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[转载]粮油质量安全学科发展研究

已有 1026 次阅读 2022-3-17 16:55 |个人分类:科研报告|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

粮油质量安全学科发展研究


一、引言

粮油质量安全学科是粮油科学技术中重要的综合性学科,涉及粮油检验学、粮油品质和营养学以及食品安全学等多个学科,主要研究收购、储存、运输、加工及销售等环节的粮油质量安全评价与控制技术,即运用物理、化学、生物、卫生学等学科相关理论与技术,对粮油及其产品质量安全和粮油收购质价政策进行科学分析评价,为保护种粮农民利益、调动农民种粮积极性、维护粮食经营者和消费者的合法权益、引导粮油生产、保障粮食储备安全、推动粮油资源合理利用、促进产业高质量发展、保障国家粮油质量安全等提供科学依据。

近年来,粮油质量安全越来越受到全社会的广泛关注和重视。在国家重点研发计划项目、自然基金项目、粮食行业公益性科研专项等的支撑下,围绕粮油收购、储藏、运输、加工及销售等环节的粮食质量安全检验检测、监测防控等,开展了粮油质量安全检测监测技术、检测仪器研发、标准制订等关键技术的研究工作。研究建立了粮油收购、储存质量关键检测技术、粮油质量安全关键检测技术等一批新的检测技术,研发了大米食味计、直链淀粉含量测定仪、真菌毒素和重金属胶体金快速检测仪等一批仪器;针对粮油产品过度加工现状,从营养健康角度出发,制(修)订了大米、食用植物油等一批国家标准,以引导粮油适度加工、资源合理利用、节能减损,促进粮油加工业健康发展;服务于国家优质粮食工程项目,制订了一批“中国好粮油”标准,引领粮油加工业产业升级;还重点研究了粮食油料品质资源及加工、质量安全基础数据库,对保证粮食流通的质量安全起到支撑作用;开展了粮食质量安全溯源监测系统研制,积极探索信息化、大数据与粮食质检体系数据的融合。


二、近五年研究进展

(一)粮油质量安全标准化体系与建设的研究进展

1、粮食行业标准体系不断完善

国家粮食和物资储备局高度重视粮食标准化工作,始终以保护农民利益、引导种植结构、促进粮食生产、维护消费者健康、提高粮油产品质量、规范粮食流通秩序、增强粮油市场宏观调控能力为目标,大力推进粮油标准化事业,建立了覆盖粮食收购、储存、运输、加工、销售和进出口等环节的标准体系。截至2019年6月,全国粮油标准化技术委员会归口管理的粮食标准共有660项(国家标准359项,行业标准301项),其中:产品标准180项、方法标准198项、机械标准133项、基础管理标准50项、粮油信息化标准40项、储藏标准40项、标准物质(样品)19项。另外,2015年国家开始推行粮油团体标准试点工作,鼓励中国粮油学会和有能力的产业技术联盟在现有粮油标准体系基础上,有计划、分步骤、适时组织开展粮油团体标准制定试点工作,发挥市场作用,增加粮油标准的有效供给,于2019年1月发布首项粮油团体标准。

2、粮油标准化工作体制机制进一步健全

在国家标准委的大力支持下,2016年正式批复成立了原粮与制品、油料与油脂、仓储与流通、机械与设备4个粮标委分技术委员会,专业领域分工更加合理,聚集了一批各领域专家和单位,加强了标准化队伍和力量。随着标准审定、审查等管理工作的下沉,进一步理顺了管理体系和工作机制,加强标准制(修)订过程管理,提高标准制(修)订效率。同时,团体标准作为标准体系的一个组成部分,得到了行业的高度重视。以中国粮油学会为主导发布的有关产品团体标准,更加贴近市场需求,活跃了产业,充分激发了创新发展内生动力,加速了科技成果的产业化,促进了产品和服务质量提升。

3、进一步强化标准的引领作用

受老百姓过于追求口感和色泽等消费观念的影响,我国主粮产品加工趋向大米过度抛光、小麦粉过度增白、食用油脂加工也存在过度精炼现象。近些年粮食行业按照营养高、品质好、粮耗低的目标,以标准为引导,逐步完善粮油产品标准体系构成,提倡适度加工,科学合理地修订稻谷、小麦、玉米等大宗粮油产品的定等分级、加工精度等技术标准;改进和制定大米、小麦粉、食用油脂等大宗粮油产品的加工机械标准、加工技术操作规范、设计规范,目前已经修订发布《GB/T 1354-2018大米》《GB 1353-2018玉米》《GB/T 1535-2017大豆油》《GB/T 1534-2017花生油》《GB/T 10464-2017葵花籽油》《GB/T 8233-2018芝麻油》《GB/T 19111-2017玉米油》《GB/T 11765-2018油茶籽油》《GB/T 8235-2019亚麻籽油》等粮油产品国家标准,简化了分级定等指标,强化了纯度指标,弱化了加工精度指标,助力推进粮食行业产业升级,大幅度减少粮食损失浪费,达到“节能减损”的最终目的。

