仪器分析在食品领域的应用与发展

仪器分析在食品领域的应用及发展仪器分析在食品领域的应用及发展

仪器分析是指借用精密仪器测量物质的某些理化性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，尤其适用于微量或痕量组分的测定。目前，在食品分析检测中仪器分析方法有代替传统手工操作方法的趋势，气相色谱仪、高效液相色谱仪、氨基酸自动分析仪、原子吸收分光光度计及可进行光谱扫描的紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计等均得到了普遍应用。由于计算机技术的引入，使仪器分析的快速、灵敏、准确等特点更加明显，多种技术的结合与联用使仪器分析应用更加广泛，有力推动了食品仪器分析的发展，使得食品分析处在一个崭新的发展时代。

现代分析仪器的种类十分庞杂，根据仪器的工作原理以及应用范围，可划分为：电化学分析仪器、光学式分析仪器、射线式分析仪器、色谱类分析仪器、离子光学式分析仪器、磁学式分析仪器、热学式分析仪器、电子光学、物性测定仪器及其它专用型和多用型仪器

1 电化学分析法

电化学分析是食品生产控制、理论研究的新型重要工具。由于电极品种仍限于一些低价离子(主要是阳离子)，因此在实际应用中还受到一定的限制；另一方面，电极电位值的重现值受实验条件变化影响较大，其标准曲线不及光度法测定的曲线稳定，由于这些因素的影响，目前许多已制成的离子电极，其实际应用的潜力尚未充分发挥。但其中涉及的极谱分析技术已进入了成熟阶段，特别是阳极溶出法和极谱催化波的出现与应用，提高了极谱法的检测能力，使极谱法的检测下限向下延伸了三个数量级左右。在对食品及水样中的氰化物进行单扫描极谱法测定时，产生一个明显的极谱波峰，结果令人满意。另外电势溶出法特别适合于分析痕量金属和混合金属，能方便地测定酱油、醋等中砷的含量，且无需消化和预处理。同时表面活性剂的加入，更能显著提高分析的灵敏度、选择性和重现性，甚至还具有改善极谱波形和消除干扰等作用。

2 光谱分析法

光谱分析法法是食品分析中应用最广最多的方法之一，其中涉及可见、紫外、原子吸收等分光光度技术。

2.1紫外-可见分光光度法

质吸收波长范围在200～760nm区间的电磁辐射能而产生的分子吸收光谱称为该物质的紫外-可见吸收光谱，利用紫外-可见吸收光谱进行物质的定性、定量分析的方法称为紫外-可见分光光度法。其光谱是由于分子之中价电子的跃进而产生的，因此这种吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合情况。从20世纪50年代开始，又提出并发展了许多新的分光光度法，例如双波长分光光度法、导数分光光度法及三波长法等。这些近代定量分析方法的特点是不经化学或物理方法分离就能解决一些复杂混合物中各组分的含量测定，在消除干扰，提高结果准确度方面起了很大的作用。其在食品分析领域应用相当广泛，特别是在测定食品中的铅、铁、铅、铜、锌等离子的含量中的应用。

2.2原子吸收分光光度法

随着用于准确测定生物样品中痕量矿物质的原子吸收方法的发展，原子吸收光谱仪日渐普及，为食品分析、食品营养、食品生物化学、食品毒理学等诸多领域的空前发展铺平了道路。特别是采用等离子体作为原子发射光谱的激光光源，导致了20世纪70年代后期开始的感应耦合等离子体发射光谱仪的商业化普及。原子吸收光谱法既能测定食品中常规金属元素，如锌、铜等离子，又可精密测定锶、锗、硒等多种稀有元素。目前研究热点集中在：各种新型原子化器、不同类型原子化机理、基体干扰及基体改进效应和各种联用技术等。

2.3荧光分光光度法

荧光分析方法操作简单、快速、灵敏度高、精密度和准确度好，并且线形范围宽，检出限低。以AFS-2201型双道原子荧光光谱仪为例，在对食品中的铅，进行原子荧光法测定时，检出限为0.3g/L，线形范围1.00～500g/L，回收率87%～98%。而对食品中硒用荧光法进行相关性研究测定时，发现变异系数为0.63%～0.66% ，平均回收率为95.1%。

2.4近红外光谱分析法

近红外光谱分析方法省去了通常分析中的称量、定容和提取分离等烦琐步骤，一旦建立好合适的定标，就可以同时测定出同一样品中多个不同组分的含量。在食品分析中，即能有效地分析食品中防腐剂成分又能对粮食中的水分、蛋白质、脂肪、氨基酸、纤维素、灰分以

