一、前言

食媒性疾病(foodborne disease)是指經由吃進被污染的食物或水所致的疾病，俗稱食物中毒，常見症狀包含噁心、嘔吐、腹痛及腹瀉等。食媒性疾病影響層面廣泛，包括: 影響民眾健康、增加醫療體系負擔、業者營收損失與聲譽受損等。世界衛生組織資料顯示，全球每年約有 42 萬人死於食物汙染，且美國近期每年仍有超過400件產品因食媒性疾病爆發而下架回收之事件。
近年由於COVID-19爆發，大眾對食品衛生安全亦更加重視。食品污染可能發生在食品供應鏈的任何階段，包括原料製造、食品加工或製備、儲存、運輸和消費等階段。為減少食媒性疾病之發生，食品安全檢驗相關技術也受到關注。以下聚焦在兩項食品安全重要的檢驗技術領域，分別為電磁影像以及生物分子檢測技術，介紹其主要應用、發展趨勢與代表性案例。

二、電磁影像技術

金屬、昆蟲或其他異物是常見的物理性污染物。然而目前產線中普遍採用的金屬偵測器僅能偵測到金屬污染，且影像解析度差。因此可提供高解析度以及可辨識非金屬異物之非侵入式偵測技術，如X光檢測(X-ray Inspection)、高光譜影像(hyperspectral imaging)及兆赫波掃描(terahertz scanning)等偵測技術，為未來可應用於食品安全檢驗之重點技術。以下針對其中三項重點技術進行分項介紹：

 (一) X光檢測技術
X光檢測技術是利用X光對不同密度物質有著不同穿透度之特性，從而識別食品中的污染源。X光除了可用以檢驗食品中中的碎玻璃、不鏽鋼、塑膠、生骨等異物外，還可用以分析食品成分變化(如: 食品成熟程度)以及產品的缺陷(如: 形狀偏差、未正確包裝等)。近年隨著光學技術進步，檢測光源已逐漸採用軟X光(Soft X-rays)，這是由於其輻射能較低，對人體沒有直接危害，且能避免輻射殘留在食品上的問題。然而，目前X光檢測儀器體積巨大，佔用大量空間，因此，開發小型、低功率和高效的檢測裝置，為未來主要發展方向。另外，無法辨識頭髮、木頭及昆蟲等生物性組織，為X光檢測應用的重要限制。

代表性案例: 可檢測微小碎骨與分析脂肪含量的X光檢測裝置
美國的Eagle Product Inspection為X光檢測的代表性廠商，其推出的 X 光偵測裝置-Performance X-ray Technology(PXT)，可偵測小至0.3毫米的污染物，能用以檢測肉類殘餘的骨頭碎片；同時，該公司也推出了Eagle FA系統，可利用不同能量的X光線，分析肉類產品的脂肪含量以及各種物理性汙染物。另外，Eagle Product Inspection亦開發了食品追蹤平台TraceServer，能遠距追蹤與管理多台X光檢測裝置的數據，以確保產品的品質並實現可追溯性。

(二) 高光譜影像技術 (Hyperspectral Imaging, HSI)
高光譜影像技術為掃描與蒐集樣品每個點於多個波段(如: 可見光、紅外光、紫外光等波段)的光譜影像，進而得以分析每個掃描點的物理結構與化學組成。高光譜影像技術在食品檢測上可以判斷污染物的化學成份以及汙染範圍、病原體類型、包裝缺陷等，並可以實現即時檢測。然而，高光譜影像偵測儀器設備成本高，且操作及結果判讀需要仰賴專門的技術人員，限制了該項技術的普及。目前HIS的開發重點在於提升檢測速度與改善演算法，以獲得更好的影像解析度。

代表性案例: 能快速檢測病原菌與衡量食物品質的高光譜影像偵測相機
美國HinaLea公司推出的高光譜影像偵測相機 (hyperspectral imaging camera)，結合人工智慧技術提供快速、即時且多樣的影像分析結果。傳統病原菌檢測技術需要先在食品上採樣，並且在培養基上耗費數天培養出菌落後，才能進行辨識。而該產品則可在食品被細菌(如: 李斯特菌、大腸桿菌)汙染後的四小時內，檢驗到病原菌的存在，能大幅度提升檢測效率，防止汙染蔓延。此外，該裝置亦可用於鑑識食物的機械性損傷(如: 磨損)，並且分析成熟度與成分均勻度，以衡量食物品質。

(三) 兆赫波掃描技術(terahertz Scanning)
兆赫波為頻率於0.1–10THz範圍內的電磁波，具有可穿透紙張、木頭、布料等不透明物質之特性。因此，兆赫波掃描技術得以用來分析包裝內或食品內的汙染物，包括瑕疵品、昆蟲、塑膠、真菌等，其中真菌更是X光與紅外線掃瞄儀無法檢測的汙染。此外，相較於X-Ray，兆赫波為非游離輻射(nonionizing radiation)，對人體沒有危害，也不會殘留輻射在受測食品上。
然而，由於目前兆赫波元件的轉換效率低，導致裝置相當耗能。此外，兆赫波無法穿透金屬，因此無法檢測鋁箔包等金屬包裝，嚴重限制了其於食品檢測上的應用。目前兆赫波的研究著重於奈米元件的開發以及掃描裝置的微小化，預計輕巧且操作簡單的兆赫波掃描裝置可在未來五年內逐漸普及。