4、配合行业重点工作研究制定了系列行业标准

近年来,国家大力实施“乡村振兴”“质量强国”和“大数据”战略,粮食行业也在加快推进“优质粮食工程”“中国好粮油”行动计划,现代物流体系建设。行业信息化息设、国家粮食电子交易平台建设、小品种木本油料行动计划等行业重点工作,这项工作的开展都需要粮油标准的支持,需要进行大量标准制(修)订和持续完善标准体系。为配合这些行业重点工作的开展,陆续发布30项粮油信息化系列标准,12项“中国好粮油”系列、22项小品种木本油料、油脂及其制品的系列标准,25项实物标准样品系列标准以及大米粒型分类判定等一系列重要标准,支撑了行业重点工作的推进,填补了标准体系的空白和不足。

5、国际标准化工作进展显著

国家粮食和物资储备局标准质量中心承担国际标准化组织(ISO)谷物与豆类分技术委员会(ISO/TC34/SC4)秘书处工作,管理着74项国际标准。自2015年至今,由中国主导制定并发布国际标准2项,主导修订发布的国际标准1项,参与制(修)订国际标准10项。同时,为配合中国粮油标准“走出去”,在北京举办了“APEC粮食标准互联互通研讨会”,出席了秘鲁“APEC第四届粮食安全部长级会议”。组织专家对小麦、稻谷、玉米、大豆等大宗粮食标准比对分析,撰写编制APEC 10个经济体粮食质量标准对比研究报告,获得APEC基金支持和APEC第四届粮食安全部长会议的肯定,研究成果写入《亚太经合组织粮食安全皮乌拉宣言》。配合国家标准委开展与英国、法国的标准互认工作。通过以上工作,全面掌握了我国粮食标准与其他国家标准的差异,增强了我国粮油标准的国际影响力。

(二)粮油质量安全评价技术研究进展

1、粮油物理特性评价技术研究进展

粮油物理特性主要依靠粮油及其加工产品的外观特性、质地、气味、加工精度等分析检验判断粮油质量。在粮油收购、储藏、加工、运输、贸易等各个流通环境,粮油物理特性评价方法是一种简便快捷评价粮油质量品质的技术,发挥着独到的作用,是现今粮油质量评价体系的重要组成部分。

目前,粮油物理特性评价主要采用的依然是感官检验方法,小麦、稻谷、玉米、植物油料感官鉴定辅助图谱系列标准的研发为日常粮食感官判定提供了直观形象的参考依据。研究开发并逐步实现标准化的整精米率测定仪、米粒外观检测仪、稻米新鲜度检测仪,在稻米质量评级当中已经得到推广应用。一方面,基于机器视觉技术的粮食不完善粒、杂质快速测定仪器也在逐步实现标准化[1]。另一方面,为了满足现场操作需求、提高评价效率,新型小麦硬度指数测定仪简化操作流程完全可以达到缩短检验时间、减少电能消耗、提高工作效率的目的。开发和使用新型的水分测定仪,如卤素水分测定仪,微波水分测定仪。省时准确率高,可实现在线测量和快速检测[2-3]。基于嵌入式的油脂品质监测系统,一方面利用温度传感器实时检测食用油存储温度的变化,另一方面通过光环境传感器对食用油色泽进行监测,能够快速、实时获得油脂的物理特性[4]。基于TRIZ理论的吸式粮食扦样器提高了系统的自动化平,进一步简化操作步骤,降低劳动强度,缩短了扦样操作时间,提高了扦样效率[5]。

2、粮油化学组成检测研究进展

粮食中的化学成分为人类和动物提供了重要的营养基础,测定粮油中各化学成分组成是评价粮油品质的基础性工作。目前粮食的主要成分检测方法依然是以经典方法为主,但随着现代科学技术的不断发展,检测技术已经逐步从烦琐、耗时扩展到快速、实时,在线和高灵敏度、高效率的新型分析和无损检测,从单一性的指标发展到多元化、综合性的指标检测技术。

