基于組學(xué)的食品表征識別與鑒偽研究

陳 穎

(中國檢驗檢疫科學(xué)研究院， 北京 100176)

隨著食品產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和食品安全控制水平不斷提高，食品原料、生產(chǎn)、經(jīng)營等全鏈條中摻假使假現(xiàn)象日益凸顯，愈來愈引起世界各國關(guān)注，已經(jīng)成為需全球共同應(yīng)對的問題，也成為困擾和制約我國食品產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的毒瘤，是未來食品質(zhì)量安全需重點解決的主要問題和食品產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心問題。

食品摻假使假等不法行為，損害消費者經(jīng)濟利益，危害消費者健康，破壞市場經(jīng)濟秩序，擾亂社會誠信體系，導(dǎo)致嚴重社會負效應(yīng)，同時損害進出口貿(mào)易，影響國家形象。我國已將食品摻假和欺詐納入了政府對食品安全危機的監(jiān)管范疇。對真?zhèn)舞b別、種類鑒定、品質(zhì)評價、溯源檢測、地理標識、原產(chǎn)地保護、標簽符合等食品打假鑒偽技術(shù)的研究已成為國內(nèi)外食品質(zhì)量安全研究的新熱點[1]。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，食品打假鑒偽手段越來越多。從傳統(tǒng)經(jīng)驗判斷到儀器檢測，從生化分析到分子鑒別，方法的準確性、靈敏度和穩(wěn)定性越來越高，基因組、蛋白組、代謝組和無損檢測等基于組學(xué)的食品表征識別與鑒偽技術(shù)已成為解決食品摻假使假與欺詐問題的新一代技術(shù)手段。

1 食品打假鑒偽的重要性與緊迫性

1.1 食品摻假使假與欺詐現(xiàn)象歷史上由來已久，且問題越來越凸顯

縱觀世界食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，從初始作坊式發(fā)展時期，到工業(yè)化生產(chǎn)時期，乃至現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)體系建立時期，從兩千多年前的古代社會到今天的現(xiàn)代社會，食品摻假使假與欺詐行為自食品進入流通領(lǐng)域以來一直存在。不僅在中國，歐美發(fā)達國家和地區(qū)等其他地方也一樣存在。無論是政府還是民間，與食品摻假使假與欺詐的斗爭從來沒有停止過。

《晏子春秋·內(nèi)篇雜下》中“君使服之于內(nèi)，而禁之于外，猶懸牛首于門而賣馬脯于內(nèi)也。”和宋代釋普濟的《五燈會元》卷十六：“懸羊頭，賣狗肉，壞后進，初幾滅?！笔顷P(guān)于我國食品摻假使假的最早記載。在近代英國歷史上，19世紀是牛奶摻假的盛行時期，其中尤以19世紀后半葉最為嚴重。“一戰(zhàn)”時期的德國用“不可消化的廢棄物”制造了很多“食物代替品”。南北戰(zhàn)爭前后，美國也同樣經(jīng)歷了一個食品摻假肆虐橫行由“亂”而“治”的漫長過程。2013年初，歐洲的“馬肉風(fēng)波”成為近年來歐洲影響最深遠的食品摻假問題，甚至使不少消費者改變了消費習(xí)慣[2]。

隨著經(jīng)濟全球化進程，食品產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，食品企業(yè)開始全球化布局，不斷延長和復(fù)雜化的食品供應(yīng)鏈也增加了摻假使假和多元擴散的可能性。美國國會研究服務(wù)專題報告指出，盡管食品摻假的規(guī)模難以統(tǒng)計，但全球食品行業(yè)每年的損失高達150億美元[3]。近幾年全球經(jīng)濟衰退，世界范圍內(nèi)食品摻假與欺詐有顯著增加趨勢。尤其是隨著電商等新經(jīng)濟業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，食品摻假與欺詐更是成為全球性的挑戰(zhàn)[4]。