代表性案例: 可用以檢測真菌汙染的兆赫波影像偵測裝置
美國TeraSense公司為國際上兆赫波科技產品的知名製造商，其開發了多項具有專利的兆赫波影像偵測技術與一系列便於攜帶的產品，如可攜型兆赫波掃描儀，並且與全球超過500家廠商合作，領域涵蓋醫療、食品安全、國家安全等產業。在食品安全產業方面，TeraSense的兆赫茲掃描儀，可以非侵入性的方式檢測食物與農產品的缺陷、異物與真菌汙染。

三、生物分子分析技術

過去微生物污染的檢驗需透過培養基培育病原體，而後再透過各項生化分析技術來鑑識樣品的菌種，然而此類檢測技術費時費力且對操作環境有較嚴格的要求。因此，為了克服前述挑戰，免疫分析法(immunoassays)、分子診斷法(molecular diagnostics)、次世代定序技術(Next-generation Sequencing, NGS)等新興生化分析技術，亦逐漸應用於食品檢測。以下為其中四項重點技術的分項介紹：

(一) 免疫分析法
免疫分析法為利用抗體能專一性地辨識出微生物表面攜帶的特定抗原，以驗證樣品中是否遭受該微生物的汙染。其中又以酵素結合免疫吸附分析法(Enzyme-linked Immunosorbent Assay, ELISA)最為常見。儘管ELISA靈敏度高，且具有能同時量測大規模樣品之優勢，但需要專業人員進行採樣與分析為主要缺點，因此，能減少人力需求的自動化裝置為未來發展的重點。

代表性案例: ELISA自動化解決方案
美國BioMérieux開發出免疫分析解決方案VIDAS，可以自動化完成ELISA反應的整個操作流程，包含樣品的稀釋與試劑的添加，不須操作員進行移液與清洗等步驟，能降低樣品被汙染的機率。此外，VIDAS能同時進行多項測試(最高可同時進行12項測試)，且能於2小時內產生結果。另外，該解決方案還提供一線上平台，可與全球的同行分享檢驗結果。

(二) 分子診斷法
此項技術主要用以檢測樣品中的核酸分子(DNA與RNA)，以判別食品中是否受到微生物的污染，其中又以聚合酶連鎖反應(Polymerase Chain Reaction, PCR)為主。PCR具有高度的靈敏度，可檢測到微量的核酸分子，且能於短時間內(數小時)完成分析，為目前食品病原體的主要檢測技術。PCR發展的重點在於多項病原體同時檢測，以大幅提高檢測效率。此外，開發穩定且敏感度更高的螢光染劑，以縮減RT-PCR (Real-time Polymerase Chain Reaction)所需的反應時間與成本，同樣為PCR檢驗技術發展之焦點。

代表性案例: 可多疾病同時檢測之自動化qPCR系統
美國LexaGene開發出自動化的qPCR系統MiQLab。該系統利用微流體技術，將樣品前處理(如濃縮、細胞裂解、DNA純化等)以及PCR反應等步驟實現自動化，大幅度簡化操作流程。MiQLab可應用於食品、人類和動物疾病診斷，能同時量測高達27種病原體，且檢測時間不到2小時。目前MiQLab已被多家動物醫院採用，且正在積極申請FDA認證。

(三) NGS
NGS原理為先把生物的基因體打斷成小片段序列，其次將各個小片段同時間一起定序，最後藉由生物資訊學與數據分析技術將各片段的資訊整合，重建完整的基因體序列。NGS與PCR技術相比，能提供更多基因方面的資訊，例如能精準的鑑識出基因變異，並且可同時檢驗出多種微生物。另外，NGS亦可與人工智慧技術搭配，提供如感染源預測等見解，以更有效率地進行食品安全管理。儘管目前NGS正逐漸普及於食品安全檢驗，但其檢驗與數據分析之高成本，限制了其在發展中國家的採用。

代表性案例: 能精準檢測出病原菌並追溯感染源的次世代定序平台
美國Clear Labs利用英國Oxford Nanopore研發的次世代定序技術，設計出專門用於食品安全檢驗的自動化平台Clear Safety。該平台能透過基因定序，精準的檢測出李斯特菌與沙門氏菌等常見的食物汙染病原菌(精準度大於99.9%)，並且能夠透過基因分析追溯感染源，實踐廠房與供應鏈汙染管控。

四、成長機會

新興電磁影像以及生物分子檢測技術能篩檢出受汙染的食物，降低食媒性疾病發生之機會。其中，Frost & Sullivan認為能用以分析微生物基因體的次世代定序技術，以及能精準分析產品成分的高光譜影像技術，在未來有良好的發展潛力。另外，物聯網與人工智慧等新興數位科技，能夠與前述各式的檢測技術搭配，實現食品污染的即時監控與追溯，在食品安全管理上將成為不可或缺的重要技術。