结果,称之为快速检测。快速检测仪器因其应用目的、要求和场合的不同,分为实验室快速检测、现场快速检测和在线快速检测三大类仪器。国外在此方面起步比较早,发展比较快,许多产品较成熟,且部分已商品化。在我国,近年来也涌现出一批科研院所及厂家研发和生产快速检测仪器。

　　实验室快速检测仪器

　　实验室快速检测是指利用一切可以利用的实验室仪器设备快速定性和定量。理化方法一般在2 h内能够出结果的即可视为快速检测。微生物快速检测与常规检测相比,能够减少1/2或1/3的时间,且有判断性意义的结果即可视为快速检测。酶联免疫法一般能够在3~4 h得出结果,也算是快速检测。实验室的快速检测严格按照标准操作规范开展检验,着重于挖掘现有设备潜力、更新仪器设备以及改变样品前处理的方式,实现快速筛查的目的,故其有别于实验室常规检测。高效的前处理方法是快速分析检测的关键,传统的样品前处理方法有液-液萃取、索氏提取、蒸馏、离心、沉淀分离和离子交换等,这些方法都比较费时、费力而且不易达到自动化操作。近年来,一些新型的样品前处理技术如固相萃取、磁性固相萃取、固相微萃取、聚合物整体柱微萃取等得到了迅速发展,这些前处理技术能够满足快速、高选择性、样品使用量少、试剂消耗少、自动化程度高和环境友好的要求,与气相色谱及其联用、液相色谱及其联用、质谱等实验室仪器相结合,达到了快速检测食品中农药残留、食品添加剂、兽药残留、重金属等项目的目的。如毛细管电泳仪以其样品处理简单、多组分同时测定、快速、自动化及越来越低的检出限,被广泛应用在食品农药兽药残留、非法添加剂、生物毒素等方面的检测。

　　另外,实验室快速检测仪器—PCR(polymerase chain-reaction,聚合酶链式反应)仪及实时荧光定量PCR仪由于从样品前处理到PCR扩增及得到实验结果24 h内完成,具有简便、快速、敏感性高、特异性强和对标本的纯度要求低的优点,现已被广泛应用于微生物检测等领域。自从1996年美国ABI公司推出了将扩增和检测融为一体的实时荧光定量PCR仪后,很多公司如德国的Eppendorf、瑞士的ROCHE和美国的MJ等都先后推出了款式不同的定量PCR仪。实验室快速检测仪器还有一类是不需要前处理的,如近红外光谱仪、拉曼光谱仪和核磁共振谱仪,由于其无损、快速的特点与优势,仪器制造厂商将其开发为便携式仪器,已经逐渐从实验室走向现场检测。

　  现场快速检测仪器

　　现场快速检测仪器是利用检测现场一切可以利用的手段快速定性与半定量。现场快速检测是食品安全监管人员的有力工具,实现大量样品的快速筛查,成为实验室常规检测的排头兵。

　　农药残留的快速检测仪器

　　农药残留快速检测方法主要包括酶抑制法(enzyme inhibition method, EM)、免疫分析法、生物传感器和表面增强拉曼光谱法等,基于这些方法现已涌现出多种农药残留快速检测仪器。

　　基于酶抑制法的农药残留快速检测仪在筛查和检测果蔬农产品农药残留中正发挥着重要的作用。近年来,农药残留快速检测仪器产业发展迅猛,长春吉大·小天鹅、天迈生物科技、厦门欧达、北京东西等仪器厂家先后研制出40余种具备农药残留快速检测功能的快速检测仪器。尽管酶抑制法农药残留快速检测技术的应用受到一定局限,但基于酶抑制原理的速测卡和速测仪现已广泛应用在我国快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的现场,成为农药残留快速检测的主流技术。

　　酶联免疫吸附测定法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)试剂盒是基于免疫分析法开发的产品,在农药残留快速检测中得到广泛的应用。近些年,我国对酶联免疫吸附测定法开展了大量研究,也涌现出一批ELISA试剂盒及配套仪器的生产厂家,有北京勤邦、江莱生物、北京陆桥、基因美、普析通用、维德维康、智云达等企业,他们已能生产出性能与进口试剂盒相近,品种更多且价格便宜的产品。在ELISA试剂盒的研发中,制备特异性的抗体至关重要,因非特异性的抗体会造成检测结果的假阳性。

　　生物传感器是基于对生物物质敏感并将其浓度转化为电信号、光信号等信息来进行检测的仪器,它具有高灵敏、高识别、微型化和集成化等优点,成为当前食品安全快速检测领域研究的热点。生物传感器应用范围较广,大多应用于检测农药残留和兽药残留,其中,酶生物传感器和免疫生物传感器主要应用在农药残留快速检测中。如我国中科院研究生院应化所的课题小组采用乙酰胆碱酯酶生物传感器为电极与单片机结合成功研制了在常温下进行快速测定的掌上型有机磷农药残留检测仪,并能在l0-7 mg/mL时即报警。