1.2 食品摻假使假與欺詐范圍廣、形式多，不良社會影響極大

盤點近年來的食品安全熱點事件，不論是歐洲“馬肉風(fēng)波”，還是巴西“過期牛肉丑聞”，不論是印度“牛奶摻假丑聞”、德國“有機雞蛋造假丑聞”，還是我國“假肉串肉卷事件”、“三聚氰胺事件”、臺灣地區(qū)“大統(tǒng)黑心油事件”等，都引起了空前的社會反響，嚴重影響了產(chǎn)業(yè)發(fā)展和消費者信心。食品摻假使假和欺詐有三個特點[3]：一是問題食品涉及面越來越廣，呈立體式、全方位態(tài)勢；二是危害程度越來越深，已從食品外部衛(wèi)生危害走向了內(nèi)部安全危害；三是手段越來越多樣、手法越來越隱蔽，已到了“不怕你做不到，就怕你想不到”的地步。在經(jīng)濟利益驅(qū)動下，一些企業(yè)和個人為了牟取暴利鋌而走險，置公眾健康甚至生命于不顧，違法制售假冒偽劣食品，盜用商標，假冒名牌，大發(fā)不義之財。甚至一些大的知名食品企業(yè)也參與其中，給食品質(zhì)量安全帶來了更多不確定因素。

1.3 食品打假鑒偽內(nèi)涵不斷演變，已從狹隘的食品衛(wèi)生向食品質(zhì)量、食品營養(yǎng)等“質(zhì)”與“量”全方面發(fā)展

食品品種日益豐富，加工手段日益多樣化，食品欺詐的概念范圍遠遠大于經(jīng)濟利益驅(qū)動摻假[5]的范圍，除真?zhèn)瓮猓€包括冒牌、避稅及走私等[6]。食品真實性鑒別已不僅僅指摻假鑒別，還包括品質(zhì)評價、標簽符合、溯源識別等多方面質(zhì)量安全問題[7]，其目的已呈多維度多元化需求,見表1。歐美等發(fā)達國家和地區(qū)非常重視食品的防偽監(jiān)測工作，而且相關(guān)的法規(guī)、標準體系往往更為嚴格。近期歐盟理事會新修訂的食品標簽法規(guī)要求在標簽上明確標明所有食品成分及含量，使消費者了解食品的所有成分[8]。與這些法律法規(guī)相配套需要完善的檢測體系和強大的技術(shù)儲備。

表1 食品表征識別與鑒偽的目的和需求

a. 溯源特別界定在食品產(chǎn)地識別，從原料到加工到產(chǎn)品到流通的廣義溯源及追溯體系涵蓋在各類食品鑒偽中; b. 標簽符合特別強調(diào)轉(zhuǎn)基因和過敏原兩類強制標識，其他各類廣義的標簽相符性分布在其他各類食品鑒偽中。

1.4 與摻假使假與欺詐手段的復(fù)雜性相比，食品打假鑒偽技術(shù)仍然滯后

盡管食品摻假使假一直存在，但對于食品打假鑒偽的研究卻相對薄弱，只是在近10年才引起人們的重視，成為研究熱點，并使該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用得到了長足發(fā)展[1]，但由于食品中所含成分復(fù)雜，易受產(chǎn)地、氣候和采收時間等因素的影響，且大多數(shù)食品經(jīng)過破碎、攪拌、高溫、高壓等物理、化學(xué)以及生物反應(yīng)等多種加工過程，而用于摻雜到食品中的物質(zhì)又多是與其組成比較接近，或某些性狀比較接近的物質(zhì)，因此通常難鑒別其真?zhèn)?。此外，隨著假冒偽劣手段的不斷變化，仿真度極高的劣質(zhì)產(chǎn)品給鑒偽、檢驗工作帶來巨大的困難。甚至有人提出諸如“為什么打假總比造假落后”的尖銳問題，凸顯出摻假食品有效檢測手段的缺失，迫切需要科技支撐與引領(lǐng)。

