食品組學(xué)（Foodomics）是一種通過系統(tǒng)生物學(xué)的手段來整合基因組學(xué)/轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)和蛋白組學(xué)的統(tǒng)稱，常用于鑒別食品的物種、產(chǎn)地和品質(zhì)。發(fā)展食品真實(shí)性檢測技術(shù)可以對(duì)食品生產(chǎn)者起到威懾作用，是食品安全的重要保障。在不久前舉辦的2017年食品真實(shí)性與溯源技術(shù)國際論壇上，知名專家學(xué)者分享了多個(gè)當(dāng)下食品科技界最前沿的食品真實(shí)性檢測技術(shù)。
質(zhì)譜技術(shù) 應(yīng)用廣泛 廣受認(rèn)可
食品組學(xué)（Foodomics）是一種通過系統(tǒng)生物學(xué)的手段來整合基因組學(xué)/轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)和蛋白組學(xué)的統(tǒng)稱，常用于鑒別食品的物種、產(chǎn)地和品質(zhì)。專家介紹，在食品組學(xué)中，代謝組學(xué)技術(shù)應(yīng)用最廣，側(cè)重于食品所有成分的整體分析，可以對(duì)食品進(jìn)行真?zhèn)舞b定、溯源分析等。代謝組學(xué)的檢測對(duì)象小分子代謝物，是生物機(jī)體作用的最終結(jié)果，基因和蛋白質(zhì)表達(dá)的微小變化都會(huì)在代謝物上得到放大。代謝物的信息庫較為簡單，遠(yuǎn)少于全基因組測序數(shù)據(jù)庫。因此，相比其他三種組學(xué)，代謝組學(xué)的檢測較為容易。
代謝組學(xué)采用的技術(shù)基礎(chǔ)有質(zhì)譜（LC-MS、GC-MS）和核磁共振。在對(duì)食品進(jìn)行代謝組學(xué)研究時(shí)，需要用溶劑提取法、固相微萃取等方式對(duì)代謝物進(jìn)行提取，然后采用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、核磁共振等方法檢測代謝物，最后采用多種方法分析數(shù)據(jù)。
目前，同位素質(zhì)譜和核磁共振技術(shù)等歐洲食品真實(shí)性前沿技術(shù)已逐步被中國食品科技界、食品行業(yè)和監(jiān)管部門認(rèn)可，尤其是穩(wěn)定同位素質(zhì)譜技術(shù)已在蜂蜜、果汁、葡萄酒和白酒等行業(yè)得到很好應(yīng)用，并制定了相應(yīng)的分析方法國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
果汁
市場上出售的藍(lán)莓汁和蔓越莓汁中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)含有蘋果汁和葡萄汁的摻假問題，因摻加的果汁價(jià)格更便宜，又可以用于調(diào)色和調(diào)味。中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院副研究員張九凱博士及其團(tuán)隊(duì)，致力于食品真?zhèn)舞b別和產(chǎn)地溯源，采用基于質(zhì)譜技術(shù)的食品組學(xué)技術(shù)成功鑒別了摻假果汁。
研究人員對(duì)摻假果汁進(jìn)行氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）技術(shù)檢測，檢測結(jié)果顯示，果汁中含有43種代表性功能活性成分，包括16種花青苷、17種黃酮和其他物質(zhì)。然后，研究人員選取小漿果果汁中具有代表性的活性成分——花青苷和黃酮，進(jìn)行熱圖分析，結(jié)果顯示藍(lán)莓汁、蔓越莓汁和摻假果汁的熱圖差異明顯，可以成功區(qū)分。另外，他們對(duì)果汁中的所有化學(xué)組分進(jìn)行主成分分析（PCA），質(zhì)譜解析得到的32種特征標(biāo)記化合物，均能明顯區(qū)分藍(lán)莓汁、蔓越莓汁和摻假果汁。
冬蟲夏草
冬蟲夏草的市場需求量很大，價(jià)格居高不下。然而，冬蟲夏草的生長條件苛刻，自然寄生率低，市場上冬蟲夏草的摻假造假現(xiàn)象十分嚴(yán)重。
據(jù)介紹，冬蟲夏草的摻假手段多樣，有用冬蟲夏草的替代物假冒冬蟲夏草出售，如貴州蟲草、涼山蟲草、新疆蟲草、亞香棒蟲草等;用人工培養(yǎng)的蟲草當(dāng)作野生冬蟲夏草出售;用冬蟲夏草的模仿物加工制造出假冬蟲夏草，如草石蠶、地蠶等輔以黏合劑、色素、填充劑等;用四川、云南產(chǎn)的冬蟲夏草冒充青海、西藏的冬蟲夏草等。
張九凱團(tuán)隊(duì)著力研究了冬蟲夏草的真?zhèn)舞b別，他們選用18種蟲草樣品：6種冬蟲夏草、6種蟲草、3種人工培養(yǎng)的蟲草-蟲草花、3種蟲草模仿物-草石蠶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)這四大類蟲草樣品進(jìn)行氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）檢測，鑒定結(jié)果表明：冬蟲夏草及其常見摻假物中有18種特征標(biāo)記物，其中4種為冬蟲夏草所特有，3種為蟲草特有，3種為蟲草花特有，3種為草石蠶特有，5種同時(shí)出現(xiàn)在冬蟲夏草和蟲草中。因此，基于氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）的代謝組學(xué)分析，可成功區(qū)分不同產(chǎn)地（西藏、青海、云南、四川等）的冬蟲夏草。