及谷物加工品品质进行检测。例如双波长分光光度法、导数分光光度法及三波长法等。这些近代定量分析方法的特点是不经化学或物理方法分离，就能解决一些复杂混合物中各组分的含量测定，在消除干扰，提高结果准确度方面起了很大的作用。其在食品分析领域应用相当广泛，特别是在测定食品中的铅、铁、铅、铜、锌等离子的含量中的应用。

3 色谱分析

3.1气相色谱法

气相色谱是20世纪50～60年代发展起来的一种高效、快速分析方法。一般根据该法所用色谱柱的形式，可将起分为毛细管气相色谱和填充气相色谱两种类型。在食品分析检测中，凡在气相色谱仪操作许可的温度下，能直接或间接气化的有机物质，均可采用气相色谱仪进行分析测定，如蛋白质、氨基酸、核酸、糖类、脂肪酸、农残等。

特别近年来对气相色谱改进性测定，如采用顶空气相色谱法测定食品添加剂磷酸中氟含量，其方法处理简便，灵敏度高，与国家标准分析方法测得结果一致，准确度、精密度能够满足常规分析要求，同时该方法也可以检测保健食品中的抗氧化活性，结果显著。

3.2液相及高效液相色谱法

通常所说的主层析、薄层层析或纸层析就是经典的液相色谱，而高效液相色谱是以经典的液相色谱为基础，以高压下的液体为流动相的色谱过程，其所用固定相颗粒度小（5～10m）、传质快、柱效高。

高效液相色谱法是食品分析的重要手段，特别是在食品组分分析（如维生素分析等）及部分外来物分析中，有着其它方法不可替代的作用。同时近年来很多新型专用的高效液相色谱仪不断问世，如氨基酸分析仪、糖分析仪等，分别在检测食品中的污染物、营养成分、添加剂、毒素等方面得以充分应用。

3.3离子色谱法

离子色谱法是1975年，Small等人首次提出并建立的，在出现了抑制型（或双柱）离子色谱法后相继又出现了单柱离子色谱法，在食

品分析检测中应用日益广泛，所分析的样品几乎涉及食品工业分析的各个领域，如水、啤酒、奶制品、肉制品等。

4 质谱分析法

质谱仪是用一束电子流轰击被研究的物质，把形成的正离子碎片的图谱定量地记录下来，这种记录就是质谱图。而质谱分析法就是利用质谱图对被测物质进行组分的检测与鉴定。在食品分析中能够定性或定量地检测出食品中挥发性成分、糖类组成、氨基酸（蛋白质）、香味成分及有毒有害物质等成分。

特别液-质联用的使用，更能有效地测定被测流出物中的痕量组分，能成功分析非挥发性的农药残留物、氨基酸、脂肪和糖类物质。而气-质联用也能较大程度地提高了分析效率。例如：在对食用油中矿物油的测定时，气-质联用在用皂化法测定表现为阳性的情况下，能够准确地分析出被测食用油中不含矿物油。

5 核磁共振分析法

在鉴定有机化合物的结构中，核磁共振谱是一个很有价值的工具，这项技术能够提供分子中不同类型氢原子的信息。在食品行业中可以对油脂、水分以及利用体系中不同质子的驰豫时间不同来研究淀粉的糊化、回生或玻璃化转化；另一方面，还可以利用其分析粉状食品结块的机理，研究食品的结块与玻璃态转变温度、化学组成之间的关系，为延长食品的保质期提供理论基础。

6 生物芯片检测技术

生物芯片检测技术是一种全新的微量分析技术。基本技术包括方阵构建、样品制备、化学反应和结果检测。这项技术在食品微生物领域、食品卫生检测领域、食品毒理学、营养学、转基因产品检测中均有应用。其主要分类有蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片以及特别适用于检测转基因食品的基因芯片。

基因芯片又称DNA芯片或DNA微阵列，通常采用原位合成与合成点样法制作，其能以高信息量、高通量，同时检测、分析大量的DNA/RNA。此项技术是将大量的探针分子固定在支持物上，与标记的样品分子杂交，通过检测每个探针分子杂交信号的强度，对结果进

行数据分析，可以获取样品分子的序列和数量信息，判断该样品是否含有转基因的成分，鉴定该食品是天然的还是转基因的，是否在安全的限度内。利用该技术可检测食用成品和鲜活的动植物材料，灵敏性强、自动化程度高、特异性强、假阳性低、简便快速。随着该技术的发展，成本的降低，此技术在将会来转基因食品的检测中必将处于里程碑的地位。

7 其它方法

7.1 化学发光分析

化学发光分析较荧光分析更加灵敏，如直接测定氨基酸，灵敏度可达3×10-11mol/L，而且重现性较好。同时新的化学发光试剂和光增敏剂同免疫分析法结合后，增强了化学发光免疫分析技术迅速在基因分析、食品卫生监测等方面显示的极好的应用前景。

