陳嘉詞 肖斌 鐘軻 陳愛亮

摘 要：我國民眾的蛋白質(zhì)來源是肉、蛋、乳和豆品等，其中最主要的是各種肉及肉制品。肉品作為高蛋白類物質(zhì)，在生產(chǎn)、加工、貯存和銷售環(huán)節(jié)易受微生物與內(nèi)源性酶的影響而腐敗變質(zhì)。此外，抗生素與激素濫用、重金屬污染和各類肉品摻假問題時(shí)有發(fā)生，這不僅損害了消費(fèi)者的切身利益，而且極大威脅民眾人身安全，擾亂市場(chǎng)秩序，降低公眾對(duì)食品安全的信心。目前，傳統(tǒng)肉品檢測(cè)技術(shù)操作繁瑣、樣品處理時(shí)間長，無法實(shí)現(xiàn)快速、低廉、準(zhǔn)確的肉品大規(guī)模篩檢。近年來，新興技術(shù)，特別是微流控技術(shù)的發(fā)展，能夠很好解決傳統(tǒng)肉品檢測(cè)的弊端。本文主要從微流控技術(shù)的概念、發(fā)展歷程、未來趨勢(shì)及微流控設(shè)備在肉品質(zhì)量安全上的創(chuàng)新性應(yīng)用等方面進(jìn)行分析和探討，以期為新一代肉品檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供新的見解。

關(guān)鍵詞：肉品質(zhì)量安全；肉品檢測(cè)；微流控技術(shù)；檢測(cè)技術(shù)；食品安全

Progress in the Application of Microfluidics in Meat Quality and Safety Detection

CHEN Jiaci1， XIAO Bin1， ZHONG Ke2， CHEN Ailiang1，*

（1.Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-Products， Chinese Academy of Agricultural Sciences，

Beijing 100081， China; 2.Shandong Academy of Grape， Jinan 250100， China）

Abstract： The protein sources for Chinese people are meat， eggs， milk， soy products， etc.， of which the most important are meat and meat products. As a high-protein food， meat is susceptible to microbial spoilage and quality deterioration caused by endogenous enzymes during production， processing， storage and distribution. In addition， the problems of antibiotic and hormone abuse， heavy metal contamination and meat adulteration occur from time to time， which not only harm the vital interests of consumers， but also greatly threaten the personal safety of the public， disrupting the market order and reducing public confidence in food safety. At present， the traditional meat detection techniques are cumbersome and require time-consuming sample pretreatment， so they are unable to achieve fast， cheap and accurate large-scale screening of meat products. In recent years， the development of emerging technologies， especially microfluidics， can well solve the drawbacks of the traditional meat testing methods. This paper analyzes and discusses the concept， history and future of microfluidics and the innovative application of microfluidic devices in meat quality and safety detection， with a view to providing new insights into the development of a new generation of meat testing technology.

Keywords： meat quality and safety; meat detection; microfluidic technology; detection methods; food safety

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20221009-133

中圖分類號(hào)：TS251.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2023）03-0051-09

引文格式：

陳嘉詞， 肖斌， 鐘軻， 等. 微流控技術(shù)在肉品質(zhì)量安全檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 肉類研究， 2023， 37（3）： 51-59. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20221009-133.? ? http：//www.rlyj.net.cn

CHEN Jiaci， XIAO Bin， ZHONG Ke， et al. Progress in the application of microfluidics in meat quality and safety detection[J]. Meat Research， 2023， 37（3）： 51-59. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20221009-133.

http：//www.rlyj.net.cn

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，全球肉制品市場(chǎng)總量在2021年已突破3.527 億t，到2025年將有望超過4 億t，并且在未來20 年里，全球肉類出口總量將同比激增20%[1-2]。與之相對(duì)的是，平均每年約有6 億人因腐敗食品而染病，其中約42 萬人死亡[3-4]。食品質(zhì)量安全是關(guān)乎民生的大事，其中尤以肉品的質(zhì)量安全為主，這是由于肉品水分含量大、水分活度（water activity，aw）高（0.985～0.995）、pH值呈中性至酸性，為各類病原體提供了合適的生長環(huán)境[5-6]。再加之肉品供應(yīng)鏈長（屠宰、后處理、清洗、漂燙、切割、包裝、運(yùn)輸和銷售等環(huán)節(jié)），往往存在重金屬超標(biāo)、抗生素和激素違規(guī)濫用、動(dòng)物源性摻假和以次充好等問題，導(dǎo)致肉品安全性較差，相關(guān)安全問題頻發(fā)[7-9]。因此，對(duì)肉品新鮮度及各類理化指標(biāo)進(jìn)行及時(shí)、有效地檢測(cè)和評(píng)估至關(guān)重要。

傳統(tǒng)肉品檢測(cè)技術(shù)可以分為形態(tài)特征觀察法和分析化學(xué)檢測(cè)法兩大類。形態(tài)特征觀察法（包括顯微鏡法和感官檢測(cè)法）是根據(jù)肉品顏色、結(jié)構(gòu)、形貌等組織學(xué)特征進(jìn)行初步評(píng)估的技術(shù)[10]。該方法早在2008年便被我國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局規(guī)定為肉品檢測(cè)的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 22210—2008《肉與肉制品感官評(píng)定規(guī)范》）并廣泛使用。此類方法雖然操作簡(jiǎn)便、成本低，但嚴(yán)重依賴于檢測(cè)人員的專業(yè)能力和個(gè)體經(jīng)驗(yàn)，主觀影響較大，無法精準(zhǔn)判斷肉品質(zhì)量和狀態(tài)[11]。分析化學(xué)檢測(cè)法（包括色譜-質(zhì)譜法、核酸法、免疫法和光譜法等）主要依賴于目標(biāo)物質(zhì)的化學(xué)成分和組成進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)[12]。這些技術(shù)可以得到客觀、穩(wěn)定的結(jié)果，但普遍需要依靠實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各類臺(tái)式設(shè)備、昂貴的試劑和專業(yè)的操作人員，并且樣品處理量低、便攜性差[13]。這不僅極大限制了對(duì)肉品質(zhì)量的實(shí)時(shí)評(píng)估，消費(fèi)者和經(jīng)銷商也不能及時(shí)獲知肉品的貯藏狀態(tài)和新鮮程度，無法滿足日益增加的肉類檢測(cè)和民眾對(duì)高質(zhì)量健康肉品的需求。

近10 年來，材料學(xué)、分析化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，使得肉品質(zhì)量安全檢測(cè)領(lǐng)域涌現(xiàn)了許多新興智能檢測(cè)技術(shù)，它們?cè)诒ＷC小型化、便攜化、集成化和高靈敏的基礎(chǔ)上，還可向消費(fèi)者或生產(chǎn)者實(shí)時(shí)提供肉品狀態(tài)等信息[14]。作為其中一類新興集成化技術(shù)平臺(tái)，微流控芯片憑借其內(nèi)部集成的微通道、微反應(yīng)器、微泵、微閥等各類功能性微納米結(jié)構(gòu)單元，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了樣品前處理、反應(yīng)、富集、標(biāo)記、檢測(cè)和分離等多種實(shí)驗(yàn)室常規(guī)操作，如圖1所示[15]。不僅具備自動(dòng)化、小型化、便攜化和集成化等諸多優(yōu)點(diǎn)，還能大大縮短樣本的處理時(shí)間，提高檢測(cè)靈敏度，節(jié)約了昂貴的試劑與耗材。因此，為了更好地推動(dòng)和促進(jìn)肉品質(zhì)量安全技術(shù)的發(fā)展和微流控技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，本文首先總結(jié)微流控的概念、回顧其發(fā)展史和未來的發(fā)展趨勢(shì)。此外，重點(diǎn)總結(jié)并匯總了基于微流控的新興肉品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展、原理、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用前景。