近年来,近红外光谱在粮油成分快速检测方面得到广泛应用,已建立了一系列适合我国国情的近红外检测模型[6]。同时,应用红外光谱在进行粮食品种鉴别和油脂真实性检测方面已经取得了一定进展,结合红外光谱技术对油脂分类、油脂品质分析、不同食用油分类检测、含油率检测以及粮油类的总酸、淀粉、氨基酸、酯类含量的技术逐步形成了标准,为企业原料选择、质量控制以及行政监管提供了有效的技术手段。

高光谱成像检测技术、拉曼光谱技术、太赫兹光谱探测与成像技术等新的无损检测技术也是目前的应用研究热点[7.8]。如对油脂掺杂的鉴别,准确系数高达0.997;依据太赫兹光谱对水分的敏感性吸收作用建立了小麦粉粒中含水量的预测模型;同时还能对小麦样品的储藏年份、芽变初期状况、发芽阶段、麦芽糖含量进行检测;对样品中的谷氨酸、谷氨酰胺和酪氨酸进行了定量分析;利用太赫兹光谱对储粮当中的真菌毒素污染情况判别分析等[9]。

近年来,离子迁移谱技术在粮油真实性判断、油脂挥发性成分分析等方面受到越来越多的关注。其与液相色谱质谱联用(LC-IMS-MS)、气相色谱质谱联用(GC-IMS-MS)、质谱联用(IMS-MS)等仪器可以更好地发挥其优点。如有研究提出了利用离子迁移谱技术对油脂化学组成的鉴别和特异性判别,通过二维差谱方法筛选出有效特征峰,构建的二维指纹图谱可对不同等级的葵花籽油进行正确区分[10];通过集束毛细管柱-离子迁移谱(MCC-IMS)和毛细管柱-离子迁移谱(CC-IMS)对橄榄油样品进行测试,最终检测出了橄榄油中26种挥发性成分并建立数据库,为橄榄油的快速分类建立基础;采用顶空气相色谱串联离子迁移谱法对包括芝麻油、山茶油和菜籽油等56种食用植物油进行检测,识别正确率高达94.44%。

粮油作物中含有丰富的功能性活性成分,如生物活性肽、酚酸类物质、γ-谷维素、大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆低聚糖、膳食纤维、活性多糖等。常用的分析方法包括分光光度法、高效液相色谱法或者色谱质谱联用法,应用高效液相色谱-质谱联用进行分析是目前的研究热点,如利用超高液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)同时检测食品中6种大豆异黄酮的含量,同时,发展了固相单取-高效液相色谱分析植物油中9种微量酚酸类化合物[11]。

3、粮油食用品质评价技术研究进展

粮油食用品质评价是粮油收购、销售、调运、储藏、加工等环节实现“优粮优产”“优粮优购”“优粮优储”“优粮优加”“优粮优销”“合理利用粮食资源”的重要技术支撑。我国粮油食用品质评价与检验技术正由传统的感官分析向仪器检测发展。在借鉴西方小麦品质评价体系的基础上,逐步发展符合我国国情的传统食品评价体系。

在日常的感官评定当中,对大米的食用品质依然是主要借助品尝实验,判断大米品质的优劣[12]。但由于地域习俗的差异性,对同一种大米品评可能会出现较大的差异。近年来,利用基于快速黏度测定仪(RVA)、质构仪及混合试验仪等物性仪器对直链淀粉、峰值黏度、最终黏度、起始糊化温度、米饭的硬度、凝聚性、胶黏性、回弹性与咀嚼性等食用品质众多参数的相关性检测结果综合评价大米食用品质取得了较好的进展[13-17]。如基于RVA谱特征值在稻米蒸煮食用品质评价上的研究表明,优质籼稻的RVA谱具有高崩解值、低消减值的特点,RVA谱特征值与米饭品质具有很好的相关性[18]。RVA也被应用于储藏时间对大米食用品质的影响研究[19,20]。基于电子鼻、电子舌技术的粮油产品风味品质研究得到了广泛关注。研究开发的大米食味计,确定了适合我国国情的粳米、籼米定量线,为客观、快速检测大米食味品质提供了技术手段[21]。然而,要完全替代感官品尝仍然需要结合新的探测感应技术,以达到对稻米的蒸煮食味进行更全面客观的评价。

