1.3 食品安全性评价程序
1.3.1 食品安全性检测新方法
食品安全作为重大民生问题,直接影响到公众健康和社会稳定,关系到国家的形象和国际影响。随着经济全球化和食品工业化的发展,食品安全问题已经突破了国家和省份的界限,成为日益突出的全球性公共卫生问题。
检测技术是保障食品安全的重要技术手段,是一个国家食品安全工作水平的重要体现。目前,国际食品安全保障以检测技术和预防技术为主要手段,实行以预防为主、从农田到餐桌的全程质量检测体系。在化学有害物检测方面,发达国家对食品的检测技术日益呈现速测化、准确化、精确化和高通量化特点,技术的提高和更新十分迅速。主要采用先进的残留检测技术,加强化学物残留检测工作,如气相色谱和质谱联用技术、液相色谱与质谱联用技术、多维色谱与高分辨质谱联用技术等,这些技术极大地提升了食品安全检测的定型能力、检测的灵敏度和检测限。对一些高危害性的化学物质,如二英及其类似物,其检测方法的灵敏度已经可以达到超痕量技术水平。此外,通过这些技术可以建立食品中化学有害物的高通量筛选识别技术平台,在短时间内对大量化学物质进行确证和定量,如农药残留的检测技术已从单个化合物的检测发展到可以同时检测数百个化合物的多残留系统分析。而传统的、用于检测食品中矿物质和元素的原子吸收分光光度法,也正在被更加灵敏和快速的ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)取代。由于我国在食品安全检测新技术上起步较晚,总体技术水平较国际先进水平尚有一定的差距,现有分析检测技术还无法满足复杂的食品安全监管的需求。因此,现阶段迫切需要在我国推广食品分析检测新技术、新方法,以逐步完善我国的食品安全保障体系(王世平,2008)。
1.3.1.1 理化快速检测技术
(1)化学比色技术
化学速测法主要是根据有机磷农药的氧化还原特性。有机磷农药在金属催化剂作用下水解为磷酸及醇等,水解产物和检测液反应,使检测液的紫红色褪去变成无色。该方法的特点是避免了用酶的不稳定性,但该方法局限于有机磷农药,灵敏度不高,易受一些还原性物质的干扰。
化学比色技术是利用迅速产生明显颜色的化学反应监测待测物质,通过与标准比色卡相比较进行目视定性或半定量分析。目前,常用的化学比色法包括各种检测试剂和试纸,随着监测仪器的不断发展,与其相配套的微型检测仪器也相应出现。化学比色分析技术在有机磷农药、硝酸盐、亚硝酸盐、甲醛、吊白块等化学有害物质和菌落总数、大肠菌群、霉菌、沙门氏菌和葡萄球菌等微生物的检测方面已经得到广泛应用。
化学比色分析是根据食品中待测成分的化学特点,将待测食品通过化学反应法,使待测成分与特定试剂发生特异性显色反应,通过与标准品比较颜色或在一定波长下与标准品比较吸光度值得到最终结果。化学比色方法是目前应用比较普遍与成熟的理化检测方法,被广泛应用于各类食品分析中。
(2)酶抑制技术
酶抑制技术是利用有机磷和氨基甲酸酯类农药抑制胆碱酯酶的特异性生化反应。酶抑制技术是研究比较成熟、在国内应用最广泛的速测技术之一(表1-2)。
表1-2 酶抑制技术在食品污染物快速检测中的应用(王世平,2008)
胆碱酯酶主要分为乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶,农药对其抑制由于来源不同而有差异,对农残的检测精度也因不同品种的农药产品而不同,包括酶抑制率法和速测卡法。
(3)便携式色谱-质谱联用仪
随着与检测技术相关的各种配套装备的不断发展,近几年针对食品安全的检测车使以前根本无法应用到现场的一些检测方法得到进一步应用,车载的色谱-质谱联用仪主要由主机、顶空设备、采样探头和专用笔记本电脑四部分组成,它的优点是可以较快速地检测到现场的污染,并能分析污染物质的化学成分,而且与仪器相配套的笔记本电脑里还储存有两千种有害化合物的分析材料,可以针对检测的物质立即从电脑里调出相关的资料进行分析,选取处置方法。随着国家对食品安全的重视,目前我国的多家单位已配套了食品安全检测车,这为便携式色谱-质谱联用仪的应用和推广提供了广阔的发展空间。