PDMS. 聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane）；PMMA. 聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate）。

1 微流控技術(shù)

微流控分析技術(shù)也被稱為芯片實(shí)驗(yàn)室或微流控芯片，問世不過30 年，但因發(fā)展迅猛，已經(jīng)吸引了大批科研人員投身其中[16]。微流控芯片是由不同結(jié)構(gòu)和功能的微通道構(gòu)成，通過研究人員設(shè)計(jì)的互連微通道網(wǎng)絡(luò)，使液體按照所需的要求流動(dòng)，進(jìn)而在數(shù)平方厘米大小的芯片上實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作。與傳統(tǒng)的臺(tái)式分析系統(tǒng)相比，微流控技術(shù)在保證檢測(cè)靈敏度的基礎(chǔ)上，僅需數(shù)毫升或數(shù)微升體積的樣品和試劑便可完成整個(gè)反應(yīng)，具有更強(qiáng)大的樣品處理能力、更好的便攜性、更低的成本和更快的檢測(cè)速度[17]。因此，微流控芯片在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，如癌癥早檢、化學(xué)分析、藥物篩選、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。此外，由于微流控芯片低成本、可便攜、速度快等特點(diǎn)，非常適用于食品質(zhì)量安全方向的大規(guī)模檢測(cè)。基于微流控的食品檢測(cè)裝置和相應(yīng)的檢測(cè)原理得到了前所未有的發(fā)展，相關(guān)研究論文在過去20 年里快速增加（圖2）。

1.1 微流控技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史

整個(gè)微流控技術(shù)的發(fā)展歷程可以分為3 個(gè)階段，即萌芽期、成長期和蓬勃發(fā)展期。萌芽期：微流控這一初級(jí)概念始于1950年，當(dāng)時(shí)研究人員正開發(fā)能精確控制納升或皮升液體的方法，為今天高度發(fā)達(dá)的微納打印技術(shù)和3D打印技術(shù)奠定了基礎(chǔ)[18]。隨后，1979年Terry等[19]利用光刻法和化學(xué)刻蝕法在硅晶片上建立了亞毫米級(jí)微通道，成功提出了第1臺(tái)微流控概念上的分析系統(tǒng)。11 年后，瑞典科學(xué)家Manz提出“微流控”這一概念，即微全分析系統(tǒng)（micro total analysis systems，?-TAS）[20]。最初，?-TAS主要用于生物和化學(xué)分析領(lǐng)域，并且普遍采用電泳來操控和驅(qū)動(dòng)微納米尺度的流體。在該系統(tǒng)中，待測(cè)樣品的處理、反應(yīng)、檢測(cè)和其他操作過程全部集成于微通道內(nèi)，但當(dāng)時(shí)微流控芯片內(nèi)部通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法并不明確。1994年，首屆?-TAS國際會(huì)議在荷蘭舉辦，這段時(shí)期內(nèi)，?-TAS與微流控芯片之間并沒有明確的定義，二者往往混用[21]。并且，芯片上的成熟操作單元僅有分析和進(jìn)樣等基礎(chǔ)操作，集成化程度低，主要用于分析檢測(cè)等領(lǐng)域。隨著片上操作單元的逐漸發(fā)展與成熟，微混合、微反應(yīng)及微分離等操作單元的陸續(xù)提出使得微流控芯片的應(yīng)用范圍大幅度拓寬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了當(dāng)初?-TAS所定義的分析范疇。

第2階段是微流控技術(shù)的成長期。1995年，美國加州大學(xué)伯利克分校的Woolley等[22]開發(fā)出一款基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，PCR）的微流控裝置。同年，第1家商業(yè)化微流控企業(yè)CaliperLifeSciences在美國成立。3 年后，牛津大學(xué)的Whiteside及其團(tuán)隊(duì)利用光刻技術(shù)成功制造出1 款基于PDMS材質(zhì)的微流控芯片，有效降低了微流控芯片的制造成本，相關(guān)成果已發(fā)表在Nature上[23]。此后，各類微流控開發(fā)企業(yè)如雨后春筍般成立，為了提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，微流控領(lǐng)域的專利之戰(zhàn)拉開帷幕。2000年，第4屆國際?-TAS大會(huì)召開，標(biāo)志著微流控技術(shù)的蓬勃發(fā)展。2001年，微流控領(lǐng)域頂級(jí)期刊《芯片實(shí)驗(yàn)室》（Lab on a Chip）創(chuàng)辦。2002年，加州理工大學(xué)的Quake及其團(tuán)隊(duì)在國際頂尖期刊Science上發(fā)表專輯，匯總并介紹了具備上千個(gè)微閥和數(shù)百個(gè)微反應(yīng)器的集成式微流控芯片，展現(xiàn)了微流控裝置從早期的單一電泳分離分析到大規(guī)模集成化多功能微流控平臺(tái)的

飛躍[23]。此后2 年，《福布斯》雜志和Busineess 2.0雜志分別給予微流控技術(shù)極高的評(píng)價(jià)，將其稱之為“改變世界的七項(xiàng)技術(shù)之一”[23]。自此之后，大批高水平研究人員投身于微流控領(lǐng)域。

第3階段是微流控技術(shù)的蓬勃發(fā)展期。2006年，國際頂尖雜志Nature發(fā)表《芯片實(shí)驗(yàn)室》專輯，收錄了1 篇概論和6 篇綜述，從多個(gè)角度詳述了微流控芯片的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和未來前景，并將微流控芯片評(píng)價(jià)為“the technology of the century（本世紀(jì)的技術(shù)）”[24]。10 年后，我國已將微流控技術(shù)列為“十三五”規(guī)劃綱要中關(guān)鍵性突破技術(shù)之一。2020年，在進(jìn)入微流控技術(shù)發(fā)展的40 年之際，為了展示該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，美國Wiley出版社旗下的高水平雜志Small專門發(fā)表了1 本基于微流控技術(shù)的?？疢icrofluidics—The Fourth Decade，該?？?2 篇綜述文章和17 篇研究論文構(gòu)成，詳細(xì)討論了微流控技術(shù)在不同研究方向上的重要進(jìn)展[23]。2021年，我國國家發(fā)改委在《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》中將微流控技術(shù)列為未來創(chuàng)新方向的重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目。

1.2 微流控芯片的發(fā)展趨勢(shì)

通過上述發(fā)展簡(jiǎn)史可知，微流控技術(shù)一經(jīng)提出便受到產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。未來10 年內(nèi)，隨著分析化學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能和神經(jīng)形態(tài)工程等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，微流控技術(shù)會(huì)不斷與這些新興學(xué)科相互結(jié)合，并被應(yīng)用到不同的研究方法和領(lǐng)域中。對(duì)于食品檢測(cè)或肉品檢測(cè)領(lǐng)域而言，由于微流控成本低、速度快、處理量大和高便攜的優(yōu)勢(shì)，研究人員普遍認(rèn)為微流控技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)的食品理化分析方法。若采用傳統(tǒng)肉品檢測(cè)方法，全部樣品需送到一個(gè)集中的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，幾小時(shí)或幾天后才可以獲知結(jié)果，這導(dǎo)致檢測(cè)期內(nèi)無法及時(shí)評(píng)估肉品質(zhì)量、影響民眾安全并造成肉品浪費(fèi)等問題。通過微流控技術(shù)的應(yīng)用，測(cè)試時(shí)長可以從幾小時(shí)縮短至數(shù)分鐘，試劑消耗量可從毫升降低至微升或納升，處理量方面，可實(shí)現(xiàn)一次性檢測(cè)上千種復(fù)雜樣品。隨著多學(xué)科交叉融合的深入發(fā)展，未來微流控芯片一方面會(huì)繼續(xù)向著小型化、便攜化發(fā)展，結(jié)合先進(jìn)的傳感器組件、無處不在的智能手機(jī)和無線互聯(lián)通訊技術(shù)等，開發(fā)出能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)肉品質(zhì)量和狀態(tài)的系統(tǒng)；另一方面，將結(jié)合新興納米材料或生物信號(hào)分子，構(gòu)建出超靈敏、速度快、可大批量處理的微流控裝置。相信微流控技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化將會(huì)成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。