燕窩
燕窩主要產(chǎn)自印度尼西亞、馬來西亞、越南、泰國等東南亞國家，其中，印度尼西亞產(chǎn)量最高，約占全球總產(chǎn)量的85%。
在我國，食用燕窩已經(jīng)變成了一種養(yǎng)生文化。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國自2014年恢復(fù)對(duì)馬來西亞和印度尼西亞的燕窩貿(mào)易后，燕窩的進(jìn)口量從2014年的3.1噸增長到2016年的39.3噸。燕窩需求量的不斷增長和市場價(jià)格的居高不下，賦予了燕窩產(chǎn)業(yè)巨大的利潤空間，不法商販在高額利潤的驅(qū)使下鋌而走險(xiǎn)，以涂膠、染色的假燕窩冒充真燕窩，以低價(jià)燕窩冒充高價(jià)燕窩，燕窩造假現(xiàn)象長期存在于燕窩的加工和流通環(huán)節(jié)。
針對(duì)燕窩摻假造假的問題，張九凱團(tuán)隊(duì)從燕窩的蛋白質(zhì)著手，利用鳥槍法蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)挖掘燕窩和常見摻假物（如豬皮、銀耳、蛋清、魚鰾）的特異肽段，并利用質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）方法對(duì)摻假物進(jìn)行精準(zhǔn)定量。他們利用鳥槍法蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，通過對(duì)燕窩及其常見摻假物的胰蛋白酶酶切肽段混合物的高分辨質(zhì)譜檢測，以及利用Proteinpilot 5.0軟件鑒定特征蛋白質(zhì)，挖掘特征肽段，共鑒定得到燕窩及其摻假物特征標(biāo)記肽段26種，成功鑒別燕窩及其摻假物。此外，該技術(shù)還可對(duì)燕窩摻假物的摻入比例進(jìn)行定量分析。
蜂蜜
蜂蜜摻假行為是一個(gè)世界性食品安全問題。早在20世紀(jì)70年代，美國著名農(nóng)業(yè)化學(xué)家Jonathan W. White博士已經(jīng)開始對(duì)蜂蜜進(jìn)行真實(shí)性檢測技術(shù)研究。
我國是世界第一養(yǎng)蜂大國，年產(chǎn)蜂蜜約30萬噸，居世界第一。近年來，由于氣候異常，蜂產(chǎn)品產(chǎn)量在不斷下降，人工與原材料費(fèi)用隨之上漲，不法商販在蜂蜜中摻雜使假的情況也時(shí)有發(fā)生。
秦皇島出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心研究員李學(xué)民介紹，2008年，秦皇島出入境檢驗(yàn)檢疫局首次引進(jìn)液相色譜-同位素質(zhì)譜儀并開展蜂蜜真實(shí)性研究。2009年9月——2016年，秦皇島出入境檢驗(yàn)檢疫局為全國113個(gè)單位2萬多個(gè)蜂蜜樣品提供六項(xiàng)碳同位素檢測服務(wù)，促進(jìn)了我國蜂產(chǎn)品的出口，對(duì)打擊摻假行為提供了有效的技術(shù)手段。
李學(xué)民團(tuán)隊(duì)采集385個(gè)純正蜂蜜樣品，樣品來源于我國26個(gè)省市的主要蜂蜜產(chǎn)區(qū)，共21個(gè)蜜種。他們利用液相色譜-同位素比質(zhì)譜法（LC-IRMS），測定不同地區(qū)、不同蜜源植物純正蜂蜜的蛋白質(zhì)、果糖、葡萄糖、二糖、三糖δ13C值，計(jì)算它們之間的差值（Δδ13C），通過數(shù)據(jù)分析，確定純正蜂蜜Δδ13C分布區(qū)間，作為判定蜂蜜摻假的依據(jù)。結(jié)果表明，液相色譜-同位素比質(zhì)譜法可成功鑒別不同地區(qū)、不同蜜源的蜂蜜。
多物種同步檢測技術(shù) 解決肉類鑒假難題
2013年1月，歐洲爆發(fā)了“馬肉風(fēng)波”。法國食品公司斯潘蓋羅從經(jīng)銷商手中購入750噸馬肉，將其中550噸重新包裝，貼上“牛肉”的標(biāo)簽出售給了法國肉類加工企業(yè)科米杰爾公司。這家公司將馬肉制成漢堡、香腸和意大利面等食品，銷售給歐洲十幾個(gè)國家。肉類摻假售假是赤裸裸的欺詐行為，不但嚴(yán)重侵害了消費(fèi)者利益，也給正規(guī)的牛羊肉生產(chǎn)企業(yè)造成了較大經(jīng)濟(jì)損失。
“肉類摻假事件之所以頻發(fā)，不僅因?yàn)榕Ｑ蛉夂拓i肉禽肉的價(jià)差巨大，也是由于當(dāng)前的檢測技術(shù)較為落后，監(jiān)管機(jī)制尚不完善造成的?！北本┦称房茖W(xué)研究院中國肉類食品綜合研究中心主任周彤介紹，我國目前的肉類檢測方法，大多無法對(duì)未知樣品的多種成分進(jìn)行同步快速鑒別;并且只能進(jìn)行定性檢測，即只是鑒定出摻假成分，無法鑒定出具體摻假含量。這正是判定肉類摻假的難題所在，經(jīng)常有摻假的不法商販狡辯稱檢出的豬、鴨等摻假成分是由于加工、運(yùn)輸或貯藏中污染了該樣品所致，而非惡意添加。