(4)生物学发光检测技术
生物学发光检测技术的原理是利用细菌细胞裂解时会释放出腺苷三磷酸(ATP),在有氧条件下,萤火虫荧光素酶催化萤火虫荧光素和ATP之间发生氧化反应形成氧化荧光素并发出荧光。在一个反应系统中,当萤火虫荧光素酶和萤火虫荧光素处于过量的情况下,荧光的强度就代表ATP的量,细菌的ATP量与细菌数呈正比,从而推断出菌落总数。用ATP生物学发光分析技术检测肉类食品细菌污染状况和食品器具的现场卫生学检测,都能够达到快速适时的目标。国内外均有成熟的ATP生物学发光快速检测系统产品出售。
美国NHD公司推出的ATP食品细菌快速检测系统——Profile-13560通过底部有筛孔的比色杯将非细菌细胞和细菌细胞分离,这种比色杯细菌细胞过不去,之后用细菌细胞释放液裂解细菌细胞,检测释放出的ATP量则为细菌的ATP量,得出细菌总数。此检测系统与标准培养法比对,相关系数在90%以上,且测定只需5min,已被美国军队采用。
1.3.1.2 免疫学快速检测技术
(1)酶联免疫法
酶联免疫法(ELISA)是一种以酶作为标记物的免疫分析方法,也是目前应用最广泛的免疫分析方法之一。将酶标记在抗体或抗原分子上,形成酶标抗体或酶标抗原,也称为酶结合物,将抗体抗原反应信号放大,提高检测灵敏度,之后该酶结合物的酶作用于能呈现出颜色的底物,通过仪器或肉眼进行辨别。目前ELISA方法常用的固相载体是96孔聚苯乙烯酶标板,常用的酶是辣根过氧化物酶(HRP),常用的底物是邻苯二胺(OPD)等。
按照测定方式不同,ELISA可以分为许多种不同类型。根据分析对象不同,可分为测定抗原或半抗原的ELISA和测定抗体的ELISA;根据分析方式不同,可分为夹心ELISA和竞争ELISA;根据固定物质的不同,可分为固定抗原的ELISA和使用酶标二抗或生物素-亲和素等放大系统的间接ELISA。
虽然ELISA检测方法发展到今天已经是一项比较成熟的技术,但针对具体的检测项目还有许多的工作需要完善。由于抗体的特异性直接影响免疫反应的特异性,在多克隆抗体以后,1975年Milstein创建了杂交瘤技术并成功制备绵羊红细胞单克隆抗体,目前单克隆抗体主要由杂交瘤技术或基因重组技术制备。国外已有兽药单克隆抗体,制备出了兽药残留检测的ELISA试剂盒,国内已研制出了几种兽药单克隆抗体,并建立了兽药免疫检测的ELISA。
(2)胶体金免疫分析
胶体金免疫分析,也称胶体金试纸条法,它是将特异的抗体交联到试纸条上和有颜色的物质上,试纸条上有一条保证试纸条功能正常的控制线和一条或几条显示结果的测试线,当纸上抗体和特异抗原结合后,再和带有颜色的特异抗原进行反应时,就形成了带有颜色的三明治结构,并且固定在试纸条上,如没有抗原则没有颜色。
免疫学分析法常用于检测有害微生物、农药残留、兽药残留及转基因食品,它的优点是特异性和灵敏度都比较高,对于现场初筛有较好的应用前景;不足之处是由于抗原抗体的反应专一性,针对每种待测物都要建立专门的检测试剂和方法,为此类方法的普及带来难度,如果食品在加工过程中抗原被破坏,则检测结果的准确性将受到影响。目前,国内外均已经有相当成熟的利用免疫学分析方法的商业化试纸条,如美国的Charm Sciences Inc.研发的一系列用于检测牛乳中各种抗生素的胶体金试纸条ROSA系列。
1.3.1.3 分子生物学检测技术
(1)生物芯片
生物芯片包括蛋白质芯片(含免疫芯片、受体配体芯片)、核酸芯片(含寡核苷酸芯片、基因芯片)、有机分子芯片等。
1994年美国能源部和防御研究计划署、俄罗斯科学院和俄罗斯人类基因组计划在1000多万美元的资助下研制出第一块用于测序的基因芯片。虽然当时的测序芯片在准确性方面尚有欠缺,但是它在疾病诊断、药物筛选、基因表达谱测定、环境监测、农作物优育优选和农业病虫监测、刑侦、军事等方面的应用前景却引起了广泛关注。“Science”和“Nature Genetics”杂志分别在1998年10月和1999年1月出版了专集,系统介绍了生物芯片研究的重大进展。同时“Science”杂志还把生物芯片评选为1998年的世界十大科技突破之一。各国政府、相关科研机构和企业对生物芯片技术都十分重视,以生物芯片为核心的各相关产业也在全球迅速崛起,世界范围有几百家较大公司在从事相关研究,提供产品和技术服务。