7.2 高效毛细管电泳

相对于经典电泳技术，高效毛细管电泳具有高效、快速、简便、微量并可实现仪器化等优异特点，它不再局限于生物大分子分离测定，还可以在一次分析中实现阳离子、阴离子以及中性物质的分离。由此对食品中样品珍贵、基体复杂的生物大分子，高效毛细管电泳技术更显出特有的分析能力与极大的应用前景。

7.3 生物传感技术

随着生物技术的日臻完善，生物传感器作为一种多学科交叉的高新技术日渐渗透到食品分析领域，并把热点集中在微型化、分子识别元件、感觉传感器（酸、甜、苦、辣、咸）、图像传感（颜色、外貌）等方面。如电子鼻在食品、饮料、酒类、烟草等方面的广泛应用。总之，为适应食品工业发展的需要，食品仪器分析将在准确、灵敏的前提下，向着简易、快速、微量、可同时测量若干成分的小型化、自动化、智能化的方向发展。

3国产科学仪器在我国食品安全检测分析工作中应用现状

国产科学仪器底子薄，原有水平不高，但近几年来取得了长足的进步，现逐一浅析如下。

3.1致病菌微生物检测仪器

分离培养法，是传统而有效的生物分析方法，通过分离培养，然后利用形态学、生化特性加以鉴定，用光学显微镜或电子显微镜等加以确证。近几年来，我国大量引进国外的新方法和仪器，国外著名生产厂家有ABI、Bio-Rad、Thermo-Fisher、Agilant、Biomerieux、Dupont，Biologe、GEHeailhcare[3]等。而随着科技发展与市场需要，国内已经开始开发研制微生物快速检测仪，逐步商品化、产业化。

3.2食品农药残留、兽药残留检测仪器

食品中农药残留和兽药残留问题一直是政府和公众非常关注的问题，为了防止对人畜的危害，目前很多国家和地区都将农药残留和兽药残留作为主要的控制项目，列为必检指标，我国就有10种化学农药列为优先检测，近年已公布实施了8个农药多残留检测的国标。检测农药和兽药残留的主要方法包括气相色谱、高效液相色谱法和色-质联用检测法等[2~8]，所用的仪器为GC、HPLC、GC-MSLC-MS-MS，后二类仪器多用于确认和多残检测。国际上GC、GC-MS、GC-MS-MS的高端产品为Agilent、Shimadzu、Thermo-Fisher、PerkinElmer、Varian等统领；LC、LC-MS和LC-MS-MS的高档产品为Thermo-Fisher、Waters、ABI、Agilent、PerkinElmer、Dionex、Varian等统领[3]。

国内产品虽然在整体上不能与国外产品相媲美，但近几年来在GC、LC、GC-MS方面取得了长足进展，如北京东西电子、上海精科、天美、伍丰、温岭、北分、依利特等家的产品赢得了用户的好评，并拥有一定的市场空间。

3.3食品有毒有害元素检测仪器

原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子发射光谱法（ICP）是食品中有毒有害物质最经典的检测方法，尤其是AAS最为普及。近几年来ICP与MS联用（ICP-MS）检出限可达到ng级，得到重视。国外著名的生产厂家为：Thermo-Fisher、PerkinElemer、Shimazu、Varian、Agilent、JenaAG等；国内AAS生产厂家有

普析通用、东西电子、瑞利、上海精科、上海光谱、天美等，近年来其技术得到大幅度提升和完善，主要技术指标已接近国外同档水平，且价格便宜，具有一定的竞争力。

原子荧光光谱仪（AFS）用于检测砷、铅、汞、锡、硒、锗、锑等元素，灵敏度高、检出限低、可多元素同时检测。原子荧光光谱仪是目前我国具有自主知识产权的产品，主要厂家有吉天、海光、瑞利等，其中吉天还生产LC-AFS，即元素价态检测仪，其灵敏度、检出限均能满足农产品、食品安全检测的要求，且性价比高[2]，产品不仅满足国内需求，且已有外商代理、销往国外。

AAS和AFS两种仪器是我国科学仪器中基础最好的产品，其中、AAS的技术与国外差距不很大，而AFS已处领先水平的科学仪器，很值得在实施产业化中予以有力支持，扩大产业化规模，不断提升技术水平，势必能与国外产品抗衡。