2 基于微流控的肉品檢測(cè)技術(shù)

從20世紀(jì)初開始，現(xiàn)代肉品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷史已超百年，為了更好地推動(dòng)微流控技術(shù)在肉品質(zhì)量安全領(lǐng)域的研究，本文對(duì)重點(diǎn)成果和技術(shù)進(jìn)行回顧與總結(jié)。如前所述，用于肉品質(zhì)量評(píng)估的傳統(tǒng)技術(shù)，雖然應(yīng)用最為廣泛，但依賴專業(yè)實(shí)驗(yàn)人員、設(shè)備和昂貴的試劑，耗時(shí)長、便攜性差，無法滿足與日俱增的肉品安全需求。當(dāng)前肉品分析與檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。在過去十幾年中，材料學(xué)、分析化學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，使得肉制品檢測(cè)領(lǐng)域涌現(xiàn)了許多新興智能檢測(cè)技術(shù)，如微流控芯片，它們?cè)诒ＷC小型化、便攜化、集成化和高靈敏的基礎(chǔ)上，有些設(shè)備還可向消費(fèi)者或生產(chǎn)者實(shí)時(shí)提供肉品狀態(tài)。按照檢測(cè)對(duì)象的不同，可以將微流控肉品檢測(cè)技術(shù)劃分為：致病菌檢測(cè)、重金屬檢測(cè)、抗生素與激素檢測(cè)、肉品摻假檢測(cè)和防腐劑檢測(cè)。通過展示和介紹這些微流控技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用可能面臨的阻礙，期望能進(jìn)一步推動(dòng)下一代肉類質(zhì)量評(píng)估技術(shù)的開發(fā)和實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用。

2.1 微生物檢測(cè)

各類病原體和致病菌等微生物是全球肉品質(zhì)量安全的最大威脅之一。從生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、貯存到食用的整個(gè)肉品供應(yīng)鏈中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的處理不當(dāng)或污染都有可能引起病原微生物的繁殖。這些微生物能夠降解肉中的各類營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生異味和對(duì)人體健康有害的醛、酮、胺和吲哚類代謝產(chǎn)物[32]。不僅會(huì)造成肉品大規(guī)模浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失，食用腐敗變質(zhì)肉還會(huì)引起人惡心、嘔吐和食物中毒等嚴(yán)重的健康問題。在所有病原微生物中，致病性最強(qiáng)的3 種細(xì)菌是大腸桿菌、沙門氏菌和單核細(xì)胞增生李斯特菌[33]。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，僅腸炎沙門氏菌和鼠傷寒沙門氏菌這2 種病原體所引起的疾病就占全部人類消化系統(tǒng)感染的一半左右[34]。因此，快速檢測(cè)和量化肉品中存在的病原微生物至關(guān)重要。

迄今為止，肉品行業(yè)對(duì)于微生物的檢測(cè)仍普遍依賴于傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，包括平板培養(yǎng)、酶聯(lián)免疫吸附（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）和PCR等[35]。這些方法是可靠且有效的，構(gòu)成了世界各國公認(rèn)的質(zhì)量監(jiān)督通用條例和法規(guī)，但也存在嚴(yán)重的局限性，作為“金標(biāo)準(zhǔn)”的培養(yǎng)法缺乏快捷性（通?；ㄙM(fèi)數(shù)天至數(shù)周）、無法檢測(cè)到肉品中存活但不可培養(yǎng)的病原體、難以準(zhǔn)確分析食源性疾病爆發(fā)的原因（培養(yǎng)后的病原體進(jìn)行亞型區(qū)分較困難）[36-37]。ELISA等免疫親和法則是成本較為昂貴、試劑消耗量大且需要專用的酶標(biāo)儀。對(duì)于PCR法來說，盡管單次分析時(shí)間為30～90 min，但考慮到復(fù)雜的肉品預(yù)處理、核酸提取和擴(kuò)增子分析，整個(gè)過程可能需要6～48 h才可全部完成[38]。此外，PCR法也依賴于潔凈的操作間、專業(yè)技術(shù)人員和熱循環(huán)儀。人力成本的不斷增高和COVID-19的出現(xiàn)也進(jìn)一步凸顯了這些技術(shù)的缺點(diǎn)。與上述方法相比，微流控裝置在分離和檢測(cè)病原體方面更有潛力，這主要是因?yàn)椋?）它可以輕易地與各類微功能單元相集成，如免疫磁珠、納米結(jié)構(gòu)（微柱、微陣列）、電極等，這些微功能單元不僅可以提供新的高靈敏檢測(cè)方式，還可以提供更多的抗體或適配體結(jié)合位點(diǎn)，并能通過微通道的流體力學(xué)設(shè)計(jì)來促進(jìn)病原體與試劑的碰撞結(jié)合概率[39]。一方面提高了檢測(cè)靈敏度，另一方面不需要培養(yǎng)或富集便可檢測(cè)到低水平的病原體，便于現(xiàn)場(chǎng)快速篩查與肉類樣品結(jié)果的及時(shí)反饋；2）所需的樣品與試劑量少，且部分微流控裝置可反復(fù)使用，有效降低了檢測(cè)費(fèi)用[40]；3）微流控裝置的全封閉式設(shè)計(jì)提供了一個(gè)相對(duì)潔凈的反應(yīng)空間，可避免外界氣溶膠進(jìn)入反應(yīng)體系所引起的PCR假陽性結(jié)果，還降低了樣品對(duì)周圍環(huán)境或人員的污染。最近，Tokunaga等[41]基于免疫親和法與熒光染色技術(shù)，構(gòu)建了一款對(duì)雞肉中鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行檢測(cè)的微流控裝置。該方法首先利用抗體包被的磁珠分離出鼠傷寒沙門氏菌，隨后與熒光標(biāo)記的檢測(cè)抗體一同注入微流控芯片中，再使用熒光顯微鏡進(jìn)行計(jì)數(shù)。與傳統(tǒng)培養(yǎng)方法所需4～5 d相比，該方法僅需3～4 h便可完成整個(gè)檢測(cè)過程，但其仍依賴于熒光顯微鏡等臺(tái)式設(shè)備，無法滿足食品領(lǐng)域注重便攜性的要求；此外，該方法的另一個(gè)明顯缺點(diǎn)是未能在同一芯片上實(shí)現(xiàn)分離、純化和檢測(cè)操作，細(xì)菌的純化是在芯片外進(jìn)行的，這增加了額外的操作步驟，并易污染樣品和周圍的檢測(cè)環(huán)境。密蘇里大學(xué)Abdullah等[34]開發(fā)了一款基于電阻抗檢測(cè)原理的集成微流控裝置，可在同一芯片上富集、分離和檢測(cè)雞肉中存在的大腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌。該方法在檢測(cè)電極上固定有相應(yīng)抗體、捕獲到靶向細(xì)菌后，再利用阻抗變化來評(píng)估相應(yīng)細(xì)菌的數(shù)量，整個(gè)檢測(cè)過程可在1 h內(nèi)完成，對(duì)大腸桿菌和沙門氏菌的檢測(cè)濃度分別低至13、10 個(gè)/mL。Qi Wuzhen等[42]也建立了一款集混合、分離、標(biāo)記和檢測(cè)于一體的微流控裝置，用于雞肉中傷寒沙門氏菌的快速篩檢。其先利用免疫磁性納米珠捕獲目標(biāo)細(xì)菌后，再使用金屬有機(jī)框架化合物來放大生物信號(hào)。該生物傳感器能夠在1 h內(nèi)完成整個(gè)檢測(cè)過程，檢測(cè)下限低至14 CFU/mL，有望用于肉品致病菌的快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)?？偠灾ㄟ^在微流控這一富有潛力的平臺(tái)上集成分離、混合和檢測(cè)等微功能單元，將有望探索出低成本、高靈敏和快捷的現(xiàn)場(chǎng)肉品微生物檢測(cè)裝置。