(2)生物传感技术
生物传感器是将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的一种分析装置。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)对化学传感器的定义为:一种小型化的、能专一和可逆地对某种化合物或某种离子具有应答反应,并能产生一个与此化合物或离子浓度成比例的分析信号的传感器。
生物传感器应用的是生物原理,与传统的化学传感器和离线分子技术(如HPLC或MS)相比有着许多不可比拟的优势,如高选择性、高灵敏度、较好的稳定性、低成本、能在复杂的体系中进行快速在线连续监测。它在现场快速检测领域里有着广阔的应用前景,表1-3列举了几种生物传感器在食品快速分析中的应用。
表1-3 几种生物传感器在食品快速分析中的应用(王世平,2008)
(3)食品现场快速检测技术发展趋势
目前的食品现场快速检测主要呈现4大趋势(师邱毅等,2010)。
①由于高新技术的应用,检测能力不断提高,检测灵敏度越来越高,残留物的超痕量分析水平已达到0.1μg水平。
②检测速度不断加快,智能化芯片和高速电子器件与检测器的使用,使食品安全检测周期大大缩短。
③选择性不断提高,高效分离分段、各种化学和生物选择性传感器的使用,使在复杂混合体中直接进行污染物选择性测定成为可能。
④由于微电子技术、生物传感器、智能制造技术的应用,检测仪器向小型化、便携化方向发展,使实时、现场、动态、快速检测正在成为现实。
针对我国的特殊国情,目前我国基层单位很多速测技术的应用还只处于定性或半定量水平,易用型的小型化仪器的应用是目前和今后快速检测技术的发展趋势。另外食品样品复杂多样,前处理繁琐费时,建立快速检测方法的同时进一步完善样品的前处理方法,研制适合的小型前处理装置,对于缩短现场快速测定时间及提高测定的准确性具有重要意义。
1.3.2 特殊食品的安全性评价
1.3.2.1 转基因食品的安全性评价
用遗传工程的方法,即用一种叫做限制性内切酶充当“手术刀”,将生物细胞内的螺旋状DNA(脱氧核糖核酸——动植物的遗传物质)分子切开,选取所需要的一段基因(生物体遗传的基本单位,存在于细胞染色体内DNA分子上),与其他相关的基因重新组合,就像电影编辑把不同的影片片段剪接在一起一样;经过重新组合的基因要借助于另外的一些方法送回生物体内发挥作用。用这种方法把一种植物、动物或微生物的基因植入到另一种植物、动物或微生物的DNA中,接受方由此而获得了一种它所不能自然拥有的由转入基因带来的新特性,称为转基因植物、动物或微生物(里夫金,2000)。用转基因植物、动物或微生物为原料(全部或部分)生产制造的食品叫转基因食品。转基因食品(genetically modified foods)上市已有几个年头,但对其安全性的辩论愈演愈烈,各国政府也纷纷采取措施,限制转基因食品上市。而随转基因食品的不断增加,其安全性也引起广泛关注,成为科学界讨论的热点(蔡磊明,王捷,2001)。
转基因食品也可能产生一定的危害,目前的转基因技术可以准确地将DNA分子切断和拼接,进行基因重组。但是异源DNA片段被导入一个生物体后,对受体基因的影响程度不能事先完全地、精确地预测到,受体基因的突变过程及对人类的危害同样是无法预料的,因此有关科学界人士认为在转基因的研究、商业性生产和使用中可能会产生危害。
(1)直接危害