可以看出，我国国产仪器基本上能够满足有毒有害物质的检测，尤其是对于县、地（市）级食品安全质检站，而且国产仪器完全可以代替进口仪器[2、9]。

3.4转基因食品检测仪器

现在，国际市场出现越来越多的转基因食品，其检测主要借鉴转基因植物产品的检测技术。国内也将转基因食品的检测作为食品安全检测的一项重要内容。转基因食品检测包括两方面的内容：一是核酸的检测，也就是基因水平的检测，主要用各种PCR定性、定量方法和基因芯片技术[10]；二是蛋白质的检测，也就是外源基因表达的蛋白质的检测。核酸是遗传信息，是对热十分稳定的分子，在环境中释放的影响要比蛋白质大，而且在加热过程中破坏较小，利于检测；而蛋白质是热敏分子，在食品的深加工中会被破坏，而且蛋白质免疫检测在方法学上还存在着一些局限性，所以，转基因食品的检测主要集中在对特征性DNA进行的检测。主要使用仪器按检测程序分三部份：

3.4.1用于制备DNA样品的仪器设备

试剂盒、微量移液器、离心机、水浴锅、分光光度计等。

在对转基因产品进行定量检测时，核酸制备有时会用到试剂盒方法，试剂盒操作简易、使用方便，试剂不需要自己配制，不接触氯仿等有机试剂，因此在提取DNA上应用很广泛。目前，生产这种试剂盒的国产品牌有很多：天根生化科技有限公司、杭州维特洁、上海华舜、中鼎生物、上海生工、上海申能博彩等等。天根生化科技有限公司，从2001年注册到现在，仅仅四年的时间就成为国内一线的核酸纯化品牌。

离心机是实验室分析提纯必备的设备，市场需求量大，国内在上海、北京、长沙、图门等地都有生产企业，较典型的是上海天美，但只能生产台式、小型及一般高速离心机，我国至今缺乏高速、超高速、大离心力变频电机（专用电机），且稳速、制冷、恒温、真空、超高速运行部件的材料和加工以及整体安全稳定运行控制诸多方面的技术性能尚不及国外产品，所以，尽管价格昂贵，在高校、科研机构或国家的一些重点实验室还是选用进口的产品，高端产品均被国外垄断；而对于水浴锅、分光光度计这类中低档产品，实验室要求不高，价格便宜，国内产品在实验室被普遍采用，代表性的厂家有：普析通用、北分瑞利、上海棱光、上海光谱、上海精科、北京拓普等。

3.4.2用于基因扩增、分离、分析、检定的仪器设备

定性PCR扩增仪以及混合液，保真DNA聚合酶，试剂盒，核酸电泳系统、成像分析、核酸测定仪、自动电泳分析系统、酶标仪、洗板机、定量PCR仪等。

这些仪器设备国外著名厂家是Bio-Rad、Thermo-FisherSciences、GE等；在国内，西安天隆科技有限公司生产民族品牌PCR仪已有十年历史，是国内唯一具有定性、终点定量、实时定量PCR仪三个医疗器械注册证和CE认证的民族品牌，其生产的PCR仪在国产同类产品中累计销量第一；东南大学自主研发的管盖基因芯片及其检测系统，已经成功地检测了国家生物制品检定所提供的SARS标准品，并在华大基因中心检测了30多个SARS 样本，取得了满意的结果。该基因芯片对于SARS、人、禽流感的预防和控制具有重要的价值；另外，东南大学还研制开发了核酸扩增杂交荧光检测仪，该仪器集PCR过程、杂交过程、清洗过程、检测过

程于一体的自动检测仪器，能快速地进行PCR反应，应用于医学进行高通量基因表达平行分析、大规模基因序列分析、寻找新基因、基因多态性分析和基因组研究等，此外，国内生产PCR仪的还有杭州博日、郎基等企业。雷勃、上海三科、北京拓普、南京华东电子集团医疗装备有限责任公司生产酶标仪、洗板机；北京市六一仪器厂，是我国目前生产电泳仪电源、电泳仪及配套仪器品种全、产量大、质量好、销售覆盖面广的行业知名企业，在各大高校实验室、科研单位都普遍使用。

3.5食品安全快速检测仪器

随着食品流通的加快，尤其在我国食品生产企业多、规模小，法治和自律意识弱，而消费人群多、渠道杂，所以对食品安全快速检测和筛查具有特殊意义，要求能在很短的时间内得到检测结果，甚至要求在现场检测。有很多新鲜食品要求检测的时效性特别高，如果检测时间过长，食品已被售出或已经腐烂，检测结果就失去了意义。另一方面，面对食品安全突发事件的发生，快速检测和筛查的应急分析是应急机制不可缺少的技术支撑之一，而实验室一些常规的检测虽然准确可靠，但程序复杂、繁琐，检测仪器昂贵，检验周期较长，分析操作人员还需要专业培训等等，因此快速检测筛查技术和手段来是适应社会发展的急需。