2.2 重金屬檢測(cè)

全球工業(yè)化和信息化水平的飛速發(fā)展帶來了越來越多的環(huán)境問題。由于重金屬離子（如Hg2＋、Cd2＋和Pb2＋等）易在生態(tài)系統(tǒng)中持續(xù)富集和無法生物降解的特性，已經(jīng)成為食品質(zhì)量安全領(lǐng)域的首要污染物之一[43-44]。長時(shí)間工業(yè)污水和廢氣的隨意排放，導(dǎo)致這些重金屬離子過量沉積到水生生態(tài)系統(tǒng)中，直接污染魚、蝦等水產(chǎn)品，間接影響豬、牛、羊等畜產(chǎn)品。由于這些離子在人體內(nèi)代謝極慢，長期食用重金屬超標(biāo)的肉品會(huì)嚴(yán)重?cái)_亂肝臟、腎臟、心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的正常功能[43]。因此，檢測(cè)肉品中重金屬殘留非常重要。

用于重金屬檢測(cè)的傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，包括電感耦合等離子體質(zhì)譜[45-46]、中子活化分析[47]、X射線熒光光譜[48]、電感耦合等離子體原子/光發(fā)射光譜法[49]和原子吸收光譜法[50]等。盡管這些技術(shù)提供了足夠出色的檢測(cè)靈敏性、準(zhǔn)確性和特異性，但它們不可避免地依賴于昂貴且笨重的設(shè)備、訓(xùn)練有素的操作人員和復(fù)雜的樣品處理、分析程序。特別是在缺乏足夠基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)人員和需要現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的發(fā)展中國家和地區(qū)，迫切需要更加簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、便攜和一體化的方法[51]。由于上述已經(jīng)提及的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，微流控技術(shù)是低成本、便攜化的新興肉品重金屬檢測(cè)技術(shù)之一。Swain等[52]建立了一款基于高靈敏酶納米探針技術(shù)的便攜式微流控技術(shù)，它可以在20 min內(nèi)快速檢測(cè)魚肉中的汞離子（Hg2＋）、鉻離子（Cd2＋）和鉛離子（Pb2＋）含量，定量限為0.1～0.5 ng/L，檢測(cè)限為0.1 ng/L。該技術(shù)在保證高靈敏的基礎(chǔ)上，可在短時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)分析實(shí)驗(yàn)，具有不錯(cuò)的應(yīng)用潛力；但該微流控裝置是由有機(jī)玻璃制備而成，易脆且不夠便宜，并且檢測(cè)結(jié)果的定性、定量仍依賴于酶標(biāo)儀和精密注射泵這種外部設(shè)備?；诩垙埖奈⒘骺匮b置，即紙基微流控由于極低的成本、無需額外的組件（注射泵等）和肉眼可視的檢測(cè)結(jié)果等優(yōu)點(diǎn)，在肉品重金屬檢測(cè)、抗生素、摻假檢測(cè)等方面引起越來越多的關(guān)注。Zhang Yali等[53]開發(fā)了一款基于熒光標(biāo)記、適配體修飾的氧化石墨烯傳感器的紙基微流控裝置，它不僅可以同時(shí)檢測(cè)食品中的Hg2＋和Ag2＋，還可評(píng)估氨基糖苷類抗生素的殘留情況，在10 min內(nèi)對(duì)Hg2＋和Ag2＋的檢測(cè)限分別可達(dá)到40、10 nmol/L，并且制作簡(jiǎn)單、成本低廉，具有不錯(cuò)的應(yīng)用前景。

2.3 抗生素與激素檢測(cè)

長期以來，肉品飼養(yǎng)商和生產(chǎn)商向飼料或飲水中添加生長促進(jìn)劑或各類抗菌藥物（如牛生長激素、β-受體激動(dòng)劑、諾氟沙星等），以降低牲畜患病率，改善動(dòng)物的代謝、生長、發(fā)育和繁殖[54]。盡管歐盟從2006年便開始禁止畜禽業(yè)使用各類抗生素生長促進(jìn)劑，但在全球絕大多數(shù)國家，抗生素生長促進(jìn)劑的廣泛使用使其得以滿足肉和乳日益增長的需求。在法律規(guī)定的使用量?jī)?nèi)，正常添加這些非必需化合物能夠有效提高畜禽屠宰率、產(chǎn)奶量和瘦肉率，降低發(fā)病率[55]。但某些不法經(jīng)營者往往會(huì)過量過度使用這些化合物，以便在更短時(shí)間內(nèi)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。長期食用這些不合格肉品，會(huì)干擾人體內(nèi)正常的激素分泌、對(duì)肝臟造成損害，并且易誘發(fā)癌癥[56]。

動(dòng)物源性食品中抗生素與激素的常規(guī)檢測(cè)方法包括紫外分光光度法、熒光法、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（high performance liquid chromatography-mass spectrometry，HPLC-MS）和ELISA等[57]。這些方法的缺點(diǎn)已經(jīng)在上文中詳述，其仍然無法滿足現(xiàn)代化肉品行業(yè)對(duì)于快捷、低成本和便攜等目標(biāo)的追求。紙基微流控裝置所具備的低成本、對(duì)試劑/樣品要求低、用戶友好和快速檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，使其在抗生素和激素檢測(cè)方面成為眾多研究人員和檢測(cè)機(jī)構(gòu)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。Chen Xu等[58]報(bào)道了一款基于化學(xué)發(fā)光原理的紙基微流控裝置，可以對(duì)豬毛樣品中的β-受體激動(dòng)劑進(jìn)行快速、靈敏的檢測(cè)。該方法樣品和試劑消耗量低，整個(gè)檢測(cè)在數(shù)分鐘內(nèi)便可完成，且檢測(cè)限可達(dá)2.0×10－8 mol/L；更重要的是，僅需要簡(jiǎn)易的熒光發(fā)射/接收設(shè)備便可進(jìn)行精準(zhǔn)定量，若未來能與智能手機(jī)相結(jié)合以進(jìn)一步擺脫對(duì)設(shè)備的需求，那么在激素檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)分析中將有更大的應(yīng)用前景。Baghban等[59]同樣也利用紙基微流控技術(shù)結(jié)合簡(jiǎn)單的化學(xué)比色原理，構(gòu)建了一款能夠快速檢測(cè)雞肉中萊克多巴胺（一種常見的β-受體激動(dòng)劑）的方法。該方法基于萊克多巴胺與銀納米探針間的顏色變化，通過肉眼即可判斷此激素是否超標(biāo)，而無需任何外部設(shè)備。近年來，無論在發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，配備大容量存儲(chǔ)器、可充電電池、無線通信模塊、高分辨率相機(jī)和GPS系統(tǒng)的智能手機(jī)越發(fā)常見。與實(shí)驗(yàn)室設(shè)備相比，它們易于使用、人性化、長續(xù)航和高便攜的特點(diǎn)使得研究人員不斷將其與微流控技術(shù)相結(jié)合，轉(zhuǎn)換成適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和及時(shí)評(píng)估的多功能傳感平臺(tái)。例如，哥倫比亞大學(xué)的Trofimchuk等[60]

