一、前言
食媒性疾病發生原因可能由於食品內的微生物孳生而造成腹瀉、有毒化學藥品污染中毒等。根據統計全球每年因為食品安全死亡人數達 42 萬人，美國 2019 年即發生 585 件因食媒性疾病爆發而使相關公司產品下架之事件，近兩年產品下架案例雖有減少，但仍高達 400 多件。食媒性疾病爆發的後續處理動作包含追溯食品製造運輸過程的污染源頭及產品下架回收，除了造成公司成本損失之外，亦將有品牌名譽受損造成購買率降低等問題。由於食媒性疾病爆發影響層面廣泛，從人體健康、造成醫療體系負擔到相關品牌公司獲利受損進而可能影響到經濟等，近年因為新冠肺炎爆發，致使大眾對食品衛生安全更加重視。為減少食媒性疾病之爆發，食品安全檢驗相關技術的進步也隨之受到關注。以下為近代電磁影像技術及化學與生物分子圖譜技術應用在食品安全檢驗技術之介紹。

二、電磁影像技術應用
金屬、昆蟲或其他異物是常見發現在食品中的污染物。然而產線中常見的偵測器只能偵測到金屬污染，且偵測到的影像畫素較低。因此其它可提供高畫素及增加辨識效果的非侵入式偵測技術是未來主要發展的方向，如 X 光影像分析 (X-ray Inspection)、近紅外光 (near-infrared imaging, NIR imaging) 影像分析、高光譜影像分析 (hyperspectral imaging) 及兆赫波掃描技術 (terahertz scanning) 等都是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光影像技術
主要藉由不同物質密度對 X 光吸收率不同產生不同光度成像差異來辨識污染源的存在。X 光偵測技術除了可檢驗到食品中是否存在玻璃、不鏽鋼、塑膠、生骨等異物外，還可利用偵測物成分的原子序以分析受測樣品及污染物之化學組成、包裝形狀或內容物有問題的瑕疵品等。近年因為技術上的進步，X 光影像分析技術逐漸以軟 X 光輻射技術進行檢驗，由於其輻射能較低，故解決了輻射殘留在食品上的問題，軟 X 光輻射也對人體沒有危害。技術上待突破方向則包含檢測儀器體積巨大需耗費較多空間成本；仍無法正確辨識頭髮、木頭及昆蟲等生物性組織等。

參與此項技術研發之團隊有美國 Eagle Product Inspection 公司，其推出的 X 光偵測技術 (Performance X-ray Technology, PXTTM) 可偵測小至直徑只有 0.3 毫米的污染物，亦可偵測到肉類中是否存在殘餘小的骨頭碎片等，該公司亦開發追蹤平台 TraceServerTM，提供使用者可以更好的追蹤到食品製造到運輸各階段的污染狀況。

(二) 高光譜影像偵測技術 (Hyperspectral imaging, HSI)
高光譜影像偵測技術藉由收集受測樣品影像上每個位點發出的不同波段光譜訊息建構出高光譜立體影像 (hyperspectral cube)，以分析受測樣品的物理結構與化學組成。目前高光譜影像偵測技術已經可做到即時收集高解析度的彩色影像結果，除了檢測食品中污染物的存在、污染物之化學成份、病原菌，還可應用於辨別出包裝有瑕疵的食品。技術上待突破之方向包含食品製造過程可能會因為加壓、真空而使受測樣品處於不同氣壓狀態使得空間解析度的改變，導致輸出影像誤差、結果誤判。此外，高光譜影像偵測儀器安裝需要耗費大量成本空間、操作及結果分析皆需專業使用人員是目前限制高光譜影像偵測技術應用在大規模食品污染物偵測待突破之問題。

參與此項技術研發之團隊包含美國 HinaLea 公司，其推出的高光譜影像偵測相機 (Hyperspectral imaging camera) 結合人工智慧軟體提供快速、即時且多樣的影像分析結果。與顯微鏡技術結合可在病原菌存在後的四小時以內辨識到其存在，相較於傳統病原菌辨識技術需要等到病原菌在培養基上長出菌落才能鑑驗出食品中是否有病原菌存在更具效率。

(三) 兆赫波掃描技術
兆赫波為非游離輻射 (nonionizing radiation)，其特性是可穿透不透明物質，測量受到不透明物質阻檔下的物質狀態，因為非游離輻射特性所以對人體沒有危害，也不會殘留輻射在受測食品上。兆赫茲掃描技術可收集到高畫質的影像結果，且亦可辨識出瑕疵品、昆蟲、塑膠、骨頭、真菌等污染物。技術上待突破之問題包含高成本、耗時耗能、穿透力有限且無法穿透金屬物質，因此無法檢驗金屬包裝食品。

參與此項技術研發之團隊包含美國 TeraSense 公司為兆赫波科技相關的尖端製造商，且其兆赫波影像偵測技術已受到專利法保護，在全球有 500 多家合作廠商，領域涵蓋醫療、食品安全、國家安全等產業。其推出之兆赫茲掃描儀 (Terahertz imaging scanner) 已可做到在輻射 0.1 到 0.7 兆赫茲波時的能源使用更有效率，並可應用在偵測瑕疵品、金屬、玻璃、塑膠、昆蟲和真菌等食品污染物的存在。