在小麦食用品质方面,近年来的研究表明,小麦支链淀粉含量与鲜湿面软硬度、表面状态、色泽以及口感呈极显著正相关,而直链淀粉含量则与上述鲜湿面品质呈极显著负相关;湿面筋含量还与鲜湿面烹煮损失呈显著负相关;面团中麦醇溶蛋白和麦谷蛋白的比例、含量、结构对面团的性质和最终产品的质量有非常大的影响[22]。小麦中的麦谷蛋白、高分子量麦谷蛋白亚基和麦谷蛋白大聚体的含量可以更好地预测全麦面包的体积[23]。蛋白质的组成和含量与面条的品质具有显著的相关性[24];面条的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性等质构特性指标与麦谷蛋白的含量呈正相关,与麦醇溶蛋白的含量呈负相关[25];用高蛋白含量和干面筋含量的小麦粉制备的面条具有更好的食用品质[26]。

目前,许多粮油品质检测仪在国产化的基础上,通过吸收引进消化再创新,开发了粮食品质快速检测试剂盒、质构仪、粉质仪及基于光谱技术和大数据模型的粮油品质检测仪等较多仪器,为粮油现场收购、品质快速判断客观评价提供了有效的技术手段。

4、粮油储存品质评价技术研究进展

《GB/T 20571-2006小麦储存品质判定规则》《GB/T 20569-2006稻谷储存品质判定级规则》和《GH/T 20570-2015玉米储存品质判定规则》3项标准对指导我国粮油的合理储存和适时轮换起到重要作用,近年来,在科研工作的推动下,新颁布了《GB/T20570-2015玉米储存品质判定规则》国家标准,根据玉米质量的实际情况,调整了宜存指标中的脂肪酸值(KOH/干基)指标,由GB/T 20570-2006中“≤50mg/100g”,调整为“≤65mg/100g”;鉴于人工滴定法差异较大,在新技术的支撑下,增加了电位滴定仪法和自动滴定仪法。新发布的《GB/T 31785-2015大豆储存品质判定规则》国家标准经长达8年的调查研究,确定了大豆储存品质表征指标主要为色泽气味、粗脂肪酸值和蛋白质溶解比率;根据用途不同,分别制定了高油大豆和一般大豆的储存品质指标;确定了粗脂肪酸值和蛋白质溶解比率的限量值,对于宜存大豆,蛋白质溶解比率为≥75%。

鉴于粮食储备轮换工作的需要,粮食新鲜度快速鉴别技术取得了突破性进展。基于粮食保鲜储存品质评价的需要,开发了稻谷新鲜度测定技术和方法,并发布行业标准《LS/T6118-2017粮油检验稻谷新鲜度测定与判别》,该技术借鉴了国外多年大米测鲜仪的研究经验,建立了适用于我国的稻谷新鲜度测定模型,可以快速简便地检测稻谷的新鲜程度[27]。该标准在国内首次提出新鲜度的指标,反映稻谷的新鲜程度,规定了稻谷新鲜度的标准测定方法和判别标准,为稻谷收储、加工过程中稻谷品质的快速检测提供了方法,为稻谷新陈快速筛分提供参考依据。对稻谷的新鲜度与脂肪酸值相关性的研究表明:新鲜度值越高,脂肪酸值越低;新鲜度在60分以上,可以初步判定稻谷宜于储存,小于50分,初步判定不宜储存,给稻谷储存品质判定提供了一个快速筛查的方式[28]。

国内多个研究团队都尝试从粮食在储存过程的气味变化入手研究储存品质变化规律。鞠兴荣等[29]利用电子鼻和顶空固相微萃取结合气质联用法(HS-SPME-GC-MS)对储藏180天后的籼稻谷样品进行检测发现,可以对不同储藏时间的样品起到很好的区分作用,储存过程风味贡献最大的是醇、醛、酮3类物质。籼稻谷品质劣变的特征性挥发物为2-己基-1-癸醇、苯甲醇、己醛、癸醛、顺-2-癸烯醛、2-十二烯醛、2-十一酮、5-十三酮,当检测出上述物质时,籼稻谷的品质可能已经发生劣变,电子鼻与GC-MS结合能较好地检测分析籼稻谷挥发性物质。张蓝月[30]基于电子鼻和GC-MS联用技术对小麦储存过程中的挥发性成分以及谷蠹侵蚀后的挥发性成分变化进行研究,发现随着小麦储存时间的延长,烃类、酯类相对含量先增加后减少,醇类、醛类、酮类和酸类逐渐增加,受谷蠹侵蚀的小麦特征性挥发成分为2-戊醇、2-甲基-1-丙醇、2-戊酮,可据此监测储存小麦虫害情况。胡敏[31]对青稞这样高营养价值的粗粮从理化、生化、风味等多方面详尽地分析了在储藏过程中的品质变化,并首次利用相对和绝对定量同位素标记(Isobaric Tags forRelative and Absolute Quantitation,iTRAQ)结合液相色谱-串联质谱联用技术对青稞在储藏过程中的蛋白质组学进行分析,探究青稞在保鲜过程中的分子机制,以及蛋白质对陈化的作用和蛋白质与其他营养物质之间的关系,为蛋白质组学在粮食储藏方面的研究奠定了很好的基础。

