淺談有機食品質量檢測

常亮+李鵬

有機食品質量檢測需要使用多維度評估工具，重點在于作為檢定過程中分析驗證手段的鑒定技術。在分析時間及有機系統相關參數測定方面，超高效液相色譜—質譜法、氣相色譜—質譜法、直接實時分析—高分辨質譜法以及結晶法（無論有無添加劑）等全新指紋識別法均可能成為有效方法。為進一步推進方法學的發展，本文推薦了一種系統性方法，該方法同時考慮到了食品結構因素。

就有機食品而言，描述食品屬性的“活性”一詞對某些消費者來說非常重要。通常，消費者會認為有機食品與非有機方式生產的食品之間存在質量差異。這些差異主要通過農藥用量（及殘留量）、肥料種類、食品添加劑范圍、遺傳操作情況及所選擇的技術等得以鑒定。消費者希望獲得自然、健康、對環境影響較小且在生產過程中能夠提升動物福利的有機食品。根據通常用于描述某些食品的總體食品質量安全模型，可利用多維度評估方法將食品質量描述為不同的食品屬性，有機食品質量模型建立在多源法則及多維度評估方法之上。在此基礎上，可以選擇或者說需要開發對標準相關參數的分析方法。這些方法的應用領域包括開發新產品、管理質量、執法監管及解決問題等。

但是，一個主要問題是有機食品是否與非有機方式生產的食品存在差異、差異程度如何以及可利用哪些參數來測定這種差異。遺憾的是，最近針對該問題所發表的多篇評述資料均未對此點給予明確說明。然而，統計數據表明，通過有機方式生產的水果及蔬菜中某些抗氧化劑（如多酚）含量可能高于常規方式生產的水果及蔬菜中的含量，但主要食品組分似乎并未顯示有不同之處。

通常情況下，使用靶標及非靶標分析法進行有機食品鑒定，但仍需進行深入調查研究。許多不同的技術及方法可用于檢測食品質量中的不同靶標特性：單一化合物或化合物類（如蛋白質、糖類、維生素等營養素）、健康促進型化合物（如多酚類），或是不利健康型毒素（例如毒素）、殘留物，以及能量標準、流變學特性（如質地和結構等）和感官特性等。迄今為止，還沒有完全符合要求的評審方法可用于有機食品質量檢測。因此，本文旨在提供有關技術及分析方法的現狀報告，用于解答有關有機食品領域的各種問題。

有機食品質量檢測

目前，有機食品檢測技術或方法仍然匱乏，在質量管理及執法監管方面，仍需要開發有機食品鑒定方法及以代謝產物測定為重心的殘留物檢測方法。新產品開發旨在實現有機加工，同時也需要進行與有機食品質量模型有關的食品質量檢測，尤其要側重于參數、方法的開發。

過去十年中，公眾對食品生產技術的關注度一直在增加，由此對食品的感官屬性、營養價值和安全性產生了影響。這種發展趨勢轉而又促進了有機食品的生產。由于生產成本較高，有機產品零售價往往高于非有機產品。然而，由于存在溢價，有機產品容易涉入欺詐行為。因此，在幫助和鞏固驗證過程方面，分析驗證基于內在指標的有機食品質量參數將變得非常重要。然而，實現這一目標需要的不僅僅是一個簡單的分析測試。有機產品質量鑒定是一個復雜的過程，在很大程度上取決于所檢測的產品。因此，不可能僅憑單一指標鑒別有機產品與常規產品。人們已開發出越來越多的指紋識別方法，這些方法結合先進的化學計量學知識，考慮到了一系列內在（天然存在的）成分。

指紋識別策略在表征代謝物組以及出現于農產品中的一系列低分子量初級及次級代謝產物時更為全面。概括地說，即認為：不僅特定活體基因可對典型性代謝物成分產生影響，農業方法等外在因素也可對其產生影響。高分辨率質譜法與超高效液相色譜（UPLC）及/或氣相色譜（GC）法聯合使用，表明所選分析工具頗具挑戰性。為避免某些基質成分產生負面影響，在儀器測量之前需制備盡量少的樣品或不制備樣品。多項案例研究已表明，這些全新方法的潛在優勢在于檢測食品來源。應當注意的是，代謝組學研究并非基于單個“質量標記”的靶標分析，而是基于非靶標分析；在第一階段，無需對代謝物組樣本中的所有化合物進行鑒定；通過先進的化學計量學技術，對包含有益樣品“標志”的整個數據集進行了分類。

許多專家探討了用于有機食品檢測的幾種全新方法的驗證策略。大多數全新方法，包括熒光激發光譜法（FES）、生物結晶法及Steigbild法，均可記錄成文并針對某些食品類別實行標準化，但仍缺乏理論依據。對可重復性或穩健性等方法論質量參數進行了測試，但無法進行再生性測試，因為仍然缺乏參考資料。

