开发食品检测技术以对抗新出现的污染物

食品污染不是一个新问题;这就是为什么食品生产商要注意进行风险评估，并尽可能保持其操作的卫生。但近年来，一类新污染物的出现已成为该行业的主要担忧。

这些新出现的污染物，也被称为新出现的污染物，¹能通过工业废水进入供水系统和食物链吗²其中包括药品、个人护理产品、农业化学品和微塑料。这些化合物的设计不是为了以这种方式随食物摄入，因此，它们对人类和动物健康的影响通常尚未得到充分了解，而且具有潜在的危险。

鉴于给消费者带来的潜在风险，越来越多的这些污染物现在在食品工业中被常规筛查。今天，这主要是在……的帮助下完成的质谱分析(MS)技术，如高分辨率质谱(HRMS)或串联质谱(MS/MS)，但科学家们正在不断尝试开发新的和改进的方法来应对这些新出现的风险。

目前正在研究的两个令人兴奋的发展是新质谱方法的应用和基于电化学适体的生物传感器的开发，用于快速和廉价地检测新出现的污染物残留物。

更进一步的质谱分析

质谱是一种非常灵敏的分析技术，这意味着即使是万亿分之一水平的新出现的污染物也可以有效地检测出来。因此，HRMS和MS/MS方法已被广泛应用于新兴的污染物筛选。 ^3.

“对于HRMS来说，一个关键的优势是可以对样本进行追溯分析，因此不需要提前了解目标化合物是什么。只要确定了碎片和经验质量，人们就可以拼凑出材料中污染物的拼图，”食品科学家、作家和食品行业顾问说， 乐博士 ．

虽然这些方法很有效，但仍有待改进。以前的方法倾向于一次只关注一类污染物，这使得研究多种潜在风险变得困难。鉴于新出现污染物的化学多样性，确实需要一种更“通用”的分析方法，可以在一次测试中检测更大范围的潜在污染物残留物。

2008年，Mol等人。 ⁴ 开发了第一个综合方法，能够在一个分析过程中结合多种物质类别的筛选。多类方法的发展一直在继续，最终在年发表了一篇论文分析和生物分析化学 ⁵ 今年早些时候，它描述了一种能够在一次分析中覆盖1000多种独特物质的多类别方法。

使用的方法 液相色谱串联质谱 (LC-MS/MS)对2种牛饲料基质中的1000多种化合物进行了研究，该研究是由 自然资源与生命科学大学 ，以及 奥地利饲料和食品质量、安全和创新能力中心 ．为了尽量减少与该方法相关的工作量，研究人员选择了使用简单的“稀释和射击”样品制备方法。

“化学污染物最适合用这种技术进行筛查，这种质谱方法有很多潜在的用途，”非营利组织的创始董事安吉拉·阿南达帕博士说 先进卫生联盟 也是东北大学食品科学和风险评估的讲师。

“我希望我们能看到更多的农药残留和类似污染物的参考点，可以通过这项技术进行监测。在所有这些情况下，我们必须使用最新的工具和参考标准，以便在宣布成功之前更好地识别和分类新的和正在出现的食品安全风险。”

事实上，在这种技术可能在普通测试实验室中挑战传统的质谱/质谱和HRMS之前，还需要进一步开发和改进这种多级方法。例如，研究人员在新的分析和生物分析化学论文还报告了当前一些分析运行中“压倒性的数据管理”问题。但随着进一步的验证，研究小组认为，在这个问题上实施合理的性能指南可能会为同时检测污染物打开新的可能性。

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用于快速筛选的电化学感应传感器

食品检测的其他创新途径已经完全脱离了MS方法。

抗微生物残留是与食品工业最相关的新兴污染物类别之一。由于在动物饲养中使用了抗菌剂，这类污染往往尤其影响动物源性食品。通常使用LC-MS/MS等物理化学技术对其进行筛选，但也可以使用免疫测试(例如， 酶联免疫吸附试验 (ELISA))或微生物板检测。

最近，生物传感器作为一种新的发展途径出现，以克服这些现有方法的一些局限性。虽然微生物技术价格低廉，但它们对某些类型的抗菌药物缺乏敏感性。免疫检测对广泛的抗菌素快速而敏感，但随着需要筛查的抗菌素家族数量的增加，这种检测的成本可能急剧增长。LC-MS/MS等技术可提供最佳灵敏度，但成本极高。该领域的研究人员认为，有效的生物传感器可以代表一种更便宜、便携的测试解决方案，同时仍然保持良好的灵敏度。