①转基因寄宿、受体或带菌生物感染人类、动物及植物。有资料披露英国研究人员发现实验鼠吃了转基因马铃薯后,免疫系统变弱,肾脏、胸腺和脾脏等器官也出现缩小或发育不良,多个重要器官也遭破坏,实验鼠的脑部也缩小了。科学家对已获准在西班牙和美国商业化种植的转基因玉米和棉花进行针对性研究后认为,转基因作物可能引发出脑膜炎和其他新病种。重组奶牛生产激素(rb-GH)在美国投入实际的商业化使用后,使用者很快就发现这类药物导致了奶牛乳腺炎患病率增加,奶牛的繁殖率降低。
②转基因生物、组分或代谢物产生毒性或引起过敏反应,日本的一家公司对微生物进行基因处理,使之产生高含量的色氨酸,结果在使用这种色氨酸的人群中有37人死亡,并造成了1500多人的永久性伤害。科学家把巴西胡桃的特质移植到黄豆上去,但结果却使一些对胡桃敏感的人在摄取黄豆时有过敏可能。
③因意外释放转基因生物而对环境产生影响。
(2)间接危害
①产生具有传染性或耐药性的微生物。英国的研究显示,转基因作物中的突变基因可能会进入到生物的有机体,突变基因如跨越种群和转移至细菌,其结果可能会导致新的疾病。英国政府顾问委员会成员、利兹大学微生物学家约翰·荷瑞泰吉博士表达了自己对转基因作物的担忧,他认为虽然产生新病种的可能性很小,但如出现无法治疗并会广泛传播的对生命造成严重威胁的疾病时,其后果将不堪设想。
②将有害的基因(例如致癌物质)传给人类。
③产生克隆环境、抑制原生植物或富有攻击性的转基因植物。
④转基因植物中有关基因物质转移到杂草类的相关植物中,使之增加抵抗力而变得具生长的竞争性。
有报道证实将优良特质的基因(如抗杀虫剂)植入作物,可能会使周围野生植物一并获得改良,呈现出抗杀虫剂的特征,营养物质在环境中的自然循环受到转基因微生物的干扰。
(3)转基因食品食用安全性评价标准的制定
为加强转基因食品的安全管理,促进我国转基因食品的产业化,规范转基因食品的安全性检验和评价,提高我国转基因食品食用安全性评价检验水平,农业部制定并颁布了行业标准NY/T 1101—2006《转基因植物及其产品食用安全性评价导则》和NY/T 1101—2006《转基因植物及其产品食用安全检测大鼠90天喂养试验》标准,关于转基因微生物及其产品食用安全性评价技术规范目前正在研究制定之中,转基因食品的安全性评价主要从基因受体、供体、基因操作、转基因食品毒理学、致敏性和营养学等方面进行,并在全国认证了转基因食品食用安全性检验机构。依据现行标准已对进口和国内研发的转基因食品开展了百余项转基因食品的食用安全性检测和评价工作,为转基因食品的安全性和转基因食品商业化的健康发展提供了保证。
(4)转基因食品的展望(程焉平,庄炳昌,2001)
尽管在世界范围内对转基因食品有很多争议,但这并不影响转基因食品技术的迅速发展,新的转基因食品还在不断问世,而且发展速度越来越快。我们既要充分认识转基因食品的优点,又要高度重视其潜在的安全性问题。转基因技术是一项投入和产出都十分巨大的高新技术,有着巨大的知识价值和经济价值。从某种意义上讲,转基因技术代表着一个国家的科技水平,目前,绝大部分转基因作物种子在专利的保护下,由少数几家大型生物工程公司所控制。未来全球许多地区农作物的种子很可能被几个“基因巨人”垄断。由于转基因作物种子价格十分昂贵,科技比较落后的发展中国家可能买不起转基因作物种子,而在将来的农业竞争中处于更加不利的地位。
我国对转基因技术及转基因食品的研究和应用采取了积极扶持的政策,在转基因水稻、小麦、棉花、番茄、甜椒等方面的研究和应用方面已达到国际同类研究领先水平,但在转基因基础研究领域与发达国家仍存在较大差距。
1.3.2.2 保健食品的安全性评价
食品卫生法、保健食品管理办法要求保健食品必须符合食品卫生要求,对人体不产生任何急性、亚急性或慢性危害。我国的保健食品安全性评价是一个需要逐渐完善的领域,应用传统安全性毒理学评价技术不能完全适应保健食品安全性评价发展的需要。目前在我国保健食品安全评价技术和标准的研究方面仍有大量相关的技术或方法尚未解决,评价技术或方法的整体发展落后于当前保健食品工作的需要,我国保健食品安全性评价技术和标准研究的落后现状,严重影响了我国保健食品产业的健康发展。
(1)保健食品功能分类