與眾所周知的近紅外光譜（NIR）法相反，FES法的激發與發射功能利用的是可見光光譜及激發與發射間的延時（“延遲發光”）。在特定時間及150瓦（24伏）鹵鎢燈所發射的恒定照度下實施光學激發過程。通過彩色標準玻璃濾光片濾去光譜部分。光學激發過程結束后，使用光電倍增管（EMI 9202及珀金埃爾默儀器公司CP1962）對樣本所發射的全部光線進行測量。測量結果已用于進行小麥及胡蘿卜質量鑒定。在使用黃色或白色光激發并得出黃光/藍光比率后，所考慮的相關參數為不同的發光特性。

有機樣品食品質量分析新方法

一般情況下，上文提到的這些方法可用于進行食品質量分析，并且不限于有機來源產品。然而，就大多數此類方法而言，若要實現方法開發、標準化及成為理論基礎，仍需付出更多努力。

最近幾年，代謝物組學——以“使用一種或數種分析方法對復雜生物基質中最廣泛范圍內的小分子進行檢測”為中心——作為食品分析領域的一項專長也已出現。在代謝組學研究中可使用多種有關不同目標的方法：代謝物靶標分析（搜索代謝途徑中的特定代謝物）；代謝輪廓分析（研究特定代謝途徑中的一組相關化合物或代謝產物）；代謝物組（分析存在于樣品中的所有代謝物——在特定時間點全面‘快速檢測代謝過程）；以及代謝物指紋圖譜（全面快速分析——旨在鑒定足夠的代謝產物從而使人們能夠將某一未知樣品劃入已識別組群中——晶格鑒定）。應當注意的是，代謝物組分析相當困難（代謝產物不可避免地在結構、功能基團、理化性質及濃度方面存在較大差異），不僅需要實現各種用途的復雜儀器設備，還需要設計實驗條件及評估數據的高素質人員。氣相色譜-質譜聯用法可能是最常見的儀器分析法。除包含樣品組分分離的程序外，還有一種基于質譜法的全新方法，可以省去對樣本成分的色譜分離。在眾多常壓電離技術中，直接實時分析（DART）法與高分辨率質譜（HR-MS）法代表了最具挑戰性的檢測方案，因為所需制備的樣品量極少；此外，標準化“指紋圖譜”（各樣本質譜）以及由此創建的樣品數據庫更具可行性。高分辨率質譜（HR-MS）法還有助于鑒定存在于樣品中的多種化合物。直接實時分析（DART）法對污染相對不敏感且不存在樣品間的攜帶污染，從而能夠分析多種材料。這樣，在顯著提升分析速度的同時減少了工作量。

有機食品質量檢測實驗室法中的主要發現

各種不同方法可統一歸為三類：用于有機食品鑒定的許多非靶標化學及物理指紋識別法，最新描述的熒光激發光譜法也可能成為此類方法之一；用于鑒定生物標記（化合物及化合物類的性能分析圖）的分析技術——也可使人們檢測加工處理過程所影響的以及應用到整個有機食物鏈的因素；一種全新方法——檢測樣品對結晶系統的影響（無論是在含有無機鹽的情況下還是在水相蒸發過程中）。對于所有三種不同方法而言，實驗室技術與化學計量學工具結合至關重要，因為質量鑒定過程中需分析大量數據。

有機食品質量檢測領域現狀和未來研究挑戰

目前，食品質量分析技術及方法的開發均具有一定的挑戰性。其中，納米材料、過敏原和表觀基因組即為一些實例。納米材料和過敏原正處于有機食品環境下的科學研究階段。表觀基因組被視為是一種引人關注的新型工具，用于支持產品開發及有機食品質量管理，因為該方法涉及有機完整性、本質等術語。此外，基質效應與部分食品樣品結構也可能會給研究帶來一定挑戰性。我們也可以從有機食品產品開發的角度來考慮這些特性。關鍵質量等特性描述方面的監管也需要進一步開發適用的參數。重要的是，將系統生物學、分子、細胞及生物體水平以及不同“組學”優化方法等全新方法，認定為未來表征有機食品的方法論要求（通用標準，請見Cifuentes）。有機食品鑒定領域的巨大差距主要是由于需要使用可靠的方法追溯加工后的食品；因此，市場上現有的有機食品中，80%屬于加工后食品。在這種情況下，不僅需要質量評估技術，更重要的是要進一步規范各項法規（如使用納米材料、規范加工技術等）。從整體角度來看，有必要對所獲得的結果（如有關植物生理機能或對消費者產生影響的結果）加以解釋，由此需要使用科學證據對已明確的定義加以證實。以實驗室法中的系統方法作為一項創新，必然需要對結晶法進一步實施科學驗證。其中一個最主要、最迫切的問題即是驗證用于執行各項實驗室技術的化學計量學工具。

因此，需要對有關原料質量鑒定的所有多變量方法的標準協議進行開發和現場驗證，必須要對各種方法的局限性及其在日常分析中的應用情況予以明確并加以探討。這點對非靶標分析法及靶標分析法均具有一定效力。靶標分析法需要使用多學科方法來理解和解釋有關樣品質量、處理過程或作用方面的結果。其中，在食品質量檢測方法開發過程中使用系統性方法已成為未來研究所面臨的一項重大挑戰。