2 食品打假鑒偽技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢

食品打假鑒偽技術(shù)涉及從田間到餐桌的每個環(huán)節(jié)，要滿足種類、品牌、產(chǎn)地、目標物等真實性識別以及目標物純度鑒定、摻假物、雜質(zhì)含量檢測等不同的需求。近十年來關(guān)于食品打假鑒偽技術(shù)的研究報道呈直線上升的態(tài)勢，發(fā)文量在整個食品檢測發(fā)文量中的比重近年來也逐年提高[9]。食品打假鑒偽技術(shù)各類技術(shù)有其各自的優(yōu)點，也有著不同的局限，研究進展差異較大[10-13]。

1)借助肉眼或通過顯微鏡觀察區(qū)分樣品的形態(tài)學(xué)分析技術(shù)發(fā)展最早，但分析結(jié)果有一定主觀性，與檢測人員經(jīng)驗相關(guān)性很大。近幾年，數(shù)字圖像分析技術(shù)的發(fā)展賦予這個傳統(tǒng)技術(shù)新的生命力，有望成為一種新型輔助鑒別方法。2)以光譜、色譜和質(zhì)譜為代表的理化分析技術(shù)是興起年代相對久遠的一類技術(shù)，主要對產(chǎn)品主要成分、特定成分或標志物以及各種代謝物進行檢測分析。3)以電子鼻、電子舌等各類傳感器為代表的人工智能技術(shù)，主要測定樣品中所有揮發(fā)性成分等整體綜合信息。4)以PCR、分子標記、DNA指紋圖譜、芯片等為代表的分子生物學(xué)技術(shù)是國際上倍受關(guān)注的技術(shù)。

隨著科技的進步和學(xué)科交叉的融合發(fā)展，為食品打假鑒偽提供了新手段。如數(shù)字PCR技術(shù)為利用分子生物學(xué)技術(shù)定量提供了新的手段；新一代測序、組學(xué)技術(shù)為未知物種鑒別研究提供了新方法；計量學(xué)與各種技術(shù)有機結(jié)合，使得食品打假鑒偽技術(shù)更加科學(xué)。在不同技術(shù)方法中選擇合適的技術(shù)協(xié)同解決問題是目前食品鑒偽研究發(fā)展的主要趨勢之一，基于組學(xué)的食品表征識別與鑒偽技術(shù)體系越來越成為食品摻假使假等欺詐問題的綜合解決方案[7, 14]。

筆者團隊2005年提出了“食品屬性表征與品質(zhì)分子識別”概念[15]，一直致力于食品屬性表征與品質(zhì)分子識別及溯源的應(yīng)用與應(yīng)用基礎(chǔ)研究。圍繞大宗食用農(nóng)產(chǎn)品、深加工食品和高附加值食品，針對食品種類、品牌、產(chǎn)地、加工工藝、標簽符合真?zhèn)舞b定以及目標物真實性、純度、新鮮度、摻兌物檢測等核心問題，集成多種基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、智能感官等組學(xué)手段，系統(tǒng)開展了食品真實性鑒別技術(shù)研究，相關(guān)研究工作見表2。我們提出了從定性判別到精準定量分析，從單物種單目標識別到多物種多目標多元高通量識別，從定向篩查到非靶標偵測，從多組份到全組份分析的現(xiàn)代食品真?zhèn)舞b別技術(shù)體系構(gòu)建思路，見圖1。以遺傳物質(zhì)為基礎(chǔ)的識別技術(shù)，可以克服傳統(tǒng)方法受環(huán)境、氣候、加工方式等影響帶來的局限性，大幅度提高準確性；多目標物高通量檢測技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)食品中多物種成分的高通量同時鑒別，極大提高檢測通量和效率；以蛋白為靶標的比較蛋白組和免疫學(xué)方法，為食品真實屬性判別和品質(zhì)鑒別提供了理論基礎(chǔ)和新思路。將代謝組學(xué)應(yīng)用于食品真實屬性表征，拓展了在以核酸和蛋白為目標物基礎(chǔ)上的鑒別途徑；感官風(fēng)味與化學(xué)計量相融合的品質(zhì)識別技術(shù)，為地域特色食品的追溯和評判提供快速甄別方法。