高新技术的迅速发展为食品快速检测提供了极好的技术平台。快检仪器在“光-机-电-算一体化”的基础上，大量引进日新月异的高新技术，诸如纳米、芯片、免疫学、传感器、基因工程等新技术，成为各种高新技术的集大成者。快速检测仪器具有高灵敏度、高通量、快速、简便等特点，实现现场或在线的实时检测。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，近年来也涌现一批厂家，其中具有代表性的生产厂商有：

1上海雷勃、上海三科、北京拓普、南京华东生产的酶标仪和洗板机，用于农药、兽药残留，致病菌、毒素以及转基因检测，应用范围广，产品较成熟；

2中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室是国内最早开展表面等离子体谐振（SPR）生化分析仪研究的单位，其成功研

制具有自主知识产权的一系列SPR生化分析仪，该仪器应用领域宽，实用化程度高，在国内已有多家科研单位和高校使用[11~12]。

3以山东省生物传感器重点实验室中的服务系统为支撑，乳酸、葡萄糖、谷氨酸三种生物传感器已成为我国生物传感器应用的基本品种，每年消费的固定化酶超过1000多个，年实现生物传感器的快速分析200万次以上。并形成系列化的产品和配套的固定化酶膜及试剂盒，与国外同类仪器的竞争中表现明显的优势。

4博奥生物有限公司等近几年来取得了长足的进步，已开发并生产食源性致病菌检测、食源性病毒检测和兽药残留检测的生物芯片（仪器和试剂盒），目前暂适用于实验室，将进一步面向现场速测、并向微缩芯片实验室发展[9]。

5我国是农业大国，在农产品快速检测方面发展比较迅速，国产的农产品快速检测仪（硝酸盐、甲醛、吊白块、二氧化硫、过氧化值等）做的也比较成熟，其产品性能、技术指标都能满足国内检测的要求，这方面吉林大学的小天鹅企业有优势。国内企业在快速检测领域已经显示了相当的势力，很多技术和产品都走在了快速检测的前列，进一步开发、完善快速检测技术成为国内企业又一重点

4我国国产科学仪器的发展存在的问题

4.1我国国产仪器的总体水平还比较落后，基础比较薄弱

我国国产科学仪器工业经过多年发展，已具有一定的研究、开发和生产的能力，但是我国国产科学仪器的总体水平还较落后，基础比较薄弱，集成度不高，稳定性和可靠性欠佳。科学仪器产品总体技术水平与国际先进水平相差约5-10年，目前，我国科研用分析测试仪器70%左右仍依赖进口，一些急需的专用仪器还属空白，严重制约了我国科学技术和国民经济的发展。

4.2对科学仪器研究和发展的投入低于发达国家。

总体来讲，我国自主研发投入少，核心技术匮乏。近年来，我国对科技的投入大幅度增加，但“重引进，轻自主研发”的现象仍比较严

重。据统计，“十五”期间，863计划、973计划和国家科技攻关计划等科技计划经费的20％左右用于购置科学仪器，985工程、211工程以及知识创新工程更将大量的经费用于科学仪器购置，但在科学仪器研发方面，政府支持仍显不足。863计划、973计划和国家科技攻关计划等国家3大主体科技计划“十五”期间共计330亿元，用于“科学仪器设备研制与开发”项目的仅0.85亿元，而美国，仅以国家自然基金（NSF）为例，2003和2004年投入到大学的相关项目中，有关科学仪器研制或功能改进等占支持科学仪器发展的资金占总金额的25.3%。投入不足使我国具有自主知识产权的科学仪器十分有限。

4.3国内市场巨大，但科学研究主要依赖进口，不利于我国科学

仪器创新

我国每年上万亿元的固定资产投资中，有60%是用于进口设备，其中精密科学仪器等高技术含量和高附加值的产品主要依赖进口。以分析测试仪器为例，据保守统计，分析仪器进口总额从2001年的9亿美元猛增到2004年20亿美元以上。在生命科学仪器方面，我国对发达国家的依赖则更为严重。尤其是国家投入大量资金建立的研究实验基地，虽然装备精良，但重要科学仪器及其辅助设备基本都依赖进口。科学研究依赖进口科学仪器不仅科技发展受制于人而且也使得我国科学仪器创新面临十分不利的局面。