因此，肉類摻假判定亟待解決兩個(gè)核心問題，即樣品是否摻假和摻入比例的測定。周彤及其團(tuán)隊(duì)研究得出以下結(jié)論：基于5重逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）熔解曲線分析的多物種同步檢測技術(shù)，其單個(gè)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）反應(yīng)孔可同時(shí)檢測出豬、牛、山羊、綿羊、雞、鴨、狗、狐、貉9個(gè)物種成分;基于多重PCR芯片電泳的多物種同步檢測技術(shù)，其2個(gè)PCR反應(yīng)孔可同時(shí)檢測出豬、牛、山羊、綿羊、狗、狐、貉、雞、鴨、貓、鼠、鹿、驢、馬等14個(gè)物種成分;基于雙套引物Taqman 探針法RT-PCR的動(dòng)物源性成分百分比含量檢測技術(shù)，可定量檢測豬、牛、羊等16個(gè)常見物種的摻假比例。
周彤表示，多物種同步鑒別技術(shù)已配合食品監(jiān)管機(jī)構(gòu)、公安部門、肉制品企業(yè)、大型商超及個(gè)人完成了上千件樣品的檢測與鑒定工作。這項(xiàng)技術(shù)為加強(qiáng)肉類食品質(zhì)量監(jiān)管，減少摻假、欺詐行為的發(fā)生，保護(hù)消費(fèi)者利益和身心健康，控制原料和產(chǎn)品質(zhì)量、保障肉制品企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，提供了可靠的執(zhí)法依據(jù)和技術(shù)支持。
近紅外光譜技術(shù) 摻假鑒別快速準(zhǔn)確
近紅外光譜是指介于可見光區(qū)與中紅外光區(qū)之間的電磁波，波長范圍約為780nm——2500nm。絕大部分有機(jī)物都含有氫基基團(tuán)，因此會(huì)在近紅外區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生吸收峰。根據(jù)這一原理，利用近紅外光譜儀完成樣品光譜信息的采集，通過內(nèi)置的快檢模型軟件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)食品質(zhì)量指標(biāo)的定性判別、定量分析。
在美國、日本等發(fā)達(dá)國家，近紅外光譜廣泛應(yīng)用于食品、飲料、農(nóng)產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域。而我國近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展時(shí)間較短，目前主要應(yīng)用于煙草、制藥等領(lǐng)域，在食品行業(yè)的應(yīng)用較少。
中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院、國家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心王健博士及其團(tuán)隊(duì)正著力研究近紅外光譜技術(shù)在食品真?zhèn)舞b別中的應(yīng)用。王健表示，近紅外光譜可用于多種物質(zhì)鑒別，如乳制品的品種產(chǎn)地、肉類摻假、酒類及飲料摻假等。
他介紹，傳統(tǒng)分析方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且在仿冒地理標(biāo)志產(chǎn)品鑒別和以次充好鑒別等方面較困難。近紅外技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在快速、準(zhǔn)確、方便地進(jìn)行食品品質(zhì)分析，品種、產(chǎn)地來源鑒別，生產(chǎn)工藝鑒別，摻假鑒別等。
王健重點(diǎn)介紹了近紅外光譜技術(shù)在植物蛋白飲料摻假鑒別中的作用：杏仁露、核桃露摻入其它植物蛋白后（如添加花生），脂肪酸的構(gòu)成比例會(huì)發(fā)生變化，通過對(duì)脂肪酸的檢測分析，建立鑒偽模型，可以快速鑒定檢測對(duì)象是否摻假、摻假種類及摻假比例等。他表示，在一定的摻假比例下，近紅外光譜技術(shù)比傳統(tǒng)檢測方法更為準(zhǔn)確，以此技術(shù)可以完善企業(yè)自控能力并避免自身品牌被假冒偽劣產(chǎn)品侵害，降低企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
借助光譜、質(zhì)譜等分析技術(shù)，食品、藥品等事物檢測精確率進(jìn)一步提升，受益于社會(huì)生活。多種檢測技術(shù)為監(jiān)管執(zhí)法部門提供了可靠的執(zhí)法依據(jù)和技術(shù)支持。
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