2.1 基于基因組學(xué)的食品表征識別與鑒偽技術(shù)

隨著20世紀末分子生物學(xué)的發(fā)展，對基因進行快速、準確分析的各種方法不斷出現(xiàn)，如PCR、實時熒光PCR、數(shù)字PCR、分子指紋、基因芯片、基因測序、DNA條碼等，可以快速地分辨食品中使用的動植物原料成分、過敏原物種成分和轉(zhuǎn)基因成分。由于生物型的差異直接反映在基因序列的差異上，不受季節(jié)、環(huán)境和加工條件等限制和影響，因此，以DNA為基礎(chǔ)的分子生物學(xué)方法仍被認為是食品真實性鑒別中最有效的方法[68]。根據(jù)基因進化特點選擇合適的靶基因，可實現(xiàn)對物種、同一種物種不同品系的精細區(qū)分，甚至追溯到特定的生物個體[69-72]。例如，保守的看家基因通常用于種以上分類水平的鑒別，進化適中的基因用于種的鑒別，變異較快的基因用于亞種、株系的鑒別，而針對全基因組掃描式指紋技術(shù)可用于個體鑒別。以此建立的食品物種成分鑒別方法有許多成為各國食品檢測標準甚至國際標準。

表2 近十五年在食品表征識別與鑒偽方面的研究工作

圖1 基于組學(xué)技術(shù)的食品表征識別與真?zhèn)舞b別技術(shù)體系Fig.1 Food characteristic identification and authentication technologies based on omics

應(yīng)用基因檢測技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)含量低至幾個拷貝的基因，使食品物種成分的分析從常量水平進入痕量水平。在方法設(shè)計時可依據(jù)食品加工程度選擇單拷貝或多拷貝基因，以滿足不同靈敏度的要求。各類高精尖儀器和配套的商品化試劑盒能大大縮短檢測時間，有助于提高操作的精準度，防止交叉污染。但從富含多糖、多酚、單寧、色素及其他次生代謝物質(zhì)的食品或DNA含量較少的食品(如油脂)中提取DNA的方法難度相對較大，使分子方法在該類產(chǎn)品的應(yīng)用中受到一定局限[73]。

此外，由于基因的數(shù)量水平和生物體的質(zhì)量水平并不等同，現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)對物種成分的鑒別大多數(shù)停留在定性和半定量水平，精準定量問題仍是急需突破的瓶頸。數(shù)字PCR技術(shù)的出現(xiàn)，為基于基因組學(xué)技術(shù)的食品定量檢測提供了新的思路。目前，國內(nèi)外也有不少學(xué)者開展了食品摻假的分子生物學(xué)定量研究，進一步探索不同物種、不同組織材料的基因數(shù)量和樣品質(zhì)量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，希望找到一種換算規(guī)律，實現(xiàn)從基因角度對食品成分進行定量檢測[49,74-76]。

隨著食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，食品種類越來越多，成分越來越復(fù)雜，同時對多物種進行定性定量檢測的需求也越來越大。近幾年，基于高通量測序的宏條形碼技術(shù)發(fā)展迅速，可以實現(xiàn)同時檢測復(fù)雜樣品中的多個物種的目的[77]，在食品物種鑒定方面顯現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。此外，隨著測序技術(shù)的發(fā)展，單分子測序 (single molecule sequencing, SMS)或第三代測序 (third generation sequencing, TGS)已經(jīng)開始興起并得到應(yīng)用，基于高通量測序的多物種鑒別技術(shù)的成本大大降低，將會在食品安全監(jiān)管中成為不可或缺的重要組成部分。