建立了一款利用咖啡環(huán)效應(yīng)和金屬化合物比色反應(yīng)的紙基微流控分析裝置，能夠在7 min內(nèi)快速、靈敏地檢測(cè)雞肉中存在的諾氟沙星類抗生素。該裝置的原理基于諾氟沙星與硝酸鐵九水合物間可產(chǎn)生的明顯顏色變化，通過智能手機(jī)內(nèi)置軟件成像并使用圖像分析軟件ImageJ?將圖片的顏色差異轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)值以定性及定量該抗生素，其靈敏度為最低可檢出肉中殘留的5 mg/L諾氟沙星。這種將低成本、高靈敏和集成化的微流控技術(shù)與高共享性、小型化和易獲得的智能手機(jī)設(shè)備相結(jié)合的新型傳感系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)便實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)HPLC-MS方法相當(dāng)?shù)臋z測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度，證明了其在現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)真實(shí)肉類樣品中的可行性，將是構(gòu)建肉品安全快速響應(yīng)與及時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)的重要組成部分之一。

2.4 肉品摻假檢測(cè)

肉品摻假、以次充好等欺詐現(xiàn)象仍然是非常嚴(yán)重的全球性食品問題，也是消費(fèi)者、食品監(jiān)督管理者和肉類行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)[29]。市場(chǎng)上肉品摻假是一個(gè)比例很高的現(xiàn)象，在美國弗羅里達(dá)州市場(chǎng)上調(diào)查的902 份樣品中，22.9%的熟肉品和15.9%的生肉品存在不同程度動(dòng)物源性肉品的摻雜；不僅在美國，歐盟2013年也出現(xiàn)過生牛肉中存在馬肉成分的大規(guī)模肉類摻假事件[61]。盡管肉品摻假不會(huì)直接影響食用者的人身安全，但直接損害了消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)利益、降低了民眾對(duì)肉品行業(yè)和食品安全監(jiān)督管理者的信心、進(jìn)一步引發(fā)了人們對(duì)整個(gè)食品行業(yè)的擔(dān)憂[62]。

肉品摻假的傳統(tǒng)鑒定方法有很多，包括肉切面的物理和感官評(píng)估、組織學(xué)分析、生化技術(shù)（色譜、質(zhì)譜、十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳、蛋白質(zhì)免疫印跡法（Western blotting）等）和光譜法（拉曼光譜、紫外分光光度法、傅里葉變換紅外光譜等）[63]。但這些方法也都面臨著之前所述的不足，即耗時(shí)耗力、需要適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)室設(shè)備。此外，上述方法均基于不同物種間結(jié)構(gòu)差異、特異性蛋白標(biāo)志物、氨基酸含量和蛋白質(zhì)特性來區(qū)分肉品真?zhèn)?；但?duì)于熟制肉來說，蛋白質(zhì)在高溫下的變性會(huì)影響感官/組織學(xué)評(píng)估，且會(huì)引起交叉反應(yīng)，進(jìn)而影響此類方法的準(zhǔn)確性[64]。因此，在肉品摻假鑒定中，PCR是主要的“金標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)，其基于靶標(biāo)DNA或RNA片段的擴(kuò)增來判斷是否含有其他物種的核苷酸片段，在一般加熱條件下受影響較小。但PCR技術(shù)仍依賴于昂貴且精密的實(shí)驗(yàn)室儀器，如熱循環(huán)儀（實(shí)時(shí)PCR）或微液滴生成裝置與排氣裝置（數(shù)字PCR和數(shù)字液滴PCR），這在一定程度上阻礙了該技術(shù)在肉品大規(guī)模篩檢中的應(yīng)用。針對(duì)這一問題，Hu Hezhi等[65]構(gòu)建了一款易于操作并能夠自動(dòng)去除氣泡的微腔室數(shù)字PCR微流控系統(tǒng)，其利用預(yù)脫氣PDMS的負(fù)壓來自動(dòng)吸入樣品并以便攜式加熱板供熱，無須注射泵和熱循環(huán)儀這種外部設(shè)備。該系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌|(zhì)量比的雞-羊混合肉品進(jìn)行檢測(cè)，以判斷是否摻假和具體摻假比例，不過其結(jié)果分析仍依賴于倒置熒光顯微鏡、暗室和熒光分析處理軟件。針對(duì)這一問題，紙基微流控的肉眼可視化、低成本和無需任何臺(tái)式儀器的優(yōu)勢(shì)將是現(xiàn)場(chǎng)肉品摻假鑒定的發(fā)展方向之一。例如，Yin Rui等[61]提出了一款基于豬特異性PCR-紙基微流控的檢測(cè)試紙條，用于快速檢測(cè)肉品中是否含有豬或豬衍生成分。該試紙條基于PCR擴(kuò)增和PCR產(chǎn)物在紙帶上的免疫親和檢測(cè)原理，僅需肉眼在3 min內(nèi)便可完成整個(gè)測(cè)試過程，最低可檢測(cè)肉品中含量為0.01%的豬肉成分，是一種很有前途的肉品摻假檢測(cè)裝置。

2.5 防腐劑檢測(cè)

為了防止肉品中顏色改變、脂肪氧化和微生物繁殖，人們利用很多保存技術(shù)來延長肉品的保質(zhì)期，其中主要是各類化學(xué)防腐劑的使用。亞硝酸鉀和亞硝酸鈉是肉品行業(yè)最重要的防腐添加劑之一，不僅能夠阻止血紅蛋白和肌動(dòng)蛋白氧化所導(dǎo)致的變色現(xiàn)象，而且能夠抑制細(xì)菌和孢子的生長，特別是強(qiáng)毒性的肉毒梭狀芽孢

桿菌[66]。肉中硝酸鹽與亞硝酸鹽的傳統(tǒng)檢測(cè)方法主要有毛細(xì)管電泳法、離子色譜法、比色法、電化學(xué)法和光譜法等[67]。雖然其中的一些技術(shù)可以直接檢測(cè)亞硝酸鹽和硝酸鹽的含量，但部分技術(shù)是利用有害化學(xué)試劑（如鎘、肼等）將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽后再定量亞硝酸鹽，這不僅需要訓(xùn)練有素的操作人員，而且產(chǎn)生的致癌或有害廢物也存在污染肉品的風(fēng)險(xiǎn)[68]。因此，光譜法和電化學(xué)法這類低毒、靈敏、快捷的檢測(cè)方法更適合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中對(duì)肉中防腐劑進(jìn)行篩查。最近，光譜法/電化學(xué)法與微流控平臺(tái)相結(jié)合的小型化檢測(cè)系統(tǒng)引起了廣泛關(guān)注，因?yàn)槌俗畲笙薅冉档驮噭┖蜆悠返南牧客?，還具有高便攜性、低成本和快捷化的特點(diǎn)。

Khanfar等[69]制造了一款小型便攜式微流控光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，用于檢測(cè)肉品中亞硝酸鹽含量，其對(duì)亞硝酸鹽的檢測(cè)限和定量限分別達(dá)到1.24×10－2、4.12×10－2 mg/L。Morsy等[26]提出了一款基于Griess反應(yīng)的快速、便攜式的微流控裝置，其在10 min內(nèi)便可完成整個(gè)檢測(cè)過程，對(duì)亞硝酸鹽的檢測(cè)限和定量限分別為0.1、0.4 mg/L。墨爾本大學(xué)的Jayawardane等[68]也構(gòu)建了一款基于Griess反應(yīng)的低成本、一次性紙基微流控分析裝置，在5 min內(nèi)便可同時(shí)檢測(cè)肉品中含有的硝酸鹽和亞硝酸鹽。該裝置可直接利用Griess反應(yīng)檢測(cè)亞硝酸鹽；而對(duì)于硝酸鹽的檢測(cè)，則是在親水紙基微通道上沉積金屬鋅顆粒，將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽后，再使用Griess反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。其對(duì)于亞硝酸鹽的檢測(cè)限和定量限分別為1.0、7.8 ?mol/L，對(duì)硝酸鹽則可分別達(dá)到19、48 ?mol/L。