5、粮油质量安全评价技术研究进展

多组分、高通量检测技术取得一定进展,采用稳定同位素内标法定量,液相色谱-串联质谱法同时检测粮食中16种真菌毒素,实现了我国主要谷物中隐蔽型真菌毒素如3-乙酰基脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-AcDON),15-乙酰基脱氧雪腐镰刀菌烯醇(15-AcDON)脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷(DON-3G)与其他真菌毒素同时检测。目前该技术已经转化为行业标准(LS/T6133-2018 粮油检验 主要谷物中16种真菌毒素的测定 液相色谱-串联质谱法》,并发布实施[32]。采用直接提取稀释快速前处理技术,利用超高处效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱,进一步建立了我国玉米中常见的16种真菌毒素和11种农药残留的同时分析方法,16种真菌毒素和11种农药残留都具有良好的线性关系[33]。

粮油样品前处理技术不断更新改进。由于现代仪器分析法灵敏度高,痕量干扰物质会严重影响分析结果,而粮食基质样品由于富含淀粉、蛋白质、脂肪、色素等物质,通常会对大型仪器造成损害,从而对真菌毒素、农药残留等目标物的测定造成干扰,所以样品前处理一般要经过复杂的提取净化措施,以保证测定结果有效。因此粮食样品前处理技术成为近些年的研究热点。

固相萃取技术是食品安全检测中最常用的样品前处理技术,因需要萃取柱、有机试剂使用量较多、易发生萃取柱堵塞等问题,一些新型的固相萃取技术发展起来了,如固相微萃取技术、基质固相分散萃取技术、分子印迹固相萃取技术、免疫亲和固相萃取技术、磁性固相萃取技术等。其中磁性固相萃取技术是一种新型样品前处理技术,该技术以其快速、简单、高效、绿色等优点在食品安全检测方面得到广泛应用[34]。朱建国等采用溶剂热法一步合成制备出具有大比表面积和丰富官能团的石墨烯基铁氧化物磁性材料(G-Fe3O4),并结合气相色谱-串联质谱建立了花生中百菌清等9种农药残留的检测方法,该方法可满足花生等高油脂复杂基质中多种农药残留同步检测的需求[35]。邵燕等建立了分子印迹磁性固相萃取/GC-MS法检测大米中三环唑的新方法,加标回收率在86.3%~97.7%,RSD小于5%[36]。

QuEChERS技术是在基质固相分散萃取技术的基础上,整合了提取、固相萃取等步骤,建立的集快速(Quick)、简单(Easy)、经济(Cheap)、有效(Effective)、可靠(Rugged)、安全(Safe)为一体的样品提取净化技术,分为提取、盐析和净化3个步骤,操作过程简单,处理时间短,溶剂使用量少,可控性强,因此近些年在真菌毒素和农药残留检测领域得到快速发展[37]。陈慧菲等建立了谷物中8种真菌毒素(AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、ZEN、DON、3-AcDON和15-AcDON)的测定方法,样品采用改良的QuEChERS前处理技术,UPLC-MS/MS进行测定,8种毒素检出限为0.3~1.0μg/kg,加标回收率为76.5%~113.4%[38]。吕爱娟等采用优化QuEChERS前处理技术,气相色谱法测定谷物中16种有机氯和多氯联苯,定量限在0.3~4.2μg/kg,加标回收率87.5%~106.2%,相对标准偏差1.63%~4.82%[39]。

重金属检测的样品前处理技术目前仍然以消解法为主。粮食行业多个研究团队采用稀酸提取,用石墨炉原子吸收分光光度计测定粮食中的铅和镉,该方法大大减少了强酸用量,降低对检测人员和环境的影响。目前已形成两个行业标准并发布实施。