2.2 基于蛋白組學(xué)的食品表征識別與鑒偽技術(shù)

蛋白質(zhì)組學(xué)作為后基因組時代的一個新研究方向，近幾年發(fā)展迅速，已成為食品品質(zhì)檢測和安全控制方面有力的研究工具。蛋白質(zhì)組學(xué)研究特定條件下蛋白質(zhì)整體水平的存在狀態(tài)及活動規(guī)律，不僅可以鑒定蛋白質(zhì)種類，還可進行蛋白質(zhì)定量[78-79]，為分析不同物種、產(chǎn)地、成熟階段的食品蛋白質(zhì)組分和含量提供了新思路。

基于蛋白組學(xué)的食品表征識別與鑒偽技術(shù)主要可以歸為兩類，即基于凝膠(gel-based)的方法和基于質(zhì)譜(MS-based)的方法。雙向凝膠電泳(2-DE)是經(jīng)典蛋白質(zhì)凝膠技術(shù)，但存在諸如對低豐度蛋白質(zhì)、疏水性蛋白質(zhì)、極酸或極堿蛋白質(zhì)的分離和檢測效果較差，難以實現(xiàn)規(guī)?；妥詣踊热秉c[80]。質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一問題。質(zhì)譜具有快速、靈敏、準確的優(yōu)點，一次實驗可同時檢測千余種蛋白質(zhì)，可應(yīng)用于蛋白質(zhì)的鑒定、翻譯后修飾、表達差異分析、功能及互作分析等，是進行高通量蛋白質(zhì)鑒定和定量分析的最常用方法[81]，如，基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜(matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF-MS)技術(shù)、同位素標記相對和絕對定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ)、多反應(yīng)監(jiān)測(multiple reaction monitoring, MRM)技術(shù)等，促進了蛋白質(zhì)組學(xué)方法在食品真?zhèn)舞b別中的應(yīng)用。

目前，蛋白質(zhì)組學(xué)已在物種鑒別、產(chǎn)地溯源、品質(zhì)識別、摻假鑒定等多個領(lǐng)域得以應(yīng)用，涉及肉制品、水產(chǎn)品、乳制品、果蔬制品、谷物及其制品、高附加值食品及保健食品等多類食品[82-87]。通過蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫，利用鑒定工具對蛋白質(zhì)進行鑒定是蛋白組學(xué)研究重要內(nèi)容。因此蛋白數(shù)據(jù)庫的選擇和拓展，以及對蛋白質(zhì)組學(xué)質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)處理及分析則顯得尤為重要。隨著高分辨質(zhì)譜以及新型生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)庫的共享應(yīng)用，基于蛋白組學(xué)的食品表征識別與鑒偽技術(shù)在食品真?zhèn)舞b別及品質(zhì)識別研究中將有更加廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 基于代謝組學(xué)的食品表征識別與鑒偽技術(shù)

代謝組學(xué)是通過高通量、高靈敏度和高分辨率的現(xiàn)代儀器，結(jié)合模式識別等化學(xué)計量學(xué)方法分析對生物體內(nèi)所有代謝產(chǎn)物變化規(guī)律的一種研究方法[88]。通常代謝組學(xué)的研究對象是小于1 500Da的小分子代謝物，但目前也有研究者將代謝組學(xué)的研究范圍擴展至脂質(zhì)甚至元素，將脂質(zhì)組學(xué)納入其中。無論是小分子代謝物、脂質(zhì)還是元素，代謝組學(xué)的研究對象通常位于生理、生化活動調(diào)控的末端，能反映生物體變化規(guī)律的整體性，也能對非特定目標物進行檢測。與其他組學(xué)技術(shù)，其最大優(yōu)勢在于整體分析能力，更能揭示生物體的生理生化狀態(tài)，反映外界環(huán)境對食品成分產(chǎn)生的微小差異，且代謝物數(shù)目遠遠小于基因和蛋白質(zhì)的數(shù)目，有利于建立代謝物數(shù)據(jù)庫進一步研究分析。

