浅谈食品监测中微生物技术应用分析

　　 摘　要：我国的食品安全令人担忧，已经到了岌岌可危的边缘，作为检测部门如何快速、有效的检测食品中的有害物质，建立食品微生物快速检测方法，对食品质量进行监控尤为重要。本文详细的阐述了运用较多和较新的微生物快速检测技术的特点和发展。 
　　一、前言 
　　随着食品工业的快速发展，对食品检测技术提出了更高的要求，传统分析方法难以满足当前食品检测的需要，灵敏度高、特异性强、简便快捷的生物技术逐渐在食品检测行业发展起来。目前，国内的食品安全问题的产生既有政府监管不严、制度体系不完全的原因，也有食品检测技术不够科学先进的原因。食品安全问题是由于食品中含有毒、有害物质，对人体健康产生危害而造成的公共卫生问题。 
　　二、生物技术分析 
　　生物技术在食品领域的应用已经有几百年的历史，从最初的面包、酱油生产，如今已延伸到食品领域的各个方面，得到了长足的发展和不断的完善。现代生物技术是建立在细胞生物学等学科基础之上的高科技技术，包括细胞工程、酶工程、基因工程、发酵工程等诸多类型的技术。生物技术是利用生物有机体及其组成部分，或是利用其组织、细胞、酶来进行合成、转化、降解，从而实现生产产品等目的的技术。细胞工程是以动物、植物细胞及细胞融合技术为基础的一类生物技术，主要用于食品生产；酶工程是通过特定细胞酶来控制食品生产过程中的物质转化；基因工程是通过重组基因来改造食品生物特性，起到生产特殊产品的作用；食品发酵技术如今已发展为发酵工程学，用于预定食品及成分的生产。 
　　三、分子生物学的应用 
　　1.基因芯片技术 
　　基因芯片，即DNA微探针阵列(Microarray)，是生物芯片的一种。基因芯片技术是在分子生物学与微电子技术等发展基础上，将标记了的基因探针与芯片上寡核苷酸点杂交后，用激光共聚焦荧光检测系统等对芯片进行扫描，来确定是否存在一些特异的微生物。理论上讲，基因芯片技术可以在一次实验中检测出所有潜在的致病原，也可以在同一张芯片上检测出某一致病原的各种遗传学指标。基因芯片在数据处理和信息提取过程中，需要对图象中杂交样点进行精确定位，因为样点自动识别的结果将会对芯片检测结果的精度和准确性产生很大影响。 
　　2.基因探针技术应用 
　　基因探针技术依据2条碱基互补的DNA链在适当条件下互补形成稳定的DNA、RNA或DNA—DNA链的原理，通过DNA探针与待检样品之间是否形成杂交分子，从而判定样品中是否存在某种微生物。从二十世纪90年代中期诞生开始，美国和法国等很多国家已普遍运用。最近设计的DNA指纹图谱自动分析系统，由于引入了化学发光标志物，将会更好地对得到的图谱与核酸碱基进