4.4提高国产科学仪器的稳定性和可靠性，注重售后服务

由于我国科学仪器的加工业和制造业等还比较落后，使得国产科学仪器在稳定性、可靠性方面与国际发达国家产品有一定的差距。据调查，80%以上的国内用户由于产品的稳定性和可靠性不高，而不选择国产仪器，这样极大地限制了国产科学仪器的使用范围，降低了使用的可信度。国外厂商的优势在于能够提供先进的设备，还能提供完善的售后服务。目前Agilent、Thermo-FisherSciences、Waters、Dionex、AB、GEHeailhcare、Dupont、Shimadzu等国外供应商在中国的市场份额都非常可观，一般政府检测机构在采购时都会在这些供应商之间选择产品。因为他们的产品无论在稳定性方面还是智能化、自动化方面都做得较为出色，更重要的一点是这些国外供应商都

能提供非常全面的售后服务。

所以，对于国内检测设备制造企业而言，要不断在产品的稳定性、可靠性、操作自动化、智能化方面进行研发，还应该逐步健全售后服务体系，因为这两点正是目前国内企业的缺陷所在。

5展望

科学仪器的水平是国家发达程度的重要标志，发展自主的科学仪器及其工业是立国之本，富国之需，强国之源。针对我国国产科学仪器的现状和市场需求，我国政府已在“九五”、“十五”“十一五”科技发展计划中，不断加大对国产科学仪器开发、研究与应用的支持和扶植力度：“九五”期间，选择农业科学、生命科学、材料科学、环境分析所用的色谱、光谱、电化学、生化分离分析及电子光学仪器作为重点；“十五”重点加强科研基础设施和平台的建设，加大研发力度，提升国产科学仪器整体技术水平和产业规模；“十一五”重点建设一批国家大型科学仪器中心，加强国家重点实验室等基地仪器设备建设，提升仪器设备整体水平，整合资源，大幅提高仪器设备使用效率，加强科学仪器设备自主研发。我国科学仪器产业还处于不断发展阶段，我们应该冷静、清醒地看到并承认差距和困难，也要意识到今后10-15年是我国仪器工业追赶世界先进水平的关键时期。只要坚持以科学发展观统领全局，转变发展观念、创新发展模式、逐步将创新主体向企业转移，提高发展质量，我们的目标一定可以实现。二、我国食品安全检

测技术及仪器的现状

科学仪器和测试技术是保证食品安全的技术支撑。食品安全检测技术主要包括八大类仪器与方法：检测农药残留的仪器；检测兽药、渔药残留的仪器；检测有毒有害元素及其价态分析的仪器；致病菌检验和细菌鉴定的仪器；转基因农产品检测仪器；检测农产品品质和营养成份的仪器；样品前处理的仪器设备；实验室必备的中小型仪器设

备。

（一）检测农药残留的仪器

包括以下几大类：（1）有机氯农残检测的仪器；（2）有机磷农残检测的仪器；（3）氨基甲酸酯农残检测的仪器；（4）拟除虫菊酯类农残检测的仪器；（5）除草剂农残检测的仪器；（6）农药多

残留检测的仪器。

当今农药多残留检测得到发达国家高度重视，我国也公佈实施8个农药多残留检测的国标所用的样品前处理技术方法各异，但所用的

仪器均为GC-MS或LC-MS-MS。

（二）检测兽药、渔药残留的仪器

兽药大致可分15类，检测的方法和仪器有同有异。参考AOAC、CAC、欧盟、日本标准及国标，农药和兽药残留检测中所需科学仪

器、及我国产业状况可归纳如下：

（1）农残检测主要仪器是配有各种检测器的GC，辅以HPLC，并用GC-MS定性和确证；（2）农残多残留检测仪器均为GC-MS 或LC-MS-MS；（3）兽药残留检测仪器比农残检测挡次要求更高，一般用HPLC或GC-MS检测，进一步用HPLC-MS和HPLC-MS-MS 定性和确证；（4）国际上高端产品为Agilent、Thermo、Waters、ABI、PerkinEImer、Dionex、Varian等统领；（5）我国近几年来在GC、HPLC、GC-MS方面取得了长足进步。如东西电子、精科、天美、伍丰、温岭、北分、依利特等，虽与上述国际名牌还有些差距，但我确信很适用于县及地（市）级食品安全的初步定性和定量检测，市场广阔，期望国产仪器大有作为。

（三）检测有毒有害元素及其价态分析的仪器

最经典的用原子吸收光谱仪（AAS）。具有我国自主知识产权的原子荧光光谱仪（AFS）很有特色和强势，可检测砷、铅、汞、锡、硒、锗、锑等，灵敏度高、检出限低、可多元素同时检测，且价廉。ICP-MS高灵敏度，检出限可达ng/ml级、已引起重视，但价格昂贵。

