食品品质快检和掺假识别技术取得阶段性成果

    提高产业链品控水平  保障食品质量安全

  2017年2月,国务院发布的《“十三五”国家食品安全规划》中明确提出，要加快建设食品安全检验检测体系。对于食品企业来说，需要增加原料检验、生产过程动态监测、产品配送流通检测等检验设备，完善企业内部质量控制、监测系统和食品质量可追溯体系。

  检验检测是食品安全监管的核心手段，然而,传统的抽样检测主要采用液相色谱、气相色谱、原子吸收等大型精密分析仪器在实验室进行测定。这些方法分析准确，但耗时耗力，难以满足田间地头、生产基地、超市、批发市场、餐饮、加工等场所的快速检测需求。在此背景下，国家大力支持农产品、食品安全快速检测能力的建设，近年来我国在食品安全快速检测原理、技术、仪器装备国产化和应用方法研究方面开展了大量的工作，并取得了一些阶段性成果。

  针对典型问题提出方法和策略

  农业部食物与营养发展研究所联合北京农业质量标准与检测技术研究中心、食品行业生产力促进中心、中国农业大学等科研单位，经过数年的研究积累，以典型食品的营养品质参数和安全指标为测量对象，在食品品质检测和掺假识别关键技术研究、快速检测仪器设备研发、中小企业快速检测公共服务平台建设等三个方面进行了探索，取得了一系列创新性进展。2018年1月，该项目获得长城食品安全科技奖，项目的完成人为朱大洲、韩平、屠振华、陈红茜、卢林纲、王冬、贾文珅、王靖。该项目主要创新点如下：在食品品质检测和掺假识别关键技术方面，提出了系列建模方法和策略，并针对食品品质检测中的典型问题进行应用。

  优化基于近红外光谱的食品营养品质检测及掺假识别技术  针对食品的近红外光谱吸收信号弱、背景复杂、模型适应性差等技术难题，提出了利用多光程数据融合提升近红外光谱分析模型预测精度的方法；确定了局部模型、转移的局部模型、全局模型、优化的全局模型等4种建模策略；提出了7种近红外分析模型性能预判参数，以指导整个近红外分析过程。应用近红外光谱对苹果、苹果汁、蜂蜜等食品的含糖量进行定量检测，建立了蜂蜜中掺入果葡糖浆、果葡糖水等物质的掺假识别模型，以及小麦面粉中掺入石灰等外源添加异物的快速鉴别模型。

  提出X射线荧光光谱基体效应校正的技术  围绕便携式土壤重金属测量仪的研发需求，针对土壤的X射线荧光光谱存在谱峰重叠、Fe的Kα强峰干扰建模等问题，提出了“主、次峰相结合的特征谱区建模”、“全谱区及Fe峰加权系数法建模”，并结合优化的样品选择方法，有效校正了土壤的基体效应。

  建立基于光谱的食品品质劣变监测技术  针对常见食品在加工、储藏过程中发生部分品质劣变的情况，建立了荧光光谱与常用的褐变表征参数，如非酶褐变指数（NEBI）、Lab颜色模式中的黄蓝轴分量（b*）之间的关联模型，从而利用高灵敏度的荧光光谱来预测果汁中美拉德反应中间产物羟甲基糠醛（HMF）的含量，区分新鲜果汁与不同热处理后的果汁，建立了基于荧光光谱的苹果汁褐变及其品质动态监测方法。此外，采用近红外光谱技术实现了陈化小麦粉的无损快速鉴别；采用近红外光谱技术实现劣变花生的无损快速鉴别。

  建立果蔬表面农药残留分布情况可视化检测技术  采用红外显微成像技术，以氯氰菊酯、毒死蜱以及阿维菌素为研究对象，对果蔬样品表面的农药残留以及生物农药掺假识别开展定性及定量检测。提取出氯氰菊酯和毒死蜱主要分子结构及其在红外谱区的特征吸收峰，采用特征峰比对、二维相关分析等方法，对果蔬样品表面的农药残留以及生物农药掺假识别开展了定性及定量研究，实现了果蔬表面农药残留的分布状况、浓度大小的二维空间可视化分析。

  易满足快速筛查 实现便携式测量

  研发基于LVF的果品检测光谱仪  针对现有分光技术在现场测量方面的不足，基于新型线性可调谐滤光片分光技术，研制新型果品检测光谱仪，波段范围850-1700nm，仪器无活动部件，适合现场便携式测量。采用智能手机作为光谱采集处理平台，可通过3G、4G网络实时进行数据传输，实现了水果糖度的快速检测，通过内嵌预测模型，在生鲜食品的现场品质检测方面具有较大应用潜力。

  研发基于×射线荧光的土壤重金属含量快速检测仪  针对重金属污染日益成为农产品源头安全管控的趋势，本项目研发了具有定位功能和地统计学分析功能的新型便携式×射线荧光土壤重金属速测仪，实现了土壤中重金属砷、铅、铬、铜、锌等元素的现场测定与分析，能够满足土壤重金属污染快速筛查，成本仅为国外同类产品售价的1/2以下。

  补齐检测短板 提供快检技术

  在服务广大中小食品企业方面，瞄准食品中小企业在食品安全快速检测能力上的欠缺，根据光电快速检测设备的实际使用条件和需求，建立了系列常见农产品、食品的近红外分析检测模型库，以及不同技术方案的分析处理方法流程。在此基础上建立了具有专业化服务能力食品中小企业快速检测公共服务平台，为食品行业中小企业提供食品品质快速检测服务。

  该项目在执行过程中，已出版学术专著5部，获得多项授权发明专利和实用新型专利，获得软件著作权登记7项，在国内外学术期刊发表论文47篇，其中SCI收录23篇，EI收录11篇。

  该项目中所研发的食品营养品质快速检测技术、掺假识别技术、农药残留可视化检测技术、便携式光谱仪、基于X射线荧光的土壤重金属速测仪、中小企业快速检测公共服务平台，瞄准了广大食品企业对原材料和产品过程控制的检测需求，具有广阔的市场应用前景，已在北京郊区果品检测中进行示范应用。所建立的中小企业快速检测公共服务平台，也为各地食品产业集群内的中小企业提供检测服务，进行了数十批次的产品检测。项目成果对于提高我国食品全产业链的品控水平、保障食品的质量安全提供了有力支撑，有助于大型食品企业树立品牌形象，也有助于政府加强对中小食品企业的监管。 朱大洲  罗雯靖