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食品组学:食品分析现在和未来的挑战(4)
时间:2014-08-01 17:38  浏览次数:

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  尽管我们看到有许多的食品分析手段和应用方法,但在这一热门分析领域依然有许多问题亟待解决。例如,目前世界上每年依然有上百件食源性感染事件发生,高达1/3的工业国家人口每年都遭受食源性疾病带来的痛苦。对于食品当中致病微生物的检测,在过去几十年当中,微生物学家已经研究出了可靠的基于培养的技术。尽管这些方法被称作“黄金标准”,但是十分耗时,并且所用的仪器也比较笨重,很难携带。

  基因检测技术的引入,使得致病微生物敏感性和特异性筛查成为可能。微阵列芯片技术是一种先进的核酸检测方法,其主要特点包括小型化、并行处理样品的能力、及易于自动化。

  此外,现有的大量遗传信息已经可实现比物种更低一级的分辨,可区分微生物菌株,这主要归功于精心挑选的可变基因组区域。尽管这些基于分子技术(或免疫技术)的快速检测方法出现,但是要寻求真正的实时检测方法,减少乃至于取消培养富集可能才是关键。因此,在这种情况下,样品前处理发挥着重要的作用,包括从样品基质中进行细菌浓缩和纯化。在这方面,食品安全依然面临的另一个分析挑战是,在不影响回收率、精确度、灵敏度、选择性和专属性的情况下,尽可能快的得到与官方指令相关的可靠的分析结果。

  消费者保护及食品中过敏源的检测执法,仍然需要更合适的分析技术。食物过敏是食品分析当中的一个重要问题,微量的过敏原对于敏感人群会造成十分严重的后果,这就要求食品生产企业有非常严格的卫生标准和法律法规限制。免疫学方法应首先被考虑,紧跟其后的是确认方法。利用液相色谱和质谱检测过敏性蛋白近年来取得了很大的进展,并且现在常被用于食品过敏原的定性和定量分析。尽管取得了这些进展,我们依然需要可替代的确认方法来应对额外问题源,例如,食品基体干扰或食品加工,虽然它们可能不影响食品的致敏性,但却影响过敏原的检测。

  分析系统的小型化将继续发展,相较于传统的生物键合鉴定,新出现的技术可提供自动化程度更高和功能更多的分析平台。这些复合型的生物分析技术预计将为监管机构、食品企业,提供更有效的食品和环境污染物监测手段。在这方面,平面阵列芯片和悬浮阵列芯片已经展示出了它们在检测病原体、食物过敏原和掺杂物质、毒素、抗生素和环境污染物方面的潜力。在这种情况下,微流体技术在食品分析领域也有一些有趣的应用,不过更多的精力需要放在研发用于真正的食物样品分析,集成多个操作单元的多功能的微流体平台。微型系统及其应用在食品分析中将继续保持增长。

  至于多维色谱,从技术角度来看,两个系统之间固有的接口问题依然存在,因为这一问题,GC × GC的操作成本相当昂贵,LC × LC的灵敏度也有所降低。未来几年,需要新的解决方案来改进这些接口问题,以及进一步增加系统的正交性,从而增强它们的分离能力,因而增加它们在食品分析中的应用。在设计有效的新型气相色谱、超临界流体色谱的调制器时,保证分析成本尽可能低应当是优先考虑的问题。同时,多维系统当中的在线样品制备步骤的发展也是值得期待的。而且,随着功能强大的质谱检测器的扩展应用,将进一步增强这些技术在食品分析当中的应用和鉴别能力。需要考虑的重要一点是,在它们能够提供更简单更快速的分析之前,当下的这些多维技术的应用仍需要专用的实验室、设备和训练有素的操做人员。

  胃肠道疾病和肝炎的病原体是食品分析中刚出现的十分重要的食品相关病毒。由于分子生物学方法的发展,使得诺如病毒、轮状病毒、甲型肝炎病毒、和乙型肝炎病毒及其他相关病毒在不同食品基质中的检测成为可能。然而,目前所使用的方法都需要加以改进,因为根据不同的方法、食品基质、以及病毒的类型,分析效率有很大的差别。我们需要建立标准的测试流程对现有的分析方法进行比较。

  由于工业的发展、新型农业的实践、环境污染和气候变化等原因,食物中有毒残留物的种类不断增加。这种增加促使了日常功能更强大、更灵敏和更快速的分析方法的发展,使之能够检测到食品中新出现的污染物,如工业有机污染物、纳米材料、残留药剂、抗生素和抗球虫药、或海洋生物毒素等。

  通过新的应用,纳米技术和纳米材料具有显著加强食品供应的潜力,包括对营养物质和生物活性吸收及传输系统的影响;对微生物,过敏原和污染物的检测和控制;改进食品包装性能和使用性能;改进食品的颜色和味道。由于这些应用,人类暴露于整个食物链中的纳米材料可能来自于纳米材料在食品生产中的故意使用,也可能是在农业生产的过程中使用,以及其他行业使用的纳米材料转移到食品当中。因此,我们需要新的分析方法对掺入食品或其他媒介中的纳米材料进行全面的分析和表征。此外,还要对不同类型的纳米材料的毒理学进行研究,了解它们如何影响食品的安全性。

  最后,一个明显的趋势是绿色分析化学在食品分析实验室的应用。绿色分析化学是指“使用较少或不用溶剂、试剂、防腐剂,以及其他会危害人体健康和环境的化学物质的分析技术和方法,它也可以实现更快和更节能的分析,但不会影响分析质量。”根据定义,很明显分析当中的有害物质减少了,但是分析性能依然保持甚至有所提高。一些方法,如那些涉及样品制备的绿色技术(使用新型绿色溶剂,微型化,或采用无溶剂技术),和新型分离技术、化学计量学的结合将有助于达到新的绿色时代所提出的目标。(未完待续)

  注:文章译自美国分析化学杂志。




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文章编辑: 网络整理员
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