粮油风险监测预警技术研究取得一定进展。为满足我国粮食质量的可追溯制度需求,为行业质量溯源提供手段,杨军等[40]积极引入信息化技术,根据不同环节监测对象特点,创新监测溯源新机制;在采样源头与监测对象建立“一一对应”的可溯源关系,为监测对象提供了“身份标识”,在国内率先创建了一套适合于粮食行业的粮油质量安全溯源监测系统,实现了监测“对象可溯、过程可控、结果可视”。为构建标准化的粮油质量安全监测标准数据库夯实了基础,为行业源头可视化管理、风险预警、应急监测及质量安全追溯提供技术支撑,较好保障了监测数据客观、公正、准确、可靠。

6、粮油快速检测技术研究进展

粮油质量安全快速检测技术取得了突破性进展,极大解决了粮食源头控制困难的问题,为粮食质量安全把关关口前移提供了技术支撑,为食品安全做出了贡献。自2015年以来,已发布实施了6项真菌毒素和重金属快速定量检测方法行业标准,为基层粮食收购环节质量安全把关提供了检测依据。其中X射线荧光光谱技术首次解决了快速无损定量测定稻谷中镉含量,该技术国际领先,获得2016年中国粮油学会科学技术奖一等奖;研究开发了真菌毒素、重金属等一系列重要危害因子单克隆抗体,提出基于等离子手性信号的高灵敏检测新技术,不仅将检测灵敏度提高到单分子水平,还明显降低成本并简化操作,获2017年国家科技进步奖二等奖。

研究开发的胶体金层析法快速定量测定粮食中铅和镉、X射线荧光光谱法快速定量测定小麦及小麦粉中镉含量、时间分辨荧光免疫层析法快速定量测定粮食中黄曲霉毒素B1和脱氧雪腐镰刀菌烯醇、酶抑制法快速定性测定粮食中有机磷类和氨基甲酸酯类农药残留、胶体金层析法快速定性测定粮食及其制品中抗虫和抗除草剂转基因蛋白等一批快速检测技术已经成熟,涵盖了粮食中重金属、真菌毒素、农药残留、转基因等主要安全风险因素,并于2018年度通过标准立项,这批标准的制定将极大充实和完善基层粮食质量安全把关的手段,为我国粮食质量安全提供技术基础。

粮食行业快速定量检测仪器和方法的评价技术填补了国内空白。对于快检仪器和方法的评价,国际上已经形成了比较完善的体系,并且很好地应用于相关快检仪器和方法的认证中。我国食品安全领域对快检仪器和方法有着大量的需求,但是相关的评价标准还非常匮乏,使快检仪器和方法的检测可靠性无法得到保障,不利于用户选择使用。2017年,原国家食品药品监督管理总局发布了国内首个食品快速定性检测方法评价技术规范[41]。粮食部门针对行业急需,经过大量的验证评价实践,发布实施了行业标准《LS/T 6402-2017粮油检验设备和方法标准适用性验证及结果评价一般原则》,提供了科学合理的定量快检产品评价标准,为定量快检产品的评价提供依据,为用户选用参考奠定基础。为行业提供了一批已广泛应用的快速检测设备和技术。


三、国内外研究进展及比较

“民以食为天,食以安为先”,当前国内外都高度重视粮油质量安全,不断加强相关研究、保障粮油产品的质量和卫生安全。我国作为世界人口最多的国家,对粮油需求巨大,粮油安全是国家安全的重要组成部分。改革开放40多年,我国从温饱型转向小康型社会,对粮油食品的要求从数量需求快速转向数量和质量双重需求的新阶段,同时对粮油质量安全研究提出了更高要求。近年来,我国粮油食品科技研究紧紧围绕着国家需求,在粮油质量安全领域不断完善健全标准化体系机制,持续引进学习国外新技术,加强自主安全评价能力创新,快速缩短与国外发达国家地区的差距,但总体上基础仍然较弱。

1、粮油标准体系不断完善,自主创新能力有所提高,但系统性研究仍然不足。在数量上,我国粮油标准数量进一步增加。新一批国家和行业标准的制定进一步扩大覆盖了粮食生产、收购、储存、运输、加工全过程,同时增强了信息化标准的制定。这些标准在指导粮油收购、储藏、流通以及制品的生产,规范粮油市场秩序,提高粮油产品质量等方面发挥了重要作用[42,43]。然而与国际标准及部分发达国家和地区相比,我国标准仍存在数量不足、比例不平衡的缺点,在标准更新与时效性上与国际组织和部分发达国家与地区存在较大的差异。同时我国制订的粮油食品标准,仍以传统的、静态的、依生产现状制订的标准居多,缺少动态的、超前的、以市场为主导制订的满足市场需求、具有竞争力的标准机制,系统性研究仍然不足。