3 結(jié) 語

肉品檢測(cè)領(lǐng)域與其他食品領(lǐng)域一樣，都需要低成本、高靈敏、可便攜及適用于大規(guī)模檢測(cè)的技術(shù)，以便在有限的時(shí)間和環(huán)境下盡可能高效地提供可靠的檢測(cè)結(jié)果。雖然，當(dāng)前微流控技術(shù)在肉品檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用仍處于實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模中試階段，且經(jīng)過認(rèn)證的商業(yè)化微流控設(shè)備數(shù)量上依然非常有限，但在靈敏度、便攜性、成本和時(shí)間效益等方面已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。對(duì)于食品安全監(jiān)測(cè)和執(zhí)法機(jī)構(gòu)來說，以微流控作為技術(shù)平臺(tái)的肉品檢測(cè)技術(shù)將有望取代傳統(tǒng)的篩查方法。在未來，它們的發(fā)展應(yīng)更加關(guān)注實(shí)際在線檢測(cè)過程中存在的部分自身缺陷，如：1）肉品進(jìn)樣的復(fù)雜性，將肉類樣品注入微流控設(shè)備前，普遍需要復(fù)雜且耗時(shí)的預(yù)處理（如提取、過濾、離心等），這在一定程度上抵消了微流控本身所帶來的便攜性和即時(shí)性等優(yōu)勢(shì)；2）對(duì)微流控裝置性能和有效性的具體立法或評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)仍未建立；3）結(jié)果的反饋和展現(xiàn)方式有待統(tǒng)一；4）裝置重復(fù)使用的問題，這會(huì)在一定程度上導(dǎo)致檢測(cè)成本的增加。因此，對(duì)于聚焦在微流控肉品檢測(cè)領(lǐng)域的研究學(xué)者來說，應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)一體化裝置，即從樣品預(yù)處理到結(jié)果的讀取全部集成于一張芯片中，這不僅可以降低操作步驟和難度，也可以避免對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成干擾。此外，微流控裝置應(yīng)配備統(tǒng)一的結(jié)果顯示裝置，現(xiàn)場(chǎng)工作人員無需任何專家指導(dǎo)便可輕松判斷、評(píng)估和管理不同樣品間的檢測(cè)結(jié)果。基于智能手機(jī)的結(jié)果顯示裝置在最近一段時(shí)間內(nèi)變得越來越受重視，未來研究還應(yīng)該側(cè)重于微流控平臺(tái)與新一代分子技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)模塊相集成，在更高靈敏度和特異性的基礎(chǔ)上，還可通過無處不在的通信網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備信息、檢測(cè)結(jié)果上傳至中央數(shù)據(jù)庫。另一個(gè)重要的方面是提高單一設(shè)備的使用次數(shù)，以節(jié)省有限的資源和經(jīng)費(fèi)。對(duì)于使用光學(xué)傳感器的設(shè)備來說，僅需要保證微通道內(nèi)殘存的試劑不會(huì)影響后續(xù)樣品即可；對(duì)于生物傳感器或化學(xué)傳感器來說，則需將靶標(biāo)物質(zhì)與檢測(cè)區(qū)域相分離，以實(shí)現(xiàn)傳感器表面功能性的再生。隨著材料學(xué)和分析化學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，有望開發(fā)出可輕松用于肉品大規(guī)模檢測(cè)的理想微流控平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Food and Agriculture Organization of the United Nations. Meat market review： emerging trends and outlook[R]. Rome， December 2021.

[2] Food and Agriculture Organization of the United Nations. Meat market review： overview of global meat market developments in 2020[R]. Rome， March 2021.

[3] LEYGONIE C， BRITZ T J， HOFFMAN L C. Impact of freezing and thawing on the quality of meat： review[J]. Meat Science， 2012， 91（2）： 93-98. DOI：10.1016/j.meatsci.2012.01.013.

[4] MUSTAFA F， ANDREESCU S. Chemical and biological sensors for food-quality monitoring and smart packaging[J]. Foods， 2018， 7（10）： 168. DOI：10.3390/foods7100168.

[5] GHASEMI-VARNAMKHASTI M， APETREI C， LOZANO J， et al. Potential use of electronic noses， electronic tongues and biosensors as multisensor systems for spoilage examination in foods[J]. Trends in Food Science and Technology， 2018， 80： 71-92. DOI：10.1016/j.tifs.2018.07.018.

[6] SANTIESTEBAN-L?PEZ N A， G?MEZ-SALAZAR J A， SANTOS E M，

et al. Natural antimicrobials： a clean label strategy to improve the shelf life and safety of reformulated meat products[J]. Foods， 2022， 11（17）： 2613. DOI：10.3390/foods11172613.

[7] PRIYADARSHI R， EZATI P， RHIM J W. Recent advances in intelligent food packaging applications using natural food colorants[J]. ACS Food Science and Technology， 2021， 1（2）： 124-138. DOI：10.1021/acsfoodscitech.0c00039.

[8] 曲超， 牛琳茹， 陶翠. 科技發(fā)力保證我國肉類食品安全[J]. 中國農(nóng)村科技， 2019（6）： 25-27.

[9] 陳倩， 陳靖. 畜禽類、水產(chǎn)類食品藥物殘留檢測(cè)分析與安全對(duì)策[J]. 現(xiàn)代食品， 2018（5）： 94-98. DOI：10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2018.05.032.

[10] 王成程， 韓國全， 張琴， 等. 肉及肉制品真?zhèn)舞b別技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)， 2018， 9（22）： 5930-5935.

[11] ANDERSEN P V， WOLD J P， GJERLAUG-ENGER E， et al. Predicting post-mortem meat quality in porcine Longissimus lumborum using Raman， near infrared and fluorescence spectroscopy[J]. Meat Science， 2018， 145： 94-100. DOI：10.1016/j.meatsci.2018.06.016.

[12] HAMEED S， XIE L， YING Y. Conventional and emerging detection techniques for pathogenic bacteria in food science： a review[J]. Trends in Food Science and Technology， 2018， 81： 61-73. DOI：10.1016/j.tifs.2018.05.020.

[13] FLAUZINO J M R， ALVES L M， RODOVALHO V R， et al. Application of biosensors for detection of meat species： a short review[J]. Food Control， 2022， 142： 109214. DOI：10.1016/j.foodcont.2022.109214.

[14] YU Shiqin， ZENG Weizhu， XU Sha， et al. Expediting the growth of plant-based meat alternatives by microfluidic technology： identification of the opportunities and challenges[J]. Current Opinion in Biotechnology， 2022， 75： 102720. DOI：10.1016/j.copbio.2022.102720.

[15] KUMAR Y， BANSAL S， JAISWAL P. Loop-mediated isothermal amplification （LAMP）： a rapid and sensitive tool for quality assessment of meat products[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety， 2017， 16（6）： 1359-1378. DOI：10.1111/1541-4337.12309.

[16] HSIAO C J， LIN J F， WEN H Y， et al. Enhancement of the stability of chlorophyll using chlorophyll-encapsulated polycaprolactone microparticles based on droplet microfluidics[J]. Food Chemistry， 2020， 306： 125300. DOI：10.1016/j.foodchem.2019.125300.