三、化學與生物分子圖譜
過去在微生物污染辨識技術中需以培養基培養待測樣品中存在之病原體，待其菌落長出後再透過型態、序列分析等技術來辨識樣品中是否有微生物存在，雖然節省成本，但是費時費力且對操作環境有較嚴格的要求。而化學污染辨識技術上則可能受限於化學污染濃度過低、可辨識到的化學物有限而有許多狀況仍待突破。為了克服這些限制，提供快速有效率的分子工具來辨識生物性與化學性污染之方法包含免疫分析法 (immunoassays)、核酸分子檢驗法 (nuclei-acid based molecular diagnostics)、序列分析 (sequencing techniques)、化學分析 (chemical diagnostics) 及生物感測器 (biosensors)等技術。以下為其中四項重點技術的分項介紹：

(一) 免疫分析法
其原理為透過抗體結合微生物細胞表面抗原的方式辨別微生物及細菌毒性是否存在於受測樣品中。常見的方法包含酵素結合免疫吸附分析法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)、藉由螢光訊號判斷抗體是否結合在抗原上的螢光酵素結合免疫吸附分析法 (fluorescence-based ELISA) 及操作上更簡易且常應用於快篩試劑開發的側向流體免疫分析法 (lateral flow assay, LFA)。技術上待突破之方向包含可能與非專一性抗體結合而有偽陽性之檢驗結果、需要受過專業訓練的人員才能執行，因此自動化的免疫分析儀器及檢驗專一度的提升將會是未來此項技術的發展重點之一。

參與此項技術研發之團隊包含美國 BioMérieux 公司其提供食品製造領域許多可分析污染物的產品，涵蓋技術上包含化學檢驗及微生物檢驗。其推出之 VIDAS® 為自動免疫分析儀器，以 fluorescence-based ELISA 原理進行檢驗，可同時偵測多種抗原及細菌蛋白更有效率的判別食品中是否有微生物污染源存在。

(二) 分子生物分析法
此項技術著要藉由分析受測樣品中的 DNA、RNA 序列成分以判別食品中是否受到微生物污染，最常用的檢測方式為聚合酶連鎖反應法 (polymerase chain reaction, PCR)、即時聚合酶連鎖反應法 (real-time polymerase chain reaction, RT-PCR) 分別可用以檢驗特定序列及基因表現量。此方法較免疫分析法專一度高，在微生物含量較少的狀況下也能測得食品是否受微生物污染。近期發展方向包含找到更有效率、穩定且敏感度更高的螢光染劑以縮減其需要的反應時間和成本。技術上待突破及影響其應用於食品安全檢驗之因素則包含其無法分辨死、活細胞，因此可能造成檢驗誤差；執行、結果分析皆需要專業人員。

參與此項技術研發之團隊包含美國 Bio-rad 公司，其推出之微滴式數位 PCR (Droplet Digital PCR, ddPCR) 為近幾年新研發之工具，操作方式結合微流體晶片技術，將待測樣品加入晶片上，並使其平均分布在晶片上的每個反應單元，每個反應單元將只會含有一條 DNA 模板，相較於傳統 RT-PCR 得到的結果為相對定量，ddPCR 可得到提供絕對定量結果，在微生物含量及基因表現量計算上更為精確。

(三) 次世代定序技術
技術上主要是將全基因體序列或轉錄子打斷成小片段序列，於晶片上進行增幅後在利用特定演算法將增幅後的序列進行組裝及表現量分析。藉由對微生物基因組、特定序列分析以辨別食品中是否受到微生物污染，因為相關資訊庫及生物資訊工具的建立，目前已可做到分析單一樣品中是否存在多種微生物污染、僅針對特定區域序列進行定序分析。此技術為食品微生物污染檢驗提供更快速專一之方法，並已在歐洲及北美洲地區為食品製造商使用。未來技術及應用層面待發展或突破之方向包含相關的適合且有效率的生訊分析工具待研發、相對其它檢驗方式成本較高、資料儲存與分析仍需專業人員才能進行。

參與此項技術研發之團隊包含美國 Illunima 公司，其推出的全基因體定序技術 (Whole genome sequencing) 發展成熟，可提供多元的定序服務，合作領域除食品製造中的微生物檢驗，亦包含醫療、環境檢驗等領域。該公司近期更與韓國 Saningen 公司合作，針對食媒性疾病之致病微生物的鑑驗方法進行提升，可辨識到涵蓋過去未發現的新污染源菌種、過敏原及其它非特定性成分。

(四) 多技術整合分析法
為結合兩種以上技術之檢驗技術。常見的檢驗程序有結合層析法 (chromatography) 及質譜學技術 (spectrometry) 之檢驗方式，為檢驗食品中化學污染主要的方法，如抗生素、殺蟲劑殘留檢驗。近年此檢驗方法更結合自動化及高通量分析技術，大大提升食品化學污染檢驗方法的專一性及可檢測到的化學品種類數量。其中，液相層析質譜法 (liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MC)、氣相層析質譜法 (gas chromatography-mass spectrometry, GC-MC) 或串聯式質譜法 (tandem mass spectrometry, MS/MS) 皆為常用之檢測技術。技術及應用發展之阻礙因素包含，受測樣品之化學結構較複雜可能造成偵測器材阻塞，降低後續檢驗之敏感度及檢驗效率；因為其日常維修、儀器耗材成本較高等因素而較未被中低收入國家之食品製造商採用。

參與此項技術研發之團隊包含奧地利自然資源與應用科學大學 (University of Natural Resources and Applied Sciences, BOKU) 研發的串聯式質譜法 (Tandem mass spectrometry, MS/MS) 可在 45 分鐘內辨識出高達 1400 種污染物，包含殺蟲劑、植物毒素、真菌毒素。