微生物生物技術在食品安全檢測中的應用

摘要：本文主要講述了食源性病原菌免疫學、核酸探針技術、PCR技術、生物芯片技術生物傳感器檢測技術在食品安全檢測中的一些應用。

關鍵詞：現代食品微生物；檢測技術；食品安全；應用

近年來食品安全問題已日漸深入人心，微生物性食物中毒事件的報告起數和中毒人數正逐年升高，隨著人們生活水平的提高，安全意識的增強，對食品安全提出了更高的要求，食品安全已成為全球關注的焦點，現代食品微生物檢測技術的發展和在食品安全檢測中的應用也越來越受到人們的重視。

1. 現代食品微生物檢測技術研究的主要內容

1.1基因探針技術及其應用

基因探針是指用同位素、生物素、地高辛等可檢測標記的一小段已知序列的寡聚核苷酸。其原理就是通過分子雜交與目的基因結合，產生雜交信號，把目的基因找出來。探針標記分同位素和非同位素兩種。用核酸探針可以快速檢測李斯特菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、志賀菌等。

[1]如檢測單增李斯特菌，可以不受待測樣純度的影響，直接進行檢測。該技術比較復雜，費用高，很多只能在實驗室進行。

1991年周志江[2]等用生物素標記的編碼大腸桿菌耐熱毒素(ST)的DNA片斷作為基因探針,檢測了污染食品中的產ST大腸桿菌。1993年3月陳倩[3]等對自食品中以血清學初篩分離出的78株ESIEC菌株,以入rp-z基因探針檢測其HPI毒力島基因,結果檢出7株,可鑒定為ESIEC大腸桿菌。本法特異、敏感而又沒有放射性,且不需要進行復雜的擴增菌和獲得純化培養而節省了時間,從而減少了毒力喪失的機會,提高了檢測的準確性。

1.2 多聚酶鏈反應（PCR）技術及其應用

PCR技術是指體外酶促合成特異DNA片段的一種技術，由高溫變性—低溫退火（復性）—適溫延伸形成一個循環周期，使目的DNA迅速擴增。PCR技術可將研究的目的基因或DNA片段在幾小時內擴增到十萬至百萬倍，用肉眼就能直接觀察到。大大縮短了檢測時間，幾小時便可以完
成。具有特異性強、靈敏度高、操作簡便、省時、易自動化等特點。在食品致病菌檢測方面具有廣闊的應用前景。可以檢測食品中的沙門氏菌、腸出血性大腸桿菌、肉毒梭狀芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、單核細胞增多性李斯特桿菌等。[2]

1.3 PCR檢測方法的問題及展望

采用PCR技術對食品中致病微生物及轉基因成分進行檢測的方法雖然具有特異性強、敏感度高、簡便快速等優點,但也存在不少問題。首先就是假陽性結果的產生。PCR是一種極為靈敏的反應,一旦有極少量外源性DNA污染,就可能出現假陽性結果,而樣品間的交叉污染或時間延長也會導致PCR產物的假陽性產生。因而在PCR檢測過程中必須嚴格操作,并設立陰性對照,保證檢測結果的準確性。第二是引物的問題。目前,PCR引物的合成是該技術普及的最大障礙,有待進一步改善才有希望成為食品微生物常規檢測技術之一。此外,各種實驗條件控制不當或靶序列的選擇不當等,都可能導致產物突變或降低其靈敏度和特異性。因而,穩定性也是PCR技術必須改進的問題之一。之前所述的實時熒光定量PCR法雖然克服了假陽性及定量準確度不高的難題,但是由于熒光定量PCR儀價格昂貴,暫時也難以普遍推廣。因此,如何利用與其他技術的結合使PCR成為一種穩定、靈敏、易操作且成本低廉的技術將是今后研究的主要內容之一。

1.4生物芯片技術及其應用

又可稱作DNA微陣列（DNAmicroarray）。生物芯片技術指由按照預定的位置固定在固相載體上很小面積內的千萬個核酸分子（CDNA分子、寡核苷酸分子等）所組成的微點陣陣列。首先把樣品中的核酸片段進行標記，在一定條件下，來自樣品的互補核酸片段可以與載體上的核酸分子雜交，在專用的芯片閱讀儀上就可以檢測到雜交信號。基因芯片技術實際上是高度集成化的反向斑點雜交技術，它解決了傳統核酸印跡雜交自動化程度低、操作復雜、檢測目標分子數量少、成本高、效率低、結果客觀性差等問題。但該技術由于芯片制作的復雜、樣品制備和標記復雜，所以在食品微生物檢測中還沒有廣泛的應用，因此在病原微生物檢測中具有很好的發展前景。

生物芯片可在一次性實驗中檢出多種潛在的致病菌，可以對食品中的致病菌實行高通量的檢測，一次實驗即可得出全部的檢測結果，操作簡單、快捷、特異性強、敏感性高，全部檢測在幾小時內就可完成。但由于芯片的復雜性，大多數處于試驗階段，還沒有得到廣泛應用。

1.5生物傳感器檢測技術及其應用

污染食品的微生物種類很多，主要包括細菌、真菌和病毒，其中以細菌最為常見。污染食品的微生物分為腐敗菌和病原菌，腐敗菌本身不致病，主要通過對食品成分的分解和破壞，產生有毒有害物質從而多人體造成危害。而生物傳感器檢測技術能快速檢測微生物如污染食品的病原菌；生物毒素以及其它毒素的檢測。特別是黃曲霉毒素B1（AFB1）是目前所發現的毒素最強的真菌毒素，通過光纖免疫傳感器來測定花生和玉米粉可得低達0.05μg/L的AFB1。但該技術還未真正用于食品安全檢測。

2.小結

食品安全檢測中的一個十分重要的內容是及時準確地檢測出食品中的病原微生物。傳統的微生物檢測方法雖然有效且特異性高,但存在檢測成本高、速度慢、效率低等問題,難以滿足現代社會快速檢測的要求,并且由于傳統的微生物檢測方法基本上都需要對病原菌進行人工培養,對一些生長緩慢或是新的病原菌就難以用傳統方法進行檢測。另外,對近些年來出現的轉基因食品中轉基因成分的安全檢測也難以用傳統檢測方法進行檢測。而基因探針技術、PCR技術、免疫學技術等作為現代生物學技術手段應用于食品微生物或食品中轉基因成分的檢測,克服了傳統食品安全檢測方法的缺點和不足,而且還具有靈敏度高、操作簡便、檢測周期短、檢測成本低等優點。DNA探針雜交與PCR聯合使用檢測食品微生物將是今后食品微生物檢測技術的一個重要研究方向,若能克服兩者存在的易污染產生假陽性結果的缺失,相信大規模推廣應用指日可待。而生物芯片技術雖然在目前看來還未真正用于食品安全檢測,但由于它結合了多門學科中的高新技術,其優越性將會日趨明顯,預計也將成為未來食品安全檢測中的生力軍。