[17] KO C H， LIU C C， CHEN K H， et al. Microfluidic colorimetric analysis system for sodium benzoate detection in foods[J]. Food Chemistry， 2021， 345： 128773. DOI：10.1016/j.foodchem.2020.128773.

[18] MARK D， HAEBERLE S， ROTH G， et al. Microfluidic lab-on-a-chip platforms： requirements， characteristics and applications[J]. Chemical Society Reviews， 2010， 39（3）： 1153. DOI：10.1039/b820557b.

[19] TERRY S C， JERMAN J H， ANGELL J B. A gas chromatographic air analyzer fabricated on a silicon wafer[J]. IEEE Transactions on Electron Devices， 1979， 26（12）： 1880-1886. DOI：10.1109/T-ED.1979.19791.

[20] MANZ A， GRABER N， WIDMER H M. Miniaturized total chemical analysis systems： a novel concept for chemical sensing[J]. Sensors and Actuators B： Chemical， 1990， 1（1/6）： 244-248. DOI：10.1016/0925-4005（90）80209-I.

[21] SHARMA B， SHARMA A. Microfluidics： recent advances toward lab-on-chip applications in bioanalysis[J]. Advanced Engineering Materials， 2022， 24（2）： 2100738. DOI：10.1002/adem.202100738.

[22] WOOLLEY A T， MATHIES R A. Ultra-high-speed DNA sequencing using capillary electrophoresis chips[J]. Analytical Chemistry， 1995， 67（20）： 3676-3680. DOI：10.1021/ac00116a010.

[23] WANG Xiaobo， LIU Zixuan， FAN Fangfang， et al. Microfluidic chip and its application in autophagy detection[J]. TrAC Trends in Analytical Chemistry， 2019， 117： 300-315. DOI：10.1016/j.trac.2019.05.043.

[24] WHITESIDES G M. The origins and the future of microfluidics[J]. Nature， 2006， 442： 368-373. DOI：10.1038/nature05058.

[25] ZIA Q， ALAWAMI M， MOKHTAR N F K， et al. Current analytical methods for porcine identification in meat and meat products[J]. Food Chemistry， 2020， 324： 126664. DOI：10.1016/j.foodchem.2020.126664.

[26] MORSY M K， MORSY O M， ABD-ELAATY E M， et al. Development and validation of rapid colorimetric detection of nitrite concentration in meat products on a polydimethylsiloxane （PDMS） microfluidic device[J]. Food Analytical Methods， 2022， 15（2）：

552-564. DOI：10.1007/s12161-021-02139-5.

[27] R??YCKI M， CHMURZY?SKA E， BILSKA-ZAJ?C E， et al. Isoelectric focusing of proteins in the pH gradient as a tool for identification of species origin of raw meat[J]. Journal of Veterinary Research， 2018， 62（2）： 151-159. DOI：10.2478/jvetres-2018-0024.

[28] GAO Fei， XU Lingzhi， ZHANG Yuejing， et al. Analytical Raman spectroscopic study for discriminant analysis of different animal-derived feedstuff： understanding the high correlation between Raman spectroscopy and lipid characteristics[J]. Food Chemistry， 2018， 240： 989-996. DOI：10.1016/j.foodchem.2017.07.143.

[29] ALIKORD M， MOMTAZ H， KERAMAT J， et al. Species identification and animal authentication in meat products： a review[J]. Journal of Food Measurement and Characterization， 2018， 12（1）：

145-155. DOI：10.1007/s11694-017-9625-z.

[30] MAGIATI M， MYRIDAKI V M， CHRISTOPOULOS T K， et al. Lateral flow test for meat authentication with visual detection[J]. Food Chemistry， 2019， 274： 803-807. DOI：10.1016/j.foodchem.2018.09.063.

[31] DALSECCO L S， PALHARES R M， OLIVEIRA P C， et al. A fast and reliable real-time PCR method for detection of ten animal species in meat products[J]. Journal of Food Science， 2018， 83（2）： 258-265. DOI：10.1111/1750-3841.14001.

[32] AMARAL A B， DA SILVA M V， DA SILVA LANNES LANNES S C.

Lipid oxidation in meat： mechanisms and protective factors： a review[J]. Food Science and Technology， 2018， 38（Suppl 1）： 1-15. DOI：10.1590/fst.32518.

[33] GAO Hongwei， YAN Chunlei， WU Wei， et al. Application of microfluidic chip technology in food safety sensing[J]. Sensors， 2020， 20（6）： 1792. DOI：10.3390/s20061792.

[34] ABDULLAH A， DASTIDER S G， JASIM I， et al. Microfluidic based impedance biosensor for pathogens detection in food products[J]. Electrophoresis， 2019， 40（4）： 508-520. DOI：10.1002/elps.201800405.

[35] CARRELL C S， WYDALLIS R M， BONTHA M， et al. Rotary manifold for automating a paper-based Salmonella immunoassay[J]. RSC Advances， 2019， 9（50）： 29078-29086. DOI：10.1039/C9RA07106G.

[36] WANG Y， SALAZAR J K. Culture-independent rapid detection methods for bacterial pathogens and toxins in food matrices： detection of pathogens in food matrices[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety， 2016， 15（1）： 183-205. DOI：10.1111/1541-4337.12175.

[37] ZHAO Xihong， LIN C W， WANG Jun， et al. Advances in rapid detection methods for foodborne pathogens[J]. Journal of Microbiology and Biotechnology， 2014， 24（3）： 297-312. DOI：10.4014/jmb.1310.10013.

[38] POGHOSSIAN A， GEISSLER H， SCH?NING M J. Rapid methods and sensors for milk quality monitoring and spoilage detection[J]. Biosensors and Bioelectronics， 2019， 140： 111272. DOI：10.1016/j.bios.2019.04.040.

[39] CHEN Zhen， CHENG S B， CAO Pan， et al. Detection of exosomes by ZnO nanowires coated three-dimensional scaffold chip device[J]. Biosensors and Bioelectronics， 2018， 122： 211-216. DOI：10.1016/j.bios.2018.09.033.

[40] WANG Jie， LI Wei， ZHANG Leicheng， et al. Chemically edited exosomes with dual ligand purified by microfluidic device for active targeted drug delivery to tumor cells[J]. ACS Applied Materials and Interfaces， 2017， 9（33）： 27441-27452. DOI：10.1021/acsami.7b06464.

[41] TOKUNAGA Y， WAKABAYASHI Y， YONOGI S， et al. Microfluidic rapid quantification of Salmonella enterica serovar Typhimurium collected from chicken meat using immunomagnetic separation after formaldehyde treatment[J]. International Journal of Food Science and Technology， 2021， 56（10）： 5402-5408. DOI：10.1111/ijfs.15251.

[42] QI Wuzhen， ZHENG Lingyan， WANG Sihan， et al. A microfluidic biosensor for rapid and automatic detection of Salmonella using metal-organic framework and Raspberry Pi[J]. Biosensors and Bioelectronics， 2021， 178： 113020. DOI：10.1016/j.bios.2021.113020.

[43] LI Yawen， CHEN Yuzhi， YU Hao， et al. Portable and smart devices for monitoring heavy metal ions integrated with nanomaterials[J]. TrAC Trends in Analytical Chemistry， 2018， 98： 190-200. DOI：10.1016/j.trac.2017.11.011.

[44] BANDARA G C， HEIST C A， REMCHO V T. Chromatographic separation and visual detection on wicking microfluidic devices： quantitation of Cu2+ in surface， ground， and drinking water[J]. Analytical Chemistry， 2018， 90（4）： 2594-2600. DOI：10.1021/acs.analchem.7b04087.