保健食品功能分类有以下多项:促进排铅;改善睡眠;减肥;改善营养性贫血;增强免疫力;辅助降血脂;辅助降血糖;抗氧化;辅助改善记忆;缓解视疲劳;清咽;辅助降血压;缓解体力疲劳;提高缺氧耐受力;对辐射危害有辅助保护功能;改善生长发育;增加骨密度;对化学性肝损伤有辅助保护作用;祛痤疮;祛黄褐斑;改善皮肤水分;改善皮肤油分;调节肠道菌群;促进消化;通便;对胃黏膜有辅助保护作用。
我国《食品卫生法》第22条明确了保健食品的法律地位,规定其产品及说明书必须报国务院卫生行政部门审查批准。卫生部发布的《保健食品管理办法》和《保健食品广告审查暂行规定》对审批、生产经营、标签、说明书及广告宣传、保健食品监管等各方面做出规范要求。2003年6月卫生部停止受理保健食品的申报,转交国家食品药品监督管理局,国产保健食品批准文号为“国食健字G”,进口保健食品批准文号为“国食健字J”。
(2)我国保健食品的特点
①天然原料的使用较为广泛,多以传统养生理论为主要依据,应用传统食物、动植物等天然物质为主要原料。
②保健功能比较集中,目前约有三分之二的产品,功能集中在免疫调节、抗疲劳和调节血脂等几个方面。
③与传统意义上的食品形式差距较大,常见剂型为胶囊、口服液和片剂等。
④产品的科技含量不高,由于保健食品开发周期较长,忽视了产品的创新和研发过程。
⑤产品生产地域比较集中,目前已批准生产的保健品中,大部分来自北京、广东、山东、江苏、上海。
⑥国产保健食品共批准8000个,进口保健食品不到600个,但进口保健品却占市场约50%(来自林飞《我国保健食品的安全性回顾》)。
(3)保健食品违法添加化学药物
①缓解体力疲劳类保健食品中非法添加枸橼酸西地那非。枸橼酸西地那非主治男性性功能障碍,属于二类精神药管理范围,不得在药店零售,只能在二级及其以上医院凭处方领用。此药服用过量,对有高血压等心血管疾病、糖尿病的患者身体危害十分严重,甚至会导致死亡。
②减肥类保健食品中非法添加芬氟拉明、麻黄素、利尿剂等。芬氟拉明用于单纯性肥胖症以及有冠心病、高血压和糖尿病的肥胖患者,但精神抑郁、癫患者以及孕妇忌用,严重心律失常者、驾驶员、高空作业者慎用。长时间服用利尿剂可引起低钾血症、低氯性碱中毒及高尿酸血症。
③降糖类保健食品中非法添加格列本脲等。由于我国糖尿病患者数量巨大、降血糖药市场广阔,非法添加格列本脲、格列吡嗪、格列齐特、苯乙双胍、阿卡波糖等降血糖西药。
④改善睡眠保健食品中非法添加苯巴比妥等。掺进西药组分如苯巴比妥、苯妥英钠、卡马西平、丙戊酸钠、地西洋、阿米替林、艾司唑仑等,致使患者往往深受其害而不知何故。
⑤改善生长发育类保健食品中添加醋酸泼尼松、醋酸地塞米松、倍他米松等肾上腺皮质激素,若服用者合并有糖尿病、结核病或病毒感染性疾病,后果将非常严重。
⑥其他非法添加现象。如降压类保健食品中加入硝苯地平等;清咽类保健食品中加入甲硝唑、磺胺类、四环素等;还有私自添加人工合成的药物(功效)成分,引发安全问题。如咖啡因加入茶饮料、阿魏酸作为当归等使用,以降低成本,提高“功效”。
1.3.3 我国食品安全性评价的不足和发展
尽管我国近20年来,在食品安全性毒理学检验和评价方面出台了一系列法规、标准,在食品安全性的检验和评价以及保障食品安全方面做出了贡献,但应看到,当前我国在食品安全性毒理学检验和评价领域仍有许多不足,比如国标《食品安全性毒理学评价程序和方法》尚未与国际完全接轨,急需对现有标准进行修订,并建立与国际接轨的食品安全性毒理学评价程序和方法。此外实验室良好操作规范(GLP)是国际上公认的进行毒理学安全性检验的管理规范,我国SFDA 2003年颁布了《药物非临床研究质量管理规范》及检查办法,对药品的毒理学安全性评价检验机构已强制推行GLP管理,我国农业部也已颁布了行业标准《农药毒理学安全性评价良好实验室规范》,因此,为进一步提高我国食品安全性毒理学检验的规范性及检验结果的国际认可度,建立与国际接轨的食品安全性毒理学评价方法体系以及GLP管理规范下的质量保证体系已迫在眉睫。