　　便携式拉曼光谱仪是利用表面增强拉曼光谱技术来完成食品中农兽药残留、非法添加物等的快速检测,并可以进行定量分析,同时由于检测方法简便快速、检测费用低、检测系统便携,便于在现场使用。目前,市场上的拉曼光谱仪大多是便携式的拉曼光谱仪,我国重点生产企业有烟台富耐立仪器、杭州合众环境、苏州欧普图斯、北京盈安科技、苏州佐藤精密仪器等。部分高校也自主研制了用于科学研究及教学的便携式拉曼光谱仪,如浙江大学研制了一台RS-1便携式拉曼光谱仪,并提出了光谱预处理改进算法;苏州大学利用全息带阻滤光片和凹面光栅组装了一台新型便携式拉曼光谱仪,有效过滤了瑞利散射光,具有结构简单、杂散光少、降低成本等优势。

　　兽药残留的快速检测仪器

　　兽药残留快速检测仪器有酶标仪、胶体金读数仪等,此类仪器采用免疫学原理,可快速检测各类食品中的激素兴奋剂类残留、抗生素类残留、呋喃类残留、磺胺类残留和真菌毒素类等项目。

　　酶标仪与酶联免疫试剂盒配套使用,采用酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)进行检测,进口的酶标仪有美国biorad的imak酶标仪、美国biotek的ELX800多功能酶标仪、美国thermo的MK3全自动酶标仪、英国Biochrom Anthos的2010酶标仪、奥地利TECAN的Infinite®M1000、F50酶标仪等;国产商品化产品也有多款,如北京普朗公司的DNM-9602G质控酶标仪、山东博科的BIOBASE-EL10A酶标仪、上海科华的KHBST-360酶标仪、深圳雷杜的Rayto RT-6000酶标仪等。酶联免疫试剂盒包括磺胺类、氨基糖苷类、呋喃类、氟喹诺酮类等。

　　金标读数仪与胶体金试纸配套使用,是根据胶体金试纸颜色深浅变化可快速、准确检测项目含量,具有灵敏度高、特异性强、简便、快速等特点,非常适用于兽药残留的现场快速检测。目前国内外均已经有相当成熟的利用免疫学分析法的试纸条,如美国的Charm开发了免疫纸色谱胶体金试纸条ROSA系列,用于牛乳中各种抗生素的检测;程华等选用STM32F103VC单片机作为核心部件,通过颜色识别传感器TCS3200采集数据,研制出了胶体金免疫层析试纸条定量分析仪,能够对多种胶体金免疫层析试纸条进行定量分析。

　  微生物的快速检测仪器

　　ATP (adenosine-triphosphate, ATP)荧光检测仪(细菌检测仪)是快速检测细菌总数的便携式仪器,它利用荧光素-荧光素酶体系使ATP反应产生荧光的原理,实现了细菌总数的快速检测。ATP生物发光法因其方便、快捷、灵敏度高等特点,被广泛推广。从20世纪90年代开始,国外就已经开始ATP检测技术的研究并开发出ATP荧光仪,如美国Hygiena公司的Pi-102食品检测ATP荧光仪、SUREⅡ型生物荧光仪,美国NHD公司的Profile-1荧光检测系统,德国Merck公司的HY-LITE荧光检测仪等;我国西安天隆从2005年开始进行手持式ATP荧光检测仪研制,并且研发出国内首台手持式ATP荧光检测仪。随着国内实际需求的变化, ATP仪的生产厂家也逐步增加,代替了进口仪器的份额,如滨松光子公司的BHP系列ATP荧光快速检测仪,格丹纳公司的BF-210ATP快速检测仪等。手持ATP荧光检测仪能够快速、准确地检测出细菌总数,成为样品中有无微生物的极佳仪器,但无法对细菌种类进行辨识,因此,现场检测微生物往往与PCR仪配套使用。现场PCR仪具有灵敏性好、特异性好,能够快速区分微生物的类、型及亚型的优势,应用于食品工业、出入境食品的检验检疫,不过目前现场便携式的PCR仪生产厂家较少,所知的仅有韩国Ahram Biosystems, Inc.公司研制出PalmPCR掌上PCR仪。

　　重金属的快速检测仪器

　　根据食品中重金属的快速检测方法,目前已开发出的仪器有基于免疫学原理或是酶抑制原理的生物类仪器和基于电化学法的理化类仪器。生物类仪器如果蔬污染物三合一便携式检测仪,是北京农产品质量检测与农田环境监测技术研究中心与韩国美卡希斯有限公司利用酶抑制原理成功研制的。理化类仪器如江苏天瑞仪器基于阳极溶出法自主研发了HM-7000P便携式食品重金属快速分析仪;西北工业大学赵廷凯和李铁虎团队采用电化学方法,选取碳纳米管与壳聚糖纳米复合材料当作电极材料,简单快速地检测牛奶中的三聚氰胺。

       在线快速检测仪器

　　在线快速检测仪器主要用于食品生产过程中的实时监测和过程分析。如Foss福斯华的在线近红外分析仪,基于在线检测的特点,已应用到饲料生产、黄油、奶酪等流质测量等领域。乔佳等结合快速气相色谱技术和飞行时间质谱技术,研制出一种小型化在线式的快速气相色谱飞行时间质谱联用仪,应用在过程监测中,该联用仪器由广州禾信自主研发。另外,近几年核磁共振(nuclearmagnetic resonance, NMR)技术在食品领域研究成果颇多,公认为最有前途的过程分析技术之一。核磁共振在线分析仪已广泛应用在食品加工过程中的食品成分和结构的快速分析。