维持可靠的食物供应

未来的挑战之一是确保为可持续发展的全球人口持续供应安全食品。这是一个非常重要的问题，必须从多个角度加以解决。从某种意义上说，随着全球人口的增加，我们生产的粮食数量必须增加。与此同时，我们必须解决与食品供应链相关的两个问题:浪费和污染。

食品损失或浪费最近引起了监管机构和供应商的极大兴趣。在发达国家和发展中国家，它普遍存在于从收获、运输到公共消费的整个供应链中。如今，全球生产的食物中有三分之一没有被食用，这一数字令人震惊，估计每年造成13亿吨食物浪费。^我

应对这一挑战的难点在于改变消费者的心态。最近已经取得了重大进展，许多食品供应商开始开展教育，以防止或减少食品浪费。这本质上是一个全球性问题，目前还没有统一的解决办法。

与此同时，粮食损失和浪费是内在相关的关注有意或无意的污染和掺假．对食品可能受到污染的担忧对农产品的配送产生了双重影响。首先，如果由于农药或重金属污染等问题而发生食品召回，公众对这种食品的信心就会受到破坏。其次，如果发现一批食品受到污染，出于公共安全的考虑，必须销毁。同样，这是一种浪费，特别是当检测方法可以集成到流程中以检测任何潜在的污染问题时。

更复杂的是，食品供应链正在向新兴市场扩张比如中国、印度和巴西．由于涉及多个国家的食品供应链更广泛、更复杂，食品污染或掺假的风险始终存在。近年来发生的几起引人注目的事件已经证明了污染可能产生的破坏性影响。2008年，中国的婴儿配方奶粉被确定掺入了三聚氰胺工业化学品三聚氰胺导致6名婴儿死亡，数千人患病。然后在2017年，发现氟虫腈，一种常见的杀虫剂，存在于欧洲数以百万计的卵子含量高于人类摄入的安全限度。这次污染危机导致召回全世界数以百万计的卵子．

三聚氰胺和氟虫腈丑闻等事件强调，需要一系列强有力和可持续的检测方法，以确定我们所吃的食物是否适合消费。为了达到这一目标，可以采用各种表征方法。例如，质谱法可用于检测残留农药，电感耦合等离子体质谱法可监测重金属水平，红外光谱法可检测草药和香料中存在的掺假物。本文将详细讨论这三种方法，以说明鉴定仪器和方法如何有助于确保公众可食用的食品是安全的。

检测残留农药

液相色谱与串联质谱(LC-MS/MS)相结合已被证明是常规农药定量分析的重要方法。

世界各地使用的农药种类繁多，它们都有各自的最大残留限量(MRLs)，这规定了公众消费的安全残留水平。多分析物筛选过程是分析各种农药的基础，提供了在同一色谱运行中识别多种潜在农药的能力，最终减少了必须分析的样品数量。这意味着单个样品可以与农药库进行筛选，以防止来自已知化学物质的意外污染。²

在2017年的氟虫腈丑闻中，由于LC-MS/MS能够以非常低的水平检测和测量氟虫腈及其潜在有害代谢物，因此迅速成为了常用的检测方法。对于氟虫腈，检测方法需要能够识别和区分这些代谢物，同时足够敏感，以量化监管机构的MRLs农药水平。LC-MS/MS技术使用新的方法和仪器能够实现这两个目标，使其成为农药分析的首选表征方法。³

尽量减少重金属污染的风险

天然元素，如钾、钙、钠、镁、铁和硒，是每个人饮食中不可或缺的一部分。然而，已知一些元素在其浓度超过特定阈值时具有急性和慢性毒性作用。重金属一词指的是几种有毒元素(砷、铬、镉、汞和铅)，即使浓度很低，也与包括癌症在内的多种健康影响有关。尽管如此，这些重金属仍然通过各种人为活动释放出来，从而影响到全球各地的人口。⁴

重金属可能通过多种不同的机制或来源进入食物链。其中一个来源是工业和采矿废物，其中可能含有高浓度的有毒元素。这些废物通常储存在泥质水坝和水库中，并可能渗入周围的土壤、植物和地下水，或随风长距离消散。动物可能会摄入或吸收被污染的植被和水，毒物可以通过这种方式进入食物链。重金属对我们的现代工业世界至关重要，电子技术需要整个元素周期表中的大量元素，这种污染威胁比以往任何时候都更成问题。

我们面临的挑战是防止这些元素在我们的食物链中积累到有毒的浓度;因此，分析是必不可少的。通过监测某些食品和饮料(如牛奶)中的金属含量，可以量化营养价值，同时可以宣布公众消费是安全的。某些金属，如牛奶中的钙，对婴幼儿的健康成长至关重要。在发育的早期阶段，重要的是摄入这些必要的健康营养素，同时尽量减少危险金属的摄入。^V

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是一种广泛使用的技术，在某些情况下，可以检测到浓度低至万亿分之一的元素。⁶这项技术包括使用氩基等离子体将样品雾化和电离成正离子，然后将这些离子引导到质谱仪进行分离和检测。在涉及食品和饮料的情况下，如牛奶和养殖鱼类行业，能够在一次分析中一起检测和量化痕量和主要元素是有利的。现代ICP-MS仪器可以量化样品中高浓度存在的必需营养素，同时还可以检测样品中微量的有害重金属。例如，这种分析在婴儿配方奶粉中是必不可少的，其中的营养成分必须严格量化，以确保消费对健康成长至关重要的食物组。

检测掺假的草药和香料

食品配料成本的增加导致故意掺假食品的显著增加。草药和香料是最常见的掺假产品，因为它们价格昂贵，在食品供应链中无处不在。例如，通常与地中海菜肴有关的牛至，此前被发现掺入了当地很容易买到的橄榄叶。⁷

为了防止掺假，并向消费者提供有关某些草药和香料的效力或来源的信息，可以采用各种分析技术来区分化学成分。红外光谱法就是其中一种。⁸

红外光谱在分析草药和香料方面具有优势，因为它可以提供样品的快速现场分析。它可以快速清晰地显示样品是否掺假，无需准备样品，使其简单易用。

除了草药和香料分析之外，红外光谱分析通常是识别其他潜在食品掺假的方法，这些掺假物很容易红外活跃。例如，最近的研究表明，高果糖玉米糖浆可能会污染蜂蜜。⁹

提供完整的解决方案

为了维持对养活世界不断增长的人口至关重要的粮食供应链的完整性，必须解决和克服各种供应和浪费问题。虽然必须减少食物的损失和浪费，但所提供的食物必须既营养丰富，又不含任何危险的污染物和掺假。为了减少食物浪费和保持最佳的人口健康，需要在食品供应链中采用各种表征方法，以确保在污染物和掺假成为问题之前检测到它们。

珀金埃尔默提供多种分析仪器组合，能够确保消费者获得的食品是安全的。ICP-MS技术被认为是检测和定量金属浓度到万亿分之一的最佳方法，而LC-MS/MS能够识别各种潜在的农药。有了正确的分析解决方案，全球对食品安全供应的信心就能保持，世界人口的持续增长也能得到促进。

Rob Packer是PerkinElmer的红外线投资组合总监
Kaveh Kahen是珀金埃尔默的质谱仪高级总监兼总经理
Fadi Abou Shakra是PerkinElmer的ICP-MS投资组合总监