[45] WU Qi， SHI Jianbo， JI Xiaomeng， et al. Heterogenous internalization of nanoparticles at ultra-trace concentration in environmental individual unicellular organisms unveiled by single-cell mass cytometry[J]. ACS Nano， 2020， 14（10）： 12828-12839. DOI：10.1021/acsnano.0c03587.

[46] KONG Linghao， HU Xingyun， PENG Xianjia， et al. Specific H2S release from thiosulfate promoted by UV irradiation for removal of arsenic and heavy metals from strongly acidic wastewater[J]. Environmental Science and Technology， 2020， 54（21）： 14076-14084. DOI：10.1021/acs.est.0c05166.

[47] WELLER A， ZOK D， REINHARD S， et al. Separation of ultratraces of radiosilver from radiocesium for environmental nuclear forensics[J]. Analytical Chemistry， 2020， 92（7）： 5249-5257. DOI：10.1021/acs.analchem.9b05776.

[48] TIGHE M， BIELSKI M， WILSON M， et al. A sensitive XRF screening method for lead in drinking water[J]. Analytical Chemistry， 2020， 92（7）： 4949-4953. DOI：10.1021/acs.analchem.9b05058.

[49] HONG A， TANG Q， KHAN A U， et al. Identification and speciation of nanoscale silver in complex solid matrices by sequential extraction coupled with inductively coupled plasma optical emission spectrometry[J]. Analytical Chemistry， 2021， 93（4）： 1962-1968. DOI：10.1021/acs.analchem.0c04741.

[50] DA?BA?I T， SA?MACI ?， ?LGEN A， et al. Determination of some metal ions in various meat and baby food samples by atomic spectrometry[J]. Food Chemistry， 2016， 197： 107-113. DOI：10.1016/j.foodchem.2015.10.093.

[51] LIN Y， GRITSENKO D， FENG S， et al. Detection of heavy metal by paper-based microfluidics[J]. Biosensors and Bioelectronics， 2016， 83： 256-266. DOI：10.1016/j.bios.2016.04.061.

[52] SWAIN K K， BALASUBRAMANIAM R， BHAND S. A portable microfluidic device-based Fe3O4-urease nanoprobe-enhanced colorimetric sensor for the detection of heavy metals in fish tissue[J]. Preparative Biochemistry and Biotechnology， 2020， 50（10）： 1000-1013. DOI：10.1080/10826068.2020.1780611.

[53] ZHANG Yali， ZUO Peng， YE B C. A low-cost and simple paper-based microfluidic device for simultaneous multiplex determination of different types of chemical contaminants in food[J]. Biosensors and Bioelectronics， 2015， 68： 14-19. DOI：10.1016/j.bios.2014.12.042.

[54] AROEIRA C N， FEDDERN V， GRESSLER V， et al. A review on growth promoters still allowed in cattle and pig production[J]. Livestock Science， 2021， 247： 104464. DOI：10.1016/j.livsci.2021.104464.

[55] EBARB S M， PHELPS K J， DROUILLARD J S， et al. Effects of anabolic implants and ractopamine-HCl on muscle fiber morphometrics， collagen solubility， and tenderness of beef longissimus lumborum steaks[J]. Journal of Animal Science， 2017， 95（3）： 1219. DOI：10.2527/jas2016.1263.

[56] QAID M M， ABDOUN K A. Safety and concerns of hormonal application in farm animal production： a review[J]. Journal of Applied Animal Research， 2022， 50（1）： 426-439. DOI：10.1080/09712119.

2022.2089149.

[57] TROFIMCHUK E， NILGHAZ A， SUN S， et al. Determination of norfloxacin residues in foods by exploiting the coffee-ring effect and paper-based microfluidics device coupling with smartphone-based detection[J]. Journal of Food Science， 2020， 85（3）： 736-743. DOI：10.1111/1750-3841.15039.

[58] CHEN Xu， LUO Yong， YUE Xiqing， et al. A novel microfluidic paper-based analytical device based on chemiluminescence for the determination of β-agonists in swine hair[J]. Analytical Methods， 2020， 12（18）： 2317-2322. DOI：10.1039/C9AY02754H.

[59] BAGHBAN H N， HASANZADEH M， LIU Y， et al. A portable colorimetric chemosensing regime for ractopamine in chicken samples using ?PCD decorated by silver nanoprisms[J]. RSC Advances， 2022， 12： 25675-25686. DOI：10.1039/D2RA04793D.

[60] TROFIMCHUK E， NILGHAZ A， SUN S， et al. Determination of norfloxacin residues in foods by exploiting the coffee-ring effect and paper-based microfluidics device coupling with smartphone-based detection[J]. Journal of Food Science， 2020， 85（3）： 736-743. DOI：10.1111/1750-3841.15039.

[61] YIN Rui， SUN Yajuan， WANG Kangyu， et al. Development of a PCR-based lateral flow strip assay for the simple， rapid， and accurate detection of pork in meat and meat products[J]. Food Chemistry， 2020， 318： 126541. DOI：10.1016/j.foodchem.2020.126541.

[62] NALAZEK-RUDNICKA K， K?OSOWSKA-CHOMICZEWSKA I E，

BROCKMEYER J， et al. Relative quantification of pork and beef in meat products using global and species-specific peptide markers for the authentication of meat composition[J]. Food Chemistry， 2022， 389： 133066. DOI：10.1016/j.foodchem.2022.133066.

[63] LI Yuncheng， LIU Shuyan， MENG Fanbing， et al. Comparative review and the recent progress in detection technologies of meat product adulteration[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety， 2020， 19（4）： 2256-2296. DOI：10.1111/1541-4337.12579.

[64] TORNBERG E. Effects of heat on meat proteins： implications on structure and quality of meat products[J]. Meat Science， 2005， 70（3）： 493-508. DOI：10.1016/j.meatsci.2004.11.021.

[65] HU Hezhi， CHENG Jingmeng， WEI Chunyang， et al. Pre-degassed microfluidic chamber-based digital PCR device for meat authentication applications[J]. Micromachines， 2021， 12（6）： 694. DOI：10.3390/mi12060694.

[66] LI Daoliang， WANG Tan， LI Zhen， et al. Application of graphene-based materials for detection of nitrate and nitrite in water： a review[J]. Sensors， 2019， 20（1）： 54. DOI：10.3390/s20010054.

[67] IAMMARINO M， MARINO R， ALBENZIO M. How meaty？ Detection and quantification of adulterants， foreign proteins and food additives in meat products[J]. International Journal of Food Science and Technology， 2017， 52（4）： 851-863. DOI：10.1111/ijfs.13350.

[68] JAYAWARDANE B M， WEI S， MCKELVIE I D， et al. Microfluidic paper-based analytical device for the determination of nitrite and nitrate[J]. Analytical Chemistry， 2014， 86（15）： 7274-7279. DOI：10.1021/ac5013249.

[69] KHANFAR M F， ABU EISHEH N J， AL-GHUSSAIN L， et al. Lab on a chip for the colorimetric determination of nitrite in processed meat products in the Jordanian market[J]. Micromachines， 2019， 10（1）： 36. DOI：10.3390/mi10010036.

收稿日期：2022-10-09

基金項(xiàng)目：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程資助項(xiàng)目（CAAS-ASTIP-2022-IQSTAP）

第一作者簡(jiǎn)介：陳嘉詞（1996—）（ORCID： 0000-0002-5444-549X），男，博士研究生，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量檢測(cè)。

E-mail： chenjc.bio@gmail.com

*通信作者簡(jiǎn)介：陳愛亮（1975—）（ORCID： 0000-0003-2203-2823），男，研究員，博士，研究方向?yàn)槭称钒踩焖贆z測(cè)技術(shù)。

E-mail： ailiang.chen@gmail.com