對代謝物的分析主要分為靶標分析和非靶標分析[89]。非靶標分析是通過分析盡量多的代謝物以期尋找到具有統(tǒng)計學(xué)意義的特征標記物來反應(yīng)樣品狀態(tài)[90]。靶標分析則是預(yù)先提出假設(shè)，去除無關(guān)代謝物后針對特定的標記物進行研究并驗證假設(shè)[91]。兩種分析方式常根據(jù)研究目標不同結(jié)合使用，在特征物不明確的情況下通常先采用非靶標分析方法，實現(xiàn)輪廓判別，后續(xù)根據(jù)需要再針對一種或多種靶標物質(zhì)進行判別。

代謝組學(xué)常用的檢測技術(shù)包括振動光譜技術(shù)、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、核磁共振技術(shù)等，基于不同技術(shù)得到復(fù)雜而龐大的多維數(shù)據(jù)，而真實有效數(shù)據(jù)的獲得則依賴于樣品多樣性和真實性。對于數(shù)據(jù)的后續(xù)深度挖掘和分析是代謝組學(xué)研究的另一個重要部分[91]，考慮到代謝組分析數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，簡單的線性擬合有時結(jié)果并不理想，需要采用新的高維數(shù)據(jù)分析方法，如將支持向量機、隨機森林和遺傳算法結(jié)合起來進行變量篩選，以獲得準確率、預(yù)測能力、穩(wěn)定性及適應(yīng)性更好的評估模型[92-93]。

在食品真?zhèn)舞b別領(lǐng)域，代謝組學(xué)在物種及品種鑒定、產(chǎn)地鑒定、品質(zhì)鑒別、摻假摻雜鑒定以及食品加工方式、原料屬性及來源、功能食品的功效評價鑒別等方面已得到應(yīng)用[94-98]。目前，這類技術(shù)研究比重較大，但實驗結(jié)果會受到品種、產(chǎn)地、收獲季節(jié)、原料環(huán)境、加工條件、貯運包裝方式等很多因素的影響，常需要大量已知樣品建立模型[90]，但模型通用性不強，急需突破樣本代表性等瓶頸問題。構(gòu)建全面準確的代謝產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫，并與基因組、蛋白質(zhì)組等數(shù)據(jù)庫相互銜接，形成系統(tǒng)生物學(xué)數(shù)據(jù)鏈，將使基于代謝組學(xué)的食品表征識別與鑒偽技術(shù)走向成熟。

2.4 基于無損檢測的食品表征識別與鑒偽技術(shù)

無損檢測是指在不破壞待測物原有狀態(tài)和物理化學(xué)性質(zhì)的前提下，通過光、聲、電、磁和力等手段獲得多種物理化學(xué)信息，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的歸一分類，實現(xiàn)對待測物的測定。無損檢測技術(shù)具有操作方便和易實現(xiàn)在線檢測的優(yōu)點，在獲取樣品信息的同時保證了樣品的完整性，且能有效地判斷出某些從外觀無法得出的樣品內(nèi)部品質(zhì)信息，檢測速度又較傳統(tǒng)的化學(xué)方法迅速、綠色，也因此成為近年來食品品質(zhì)檢測的熱點技術(shù)[99]。

根據(jù)檢測原理的不同，無損檢測技術(shù)大致可分為光學(xué)特性檢測技術(shù)、聲學(xué)特性檢測技術(shù)、電學(xué)特性檢測技術(shù)、電磁與射線檢測技術(shù)、視覺(圖像)信息檢測技術(shù)、嗅覺味覺信息檢測技術(shù)、生物傳感器技術(shù)等幾大類，而基于無損檢測的食品表征識別與鑒偽技術(shù)主要有中紅外光譜和近紅外光譜技術(shù)、計算機視覺技術(shù)、高光譜技術(shù)、拉曼光譜技術(shù)、核磁共振技術(shù)，及超聲波檢測技術(shù)、電子鼻/電子舌智能感官技術(shù)等[100-101]，涉及物性學(xué)、信息技術(shù)、人工智能、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、光譜技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域。