元素价态不同，毒性差异很大，国外多用HPLC-AAS、GC-AAS、HPLC-ICP-MS以及CE-ICP-MS仪，但价格贵。我国已批量生产的LC-AFS联用仪，灵敏度和检出限均能满足农产品、食品安全检测，且价廉。食品安全检测中有毒有害元素检测，基本上可用国产仪器了，尤其元素价态分析和县、地（市）级食品安全质检站。

（四）致病菌检验和细菌鉴定的仪器

细菌鉴定、检验的方法有三大类：传统方法、传统法基础上数值化方法、化学及分子生物学的方法，派生出许多方法及仪器。我国以往多用传统的培养法，近几年已大量引进国外新方法和仪器，较广的是。

（1）根据碳源的代谢利用率进行鉴定，如API、ATB、VITEK等；（2）利用抗原和抗体间专一性结合、免疫反应，检验致病菌，即用ELISA法，如VIDAS；（3）运用基因检测技术检测病原菌，如杜邦的BAX系统，RP系统可用于溯源的；（4）根据特征性的脂肪酸图谱进行细菌鉴定，如Agilent开发的系统；（5）基于表面等离子谐振（SPR）生物传感器开发的致病菌检验系统，如Biacore系统；（6）基于生物芯片为平台，使用致病菌检测试剂盒、检测致病菌的系统，如我国博奥生物已开发出、可检测12种食源性致病菌的生物

芯片检测系统。

国外著名厂家为Biomerieux、Dupont，Agilant、Biologe、GE Heailhcare和Biacore等；国内以往尚无类似的生产厂家，只有生产抑菌圈测定仪的厂家，这是极大缺陷。可喜的是2000年以来博奥生物公司（生物芯片国家工程中心），已推出了生物芯片检测系统，中科院电子所推出了SPR系列产品。从世界范围讲，致病菌引发案例，是食品安全首位，期待有更多的国产仪器推出、占领这巨大

市场。

（五）转基因农产品检测仪器

检测农产品中有否外源基因，分为基因水平的检测和基因转录水平检测，使用仪器按检测程序分三部份：（1）用于DNA样品制备的仪器设备：试剂盒、振荡器、离心机等；（2）用于基因扩增的仪器设备：混合液、保真DNA聚合酶、PCR扩增仪等；（3）分离、分析、检定的仪器设备：电泳系统、酶标仪、定量PCR仪等。

国外著名厂家是BI0-RAD、Thermo-Life Sciences、GE；国内尚无完整生产上述仪器的厂家，是一个缺陷。但已有生产离心机、电泳仪、酶标仪、PCR仪的企业，如天美、六一、天能、三科、朗

基、博日等。

（六）检测农产品品质和营养成份的仪器

主要有：（1）定氮仪凯氏定氮仪或杜马斯定氮/蛋白质测定仪；（2）脂肪测定仪；（3）纤维素测定仪；（4）牛奶、果汁检测仪；（5）糖份（糖度）检测仪；（6）近红外农产品品质分析仪；（7）食品安全快速分析仪系列（测定亚硝酸盐、甲醛、吊白块、二氧化硫、过氧化值和农药残等等），以上几种仪器近几年来国内已有生产厂家，

如上海纤维仪器厂、聚光科技-英贤、上海精科，吉大小天鹅等；（8）氨基酸分析仪，国内尚无商品化的产品。

（七）样品前处理的仪器

食品质量安全检测是在极复杂的基质中（样品中），检测μg、ng级残留物和污染物，传统的样品前处理技术已成为瓶颈，甚至无能为力，所以一系列新技术，有取代传统技术设备的趋势，这些新技

术有：

（1）固体萃取仪，国内的产品和使用将很快普及；（2）固相微萃取仪（SPME）。Varian和Supelco等公司推出了SPME全自动采/进样方法；（3）基质固相分散萃取仪（MSPDE）。该技术于2000年首次提出，优点是不必进行匀浆、沉淀、离心、PH值调节等传统方法；（4）超临界流体萃取仪（SFE）。优点是不使用有机溶剂、简便、高效、快速、选择性强；（5）凝胶渗析萃取仪（GPC）。优点是纯化容量大、回收率也较高，便于和其他分析仪器联机。

其他如微波消解萃取仪，微孔液膜萃取，纳米富集材料等新技术，以及顶空、吹扫捕集，全自动加温加压快速溶剂萃取仪等等，都将会在食品、农产品安全检测中发挥作用。这些样品前处理的仪器设备在我国都已完成研发任务，通过了成果验收，有的已进入产业化示范，已能提供性能接近国外产品的正式产品如：上海光谱、新仪、北京瑞利、丰杰华、成都科林等。这些属需求量大、面广的产品，盼望尽速