2、粮油质量安全限量标准不断完善,但基于国情的污染限量制订和评估能力仍需要进一步提高。安全限量标准制订需要污染物风险评估调查与毒理学资料相结合,而与国外相比,我国真菌毒素和农药等污染物的相关区域污染风险评估调查研究起步晚、投入少、没有统一的部门指导,仍处于比较初级的阶段[44.45]。不少限量标准主要来自国际转化,基于国情的污染限量制订和评估能力仍需要进一步提高。WHO/FAO食品添加剂与污染物联合专家委员会、CAC食品污染物和添加剂法典委员会、欧委会食品科学委员会、美国食品药品监督管理局(FDA)、日本食品安全委员会(FSCJ)等早在19世纪50年代就已经开始相关研究并制订相应限量标准。而我国直到2007年农业部才组建了国家农产品质量安全风险评估专家委员会,从事相关研究。同时国外在制订限量标准时,通常将防控规范、采样要求和分析方法同时考虑,重视从全链条预防和降低粮油食品污染;而国内相对比较分散,系统性研究有待进一步提高。

3、粮油质量安全技术研究取得了一定进展,但创新性不足,总体上应用基础和深度技术开发的投入仍然较少,并跑和领跑的领域不多。粮油物理特性评价技术、化学组成检测技术、品质评价技术、储存品质评价技术,粮油质量安全评价和换速检测技术研究,仪器装备研发等方面在标准和技术上与国外发达国家相比仍然存在一定的差距。在技术开发研究上,粮食收储安全指标快速检测技术和国产化方面取得重要进展,进一步开发完善了X射线萤光光谱法,试纸条等适合现场污染物快速检测的产品和设备,满足了在粮食生产、流通、加工等各环节的监管需求,推进了快检产品的实际应用层次,但是原创性技术比较少,关键部件仍然掌握在国外发达国家。新兴的新一代生物芯片技术及无损检测技术均由国际上发达国家与地区组织率先开发,并且在技术方法,大数据库,指纹图谱库等领域均提前做了大量积累,而我国在新技术方面仍处于追赶地位。

4、国外进一步重视真实性粮油食品鉴别技术的研究开发,国内逐渐加强了这方面的研究,但解决方案不足。国际上借助振动光谱学(NIR,IR和Raman)手段,结合大数据分析和建模,开展了食品成分分析、掺假鉴伪以及产地溯源等方面的应用。例如,使用近红外(NIR)反射光谱法对便宜的面包小麦与古老的小麦品种进行区别。而中红外光谱和化学计量学相结合不仅可以鉴定不同区域的大麦光谱差异性,还可以解释这一差异存在与降水、温度和阳光之间的相关性,对于建立区域预警与预测模型具有很好的指导作用。我国目前的应用研究方向与此比较,在建立这些方法的同时,不仅可以进行粮油产品溯源、鉴定等方面的应用,也为快速无损测定提供了一种可能性极高的方法,为进行食品监测提供了快速、经济、有效的工具。然而国内开展的相关研究,尚没有形成系统的解决方案,优质粮油的溯源和真实性依然是尚未得到很好解决的问题。

5、粮食质量安全监测工作持续发挥重要作用,在规范化、网络化、信息化等方面有所加强,但是监测数据库构建及其作用仍然没有得到良好的发挥。连续多年开展的粮食质量和安全指标的监测工作取得很好效果,促进了我国粮食质量安全管理水平的提高。但是,粮食质量安全数据库数据种类少、规模小,风险识别和风险预测预警作用弱的局面没有得到根本改观。我国粮食资源种类丰富,地域气候差异较大,各地区粮食的品质、安全指标差异大;一些研究中报道的粮食中有害无机和有机污染物尚未监测;对现有数据缺乏深度挖掘,利用少,未充分发挥数据库的巨大作用。根据监测和加工的需要,应进一步建立多样化的、营养与美味并存的工业化主食产品的原料品质特性数据库,建立除限量指标以外的包括呕吐毒素衍生物、伏马毒素等在内的真菌毒素数据库,建立持久性污染物数据库等,增加粮食质量安全数据库的种类和规模,更好地为保障粮食质量安全服务。通过多年的积累,我国建立的数据库在粮油真菌毒素监测预警方面取得了进展,但是全行业在粮油监测预警预测的基础研究工作仍然较少,企业、基层单位重视程度不够,对风险预警发挥的作用认识不足,仍以事后应急处理方式为主,预防为主的方针贯彻不够,同时也存在积极性不高、推广应用缓慢等问题。

