微生物生物技术在食品安全检测中的应用

摘要：本文主要讲述了食源性病原菌免疫学、核酸探针技术、PCR技术、生物芯片技术生物传感器检测技术在食品安全检测中的一些应用。

关键词：现代食品微生物；检测技术；食品安全；应用

近年来食品安全问题已日渐深入人心，微生物性食物中毒事件的报告起数和中毒人数正逐年升高，随着人们生活水平的提高，安全意识的增强，对食品安全提出了更高的要求，食品安全已成为全球关注的焦点，现代食品微生物检测技术的发展和在食品安全检测中的应用也越来越受到人们的重视。

1. 现代食品微生物检测技术研究的主要内容

1.1基因探针技术及其应用

基因探针是指用同位素、生物素、地高辛等可检测标记的一小段已知序列的寡聚核苷酸。其原理就是通过分子杂交与目的基因结合，产生杂交信号，把目的基因找出来。探针标记分同位素和非同位素两种。用核酸探针可以快速检测李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、志贺菌等。

[1]如检测单增李斯特菌，可以不受待测样纯度的影响，直接进行检测。该技术比较复杂，费用高，很多只能在实验室进行。

1991年周志江[2]等用生物素标记的编码大肠杆菌耐热毒素(ST)的DNA片断作为基因探针,检测了污染食品中的产ST大肠杆菌。1993年3月陈倩[3]等对自食品中以血清学初筛分离出的78株ESIEC菌株,以入rp-z基因探针检测其HPI毒力岛基因,结果检出7株,可鉴定为ESIEC大肠杆菌。本法特异、敏感而又没有放射性,且不需要进行复杂的扩增菌和获得纯化培养而节省了时间,从而减少了毒力丧失的机会,提高了检测的准确性。

1.2 多聚酶链反应（PCR）技术及其应用

PCR技术是指体外酶促合成特异DNA片段的一种技术，由高温变性—低温退火（复性）—适温延伸形成一个循环周期，使目的DNA迅速扩增。PCR技术可将研究的目的基因或DNA片段在几小时内扩增到十万至百万倍，用肉眼就能直接观察到。大大缩短了检测时间，几小时便可以完
成。具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时、易自动化等特点。在食品致病菌检测方面具有广阔的应用前景。可以检测食品中的沙门氏菌、肠出血性大肠杆菌、肉毒梭状芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增多性李斯特杆菌等。[2]

1.3 PCR检测方法的问题及展望

采用PCR技术对食品中致病微生物及转基因成分进行检测的方法虽然具有特异性强、敏感度高、简便快速等优点,但也存在不少问题。首先就是假阳性结果的产生。PCR是一种极为灵敏的反应,一旦有极少量外源性DNA污染,就可能出现假阳性结果,而样品间的交叉污染或时间延长也会导致PCR产物的假阳性产生。因而在PCR检测过程中必须严格操作,并设立阴性对照,保证检测结果的准确性。第二是引物的问题。目前,PCR引物的合成是该技术普及的最大障碍,有待进一步改善才有希望成为食品微生物常规检测技术之一。此外,各种实验条件控制不当或靶序列的选择不当等,都可能导致产物突变或降低其灵敏度和特异性。因而,稳定性也是PCR技术必须改进的问题之一。之前所述的实时荧光定量PCR法虽然克服了假阳性及定量准确度不高的难题,但是由于荧光定量PCR仪价格昂贵,暂时也难以普遍推广。因此,如何利用与其他技术的结合使PCR成为一种稳定、灵敏、易操作且成本低廉的技术将是今后研究的主要内容之一。

1.4生物芯片技术及其应用

又可称作DNA微阵列（DNAmicroarray）。生物芯片技术指由按照预定的位置固定在固相载体上很小面积内的千万个核酸分子（CDNA分子、寡核苷酸分子等）所组成的微点阵阵列。首先把样品中的核酸片段进行标记，在一定条件下，来自样品的互补核酸片段可以与载体上的核酸分子杂交，在专用的芯片阅读仪上就可以检测到杂交信号。基因芯片技术实际上是高度集成化的反向斑点杂交技术，它解决了传统核酸印迹杂交自动化程度低、操作复杂、检测目标分子数量少、成本高、效率低、结果客观性差等问题。但该技术由于芯片制作的复杂、样品制备和标记复杂，所以在食品微生物检测中还没有广泛的应用，因此在病原微生物检测中具有很好的发展前景。

生物芯片可在一次性实验中检出多种潜在的致病菌，可以对食品中的致病菌实行高通量的检测，一次实验即可得出全部的检测结果，操作简单、快捷、特异性强、敏感性高，全部检测在几小时内就可完成。但由于芯片的复杂性，大多数处于试验阶段，还没有得到广泛应用。

1.5生物传感器检测技术及其应用

污染食品的微生物种类很多，主要包括细菌、真菌和病毒，其中以细菌最为常见。污染食品的微生物分为腐败菌和病原菌，腐败菌本身不致病，主要通过对食品成分的分解和破坏，产生有毒有害物质从而多人体造成危害。而生物传感器检测技术能快速检测微生物如污染食品的病原菌；生物毒素以及其它毒素的检测。特别是黄曲霉毒素B1（AFB1）是目前所发现的毒素最强的真菌毒素，通过光纤免疫传感器来测定花生和玉米粉可得低达0.05μg/L的AFB1。但该技术还未真正用于食品安全检测。

2.小结

食品安全检测中的一个十分重要的内容是及时准确地检测出食品中的病原微生物。传统的微生物检测方法虽然有效且特异性高,但存在检测成本高、速度慢、效率低等问题,难以满足现代社会快速检测的要求,并且由于传统的微生物检测方法基本上都需要对病原菌进行人工培养,对一些生长缓慢或是新的病原菌就难以用传统方法进行检测。另外,对近些年来出现的转基因食品中转基因成分的安全检测也难以用传统检测方法进行检测。而基因探针技术、PCR技术、免疫学技术等作为现代生物学技术手段应用于食品微生物或食品中转基因成分的检测,克服了传统食品安全检测方法的缺点和不足,而且还具有灵敏度高、操作简便、检测周期短、检测成本低等优点。DNA探针杂交与PCR联合使用检测食品微生物将是今后食品微生物检测技术的一个重要研究方向,若能克服两者存在的易污染产生假阳性结果的缺失,相信大规模推广应用指日可待。而生物芯片技术虽然在目前看来还未真正用于食品安全检测,但由于它结合了多门学科中的高新技术,其优越性将会日趋明显,预计也将成为未来食品安全检测中的生力军。