形成产业化规模。

（八）实验室必备的中小型仪器

以往我国建设实验室时，仅注意大型仪器设备而忽视必备的中小型常用的配套仪器设备，造成只有一个发达的头脑，而没有灵巧的四肢，对此要充分关注。这些中小型仪器设备，应依不同检测任务和功能要求，针对性地配备。我国有许多企业生产，性能也大有提升，已能基本满足实际要求，应侧重提高国产品性能，甚至外观。

以上所述的方法和仪器虽都属于国内外食品安全检测方法标准所确认的,但均存在着样品前处理复杂、耗时、低通量、难于实现快速、简捷、高通量，甚至现场检测，所以快速筛查检测技术与仪器一直得到国内外高度重视。针对不同目的，有一系列方法与仪器，从依

于不同基理的试纸条、卡、测试盒，到基于色/质联用仪的多残留分

析技术与仪器。

三、食品安全快速检测技术与仪器的未来

我国农产品、食品生产企业数量大、规模小、分散，且法治和自律意识很弱，而人口众多，消费人群和梁道也多，因而构成了食品安全问题多发。除了环保因素和生产条件的客观因素外，大多源于对农药、兽药、添加剂等违用、滥用。所以单靠上述一系列实验室检测方法和仪器是难于及时、快速而全面地从源头监控食品安全状况。所以速测仪有着特殊意义。速测技术的原理和仪器很多，但非常成熟和突出的不多，我国已产业化、成熟仪器更少。现就我个人看好的和有异

议的五大类仪器表述如下：

（一）免疫分析方法与仪器

包括放免、酶免、荧光免、化学发光免和胶体金标免等。农残酶免疫检测技术，被AOAC列为农残检测三大支柱技术之一，具有高特异性、准确性、快速、能检测农药和兽药残留，检测致病菌、毒素以及转基因检测，检测仪器主要是酶联免疫仪，我国已有多家生产，该方法国内尚未能得到广泛使用的原因是仪器功能单一且进口试剂盒太贵，而国内缺乏完善的试剂盒。

今后宜深入研究ELISA方法的各种影响因素，并向重组抗原、多项目标物、酶的定向改造和体外分子进化以及自动化酶联免疫技术

方向发展。

（二）生物传感器及分子印迹技术

生物传感器功能多样化、微型化、智能化、集成化、低成本、高灵敏性、高识别性和实用性特点，引起国内外高度重视。种类很多，发展最快、已广泛应用的是SPR生物传感器，灵敏、快速、无需标记、便捷，实时。它与其他新技术强强结合将会推出一批新型的食品安全快速筛查、检测的方法和仪器、当今最典型的、在国外以BiacoreAB和美国TI以及Bio-RAD为代表。其中尤以Biacore、它将SPR检测系统、生物传感芯片、微流控系统等组合在一起，配以不同试剂盒，构成用于快速筛查和检测兽药残、致病菌、毒素的系

统。在我国以中科院电子所为代表已开发出三种SPR仪。发展方向是：高通量、高灵敏和便携、小型、微型二个方面。

（三）生物芯片及微缩芯片实验室

具有高通量、高灵敏度和快速等特性，国际上对其应用于食品安全、疾病诊断等方面予以极大关注。我国国家生物芯片中心等单位已开发并生产食源性致病菌检测、食源性病毒检测和兽药残留检测的生物芯片技术平台（仪器和试剂盒），将进一步面向现场、速测、并向

微缩芯片实验室方向发展。

（四）特种电化学传感器

电化学传感器具有小巧、灵敏、多样化、低成本等优点，利用特种电化学传感器、构建食品安全快速检测仪，国内外也都很重视，例如：将纳米技术和电化学技术有机结合构建快速检测食品中有毒有害重金属的仪器；运用新型纳米过氧化物传感器和纳米金属/氧化物传感器，构成快速检测细菌总数和大肠杆菌的快速检测仪。这三种速测仪已列入国家科技支撑项目，且已出样机。

（五）酶抑制法与仪器

国内曾把酶抑制法和仪器首推为速测技术。其实该方法早在1951年已由美国提出，1968年加拿大作了改进，我国80年代也着手研发过。近几年，已有十几种商品化仪器推出、推广。鉴于该方法只能检测有机磷和氨基甲酸酯二类农药，且对同类而不同种农药的抑制率差别很大，所以用统一的抑制率确定农药残留是否超标，必然会产生假阳性或假阴性的漏检，可说是当前"不得已而采用的速测法"。仅适用于基层初检，起着警示作用，发现超标现象时，必须用标准方法复测、确证，阴性反应也应按比例抽样，用可靠的方法复测和确证。对快速检测方法的应用，在《农产量质量安全法》第36条第二款有

明确的界定。