基于無損檢測的食品表征識別與鑒偽技術(shù)近年已廣泛應(yīng)用在農(nóng)畜產(chǎn)品、果蔬產(chǎn)品的新鮮度、品質(zhì)檢測、感官評估和有害物質(zhì)檢測等方面[101-104]。由于農(nóng)產(chǎn)品形狀各異、內(nèi)部成分復(fù)雜且含量不均衡，且往往含有多種官能團且多有相似分子結(jié)構(gòu)，測量信號交叉重疊，無法直接測得食品農(nóng)產(chǎn)品中各物質(zhì)的含量，因此需要運用化學(xué)計量學(xué)將測量信號與典型樣品的已知質(zhì)量參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，通過大量典型樣品測量數(shù)據(jù)建立定量分析模型，才能用于樣品定量檢測[100]。此外，不同無損檢測技術(shù)存在不同的瓶頸問題[90,105]，如光譜檢測中需要建立完善的標準譜庫，射線技術(shù)檢測中要有效排除干擾因素，超聲波檢測需開發(fā)穩(wěn)定的信號系統(tǒng)，計算機視覺檢測中光源的選擇、電子鼻檢測中新型傳感器的研發(fā)等，這些問題的研究和解決，將使無損檢測技術(shù)在食品質(zhì)量與真?zhèn)舞b別領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。

3 我國食品打假鑒偽科技存在的主要問題和建議

近年來，我國食品打假鑒偽技術(shù)發(fā)展迅速，在一定程度上改變了加工農(nóng)產(chǎn)品和食品真?zhèn)舞b偽、品種鑒定、產(chǎn)地鑒別、品質(zhì)評價標準缺乏、指標混亂的局面等。但與現(xiàn)實需求相比，還有很大差距，食品打假鑒偽處在問題“多發(fā)期”與監(jiān)管工作“薄弱期”相疊加的特殊時期。

3.1 食品打假鑒偽整體部署嚴重不足，急需強化頂層設(shè)計能力統(tǒng)籌布局

目前對食品打假鑒偽技術(shù)的研發(fā)大多處于自發(fā)階段，國家科技計劃中只有零星支持。而美國創(chuàng)新戰(zhàn)略、歐盟第八個科研框架計劃歐盟科研與創(chuàng)新框架計劃“地平線2020”和日本第四期科學(xué)技術(shù)基本計劃均將食品打假等食品安全列入重點支持研究領(lǐng)域。近期歐盟發(fā)布第二次打擊食品欺詐行為協(xié)調(diào)控制計劃，建立了政府機構(gòu)共享事件信息和情報的食品欺詐網(wǎng)絡(luò)。美國在明尼蘇達大學(xué)于2004年成立了國家食品保護與防御中心(現(xiàn)更名為食品保護與防御研究所)，美國藥典委員會建立了“食品欺詐的公共數(shù)據(jù)庫”。2018年中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會成立了食品真實性與溯源分會，2019年國家自然基金委在食品安全領(lǐng)域增加了食品真實性檢測與溯源學(xué)科代碼，都推動了食品真?zhèn)舞b別技術(shù)的研究。但我國在國家層面的總體部署仍較缺乏，缺少頂層設(shè)計。建議將食品摻假使假納入食品安全危機監(jiān)管進行重點部署，制定相應(yīng)科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，統(tǒng)籌科技布局與設(shè)置重點專項，為食品打假鑒偽提供持續(xù)性的支撐和引領(lǐng)。同時，加大食品打假鑒偽技術(shù)標準和規(guī)范的制定，繼續(xù)推進非法添加的黑名單制度，完善供應(yīng)鏈監(jiān)管并進行全程監(jiān)管和控制。