电化学aptasensors ⁶ 是为此目的提出的主要技术之一。这是一类利用适体(单链DNA或RNA分子的名称)作为生物传感器识别元件的生物传感器。该适体可以很容易地进行化学修饰，以确保对目标分子具有良好的亲和力，并且可以进一步使用纳米材料进行功能化，以提高各种性能特征，包括灵敏度和稳定性。

Le博士解释说:“基于适体的传感器是尖端的分析技术，对各种分析物高度敏感，包括重金属离子、毒素、病原体和小分子。

“大部分研究都集中在医疗领域的诊断用途上，因此该技术尚未成为食品应用的标准实践，也没有用于检测食品污染物的基于适体的传感器的大规模商业制造商。然而，适配体比基于抗体的传感器更具成本效益，对污染物的现场检测很有价值。这是一项很有前途的新技术，将降低使用适体的elisa类分析的成本代替抗体作为结合平台。”

最近的一项科学综述 ⁷ 食品中用于抗菌筛选的电化学适体传感器发现了许多实例，其中概念验证设备能够在给定的样品中有效地检测和量化抗菌药物。检测被广泛禁止的抗生素(如氯霉素)的使用 ⁸ )似乎是一个特别有趣的领域， ⁷ 因为在这些情况下，避免假阳性是至关重要的。电化学适感传感器的专一性可以在这里发挥很大的作用。

审查还强调了今后需要改进的几个领域。最关键的是，这些传感器仍然需要在更多的真实样本上进行测试。该综述中发现了几项研究，报告了能够检测牛奶样本的方法 有效, ⁹ 但这项技术仍然需要被证明对检测固体食物有用。在这些电化学感应传感器被认为不仅仅是概念验证之前，必须进行额外的验证试验。尽管如此，从现有的文献来看，很明显这种技术在未来有很大的潜力。

在工业化农业中使用杀虫剂，在动物饲养中使用抗菌剂，以及个人护理产品和药物的普遍使用是现代生活中不可避免的必需品。在这种情况下，科学家有能力有效地检测食品中这些化合物作为污染物的痕迹是至关重要的。多类别MS和廉价而灵敏的生物传感器的开发只是科学家目前正在探索的对抗新兴污染物威胁的两种途径，但令人鼓舞的是，这两种技术在未来都显示出相当大的前景。

参考文献

1.新兴污染物。美国地质调查局。https://www.usgs.gov/mission-areas/water-resources/science/emerging-contaminants?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects．2021年5月21日访问。

2.Beadle A.水中新出现的污染物:来源、影响和处理。188金宝搏备用技术网络。//www.dile1000.com/applied-sciences/articles/emerging-contaminants-in-water-sources-effects-and-treatments-296802．2018年出版。2021年5月21日访问。

3.Farré M, Barceló D, Barceló D.食品中新出现的污染物分析。TrAC趋势肛门化学．2013; 43:240 - 253。doi:10.1016 / j.trac.2012.12.003

4.Mol HGJ, Plaza-Bolaños P, Zomer P, De Rijk TC, Stolker AAM, Mulder PPJ。建立一种同时测定饲料和食品基质中农药、真菌毒素、植物毒素和兽药的通用提取方法。肛门化学．2008; 80(24): 9450 - 9459。doi:10.1021 / ac801557f

5.Steiner D, Malachová A, Sulyok M, Krska R.基于lc - ms的食品污染物定量多类方法发展的挑战和未来方向。生物肛门化学．2021年,413(1):25 - 34。doi:10.1007 / s00216 - 020 - 03015 - 7

6.Di Pietrantonio F, Cannatà D, Benetti M.基于纳米材料的生物传感器技术。微纳米技术．爱思唯尔;2019:181 - 242。doi:10.1016 / b978 - 0 - 12 - 814401 - 5.00008 - 6

7.Gaudin V.纳米材料对电化学适感传感器发展的贡献，用于检测食品中抗微生物残留。Chemosens．2021; 9(4)。doi:10.3390 / chemosensors9040069

8.粮农组织敦促各国停止在动物生产中使用氯霉素。联合国粮食及农业组织。http://www.fao.org/asiapacific/news/detail-events/en/c/47419/．2002年1月24日出版。

9.Mohammad Danesh N, Ramezani M, Sarreshtehdar Emrani A, Abnous K, Taghdisi SM。一种基于适体互补链偶联和外切酶I的拱形结构的新型电化学适体传感器，用于链霉素的敏感检测。Biosens Bioelectron。2016; 75:123 - 128。doi:10.1016 / j.bios.2015.08.017