我国粮食部门组织各省(市、区)粮油质监机构每年实施原粮品质卫生质量监测调查、储备粮质量状况实时动态监测以来,建立了完善的粮食质量安全信息采集、报送、汇总分析体系,凤险监测、追溯等取得一定进展。随着粮食质量安全溯源监测技术后落地应用,粮食质量安全监测终端质量安全信息的采集逐步规范,有“身份标识的质量安全数据库建设意识正逐步形成,但尚未很好地建立全链条的质量追测控制体系。缺乏基于整个链条防控的相关规范,层层降低污染危害风险的机制和技术保障措施还未成体系。


四、发展趋势及展望

我国粮食连续多年实现增产增收,对粮食质量安全监测提出了更高要求。新形势下从数量安全到数量和质量安全并重的战略转变已经形成。当前粮油质量安全已经成为国家食品安全战略的重要组成部分,保障国家粮油质量安全已经成为当前重要的战略需求。

1、不断完善粮油标准体系,统一多级、多重标准制度,加快标准更新与补充,加强国际合作,实现国际先进标准的吸收转化以及国家、行业标准的转化推出。建立基于加工品质和最终用途的粮食分级定等标准,以合理利用粮食资源,减少浪费。进行中式传统食品的质量评价标准研究。

2、不断完善粮油质量安全评价指标体系,重视粮油加工过程中微量营养素、抗营养因子、过敏原以及新污染物的快速检测技术研究。探究加工过程中微量营养素、抗营养因子、过敏原的转化、传递规律及快速检测新技术和方法,以此建立适用于监控现代粮油工业化生产过程的质量安全评价技术体系。

3、不断完善粮油储藏评价指标体系,开展成品粮油储存过程中质量安全监控技术研究,制定适合我国国情的成品粮油储藏过程质量安全控制体系及技术规范,为日益增加的大米、糙米、小麦粉、成品食用植物油等成品粮油储藏要求提供技术支撑。

4、注重基础和应用基础研究,突破制约粮油质量安全学科发展的瓶颈。对粮油产品的组分特征、品质变化规律、真菌毒素产生规律进行深层次的研究,揭示蛋白质组分和含量、淀粉组分和含量、蛋白质的不同聚合形态,以及蛋白质、淀粉和脂类的相互作用对粮食加工和食用品质的影响,研究典型霉菌产生毒素的条件和环境要求。

5、重视绿色高效检测技术研究,发展在线监测、无损检测技术,提高检测精度和可靠性。着力开发一些试剂用量低、环保型的检测技术,如真菌毒素非靶向检测技术、近红外光谱无损实用检测技术等,促进检测装置逐步向集成化、数字化、智能化、自动化、小型化发展。在政策上鼓励企业、部门对新技术、新方法研发加强投入,以需求带动技术的进步。

6、加强粮油品质鉴定、产地溯源与掺伪检测技术研究,完善粮食质量安全追溯体系。建立优质粮食品种品质鉴定、产地溯源技术,构建粮油内源特征指纹图谱库,建立快速掺伪识别检验方法。应用现代信息采集、数据挖掘分析、数据库管理技术,构建贯穿粮食种植、收割、仓储、加工、运输、销售和食用等整个供应链流程的、完善的粮食质量安全追溯体系。

7、进一步完善粮油质量安全数据库建设,积极推广溯源监测模式,构建区域性粮食质量安全特征数据库,并加强区域监测预警模型的建立,细化需求,满足不同层级对数据分析的需要。

将国家粮油生产、收购、入库、储藏、出库、加工等环节的检测、监测向数字化、信息化、智能化进行转变,为我国粮油质量安全数据库的建立夯实基础。因此,扩大检测监测指标,充分利用现代信息化技术构建质量安全数据库,建立风险预警模型,指导粮油生产、贸易、加工,确保粮油质量安全,降低粮食损失、损耗,防止粮食污染,也将成为未来粮食科技发展的重点方向之一。

总之,通过粮油科技创新工作,充分借鉴发达国家经验,结合我国实际,建立和完善粮食质量安全保障体系,大幅提高粮食质量安全保障能力与保障水平,形成问题清晰、风险可控、标准严谨、过程规范、监管高效、沟通顺畅的粮食质量安全工作局面。

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作者:中国粮油学会粮油质量安全分会王正友、徐广超等

本文摘自《2018-2019粮油科学技术学科发展报告》(中国科学技术出版社,2020年7月,第118-131页)




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