3.2 食品打假鑒偽技術(shù)創(chuàng)新能力嚴重匱乏，急需加大食品打假鑒偽科技創(chuàng)新的支持力度

當(dāng)前世界范圍內(nèi)食品真實性鑒別技術(shù)的研究非常活躍，我國亦是如此，但大多處在探索和嘗試階段，技術(shù)儲備不足，創(chuàng)新能力匱乏。主要表現(xiàn)在低水平重復(fù)的多，原創(chuàng)性成果少；跟蹤模仿的多，具有核心知識產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)少；被動應(yīng)付的多，主動應(yīng)對的少；已知物定性方法多，未知物篩查定量方法少；單點技術(shù)多，成體系的少。因此，食品打假鑒偽基礎(chǔ)理論有待進一步積累，全鏈條創(chuàng)新系統(tǒng)研發(fā)有待進一步強化。建議聚焦食品打假鑒偽重大戰(zhàn)略任務(wù)，通過設(shè)立重點專項或重大任務(wù)，加大科技投入，從基礎(chǔ)前沿、共性關(guān)鍵技術(shù)到應(yīng)用示范進行全鏈條創(chuàng)新設(shè)計，一體化組織實施，增強源頭創(chuàng)新能力。重點開展高分辨率、高靈敏度、高通量和判定準確的新型食品打假鑒偽技術(shù)研究，突破一批前沿核心技術(shù)，攻克一批關(guān)鍵共性技術(shù)，創(chuàng)制一批儀器裝備和試劑盒等，構(gòu)建現(xiàn)代食品打假鑒偽技術(shù)體系和標準體系。

3.3 食品打假鑒偽技術(shù)的推廣應(yīng)用嚴重滯后，急需夯實食品打假鑒偽基礎(chǔ)保障工作

食品品種林林總總，摻假方式變化多端，目前的很多技術(shù)在實際中的應(yīng)用開發(fā)不足，管用的不多，而且大多數(shù)技術(shù)尚無標準，更沒有成標準體系。建議夯實食品打假鑒偽數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)保障工作，建立基于大數(shù)據(jù)的常見食品摻假案例公共數(shù)據(jù)庫，加強早期情報的預(yù)警預(yù)判；建立原料質(zhì)量管控技術(shù)標準和溯源體系，通過DNA條碼、利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等建立食品追溯系統(tǒng)，加強相關(guān)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)互通，對食品生產(chǎn)的全過程進行監(jiān)控，以提高產(chǎn)品的可追溯性。同時，以更加開放的全球視野，推進國際科技合作，使技術(shù)、標準、規(guī)范充分與國際接軌，在更高起點上推進自主創(chuàng)新。

4 結(jié)語與展望

食品真?zhèn)舞b別從表觀形態(tài)學(xué)發(fā)展到生化學(xué)，再到基因水平，一方面準確性、靈敏度和穩(wěn)定性越來越高，另一方面，反映了食品從簡單的農(nóng)產(chǎn)品到復(fù)雜加工品的轉(zhuǎn)變對檢測或鑒別技術(shù)的解讀能力提出了更高要求。對食品打假鑒偽來說，從解決問題層面看，會更突出適用性、融合性和體系化，即選擇合適方法達到最有效的結(jié)果；多組學(xué)聯(lián)合分析實現(xiàn)融合發(fā)展。從技術(shù)發(fā)展方向上會更加高通量、精準和快速，以基于大數(shù)據(jù)的高通量食品組學(xué)(基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)等)為引領(lǐng)，輔以無損現(xiàn)場快速檢測(智能仿生識別、可視成像、生物傳感等)，將是當(dāng)前食品真?zhèn)舞b別技術(shù)的主要發(fā)展方向。

現(xiàn)代食品表征識別與鑒偽技術(shù)的研究方興未艾，永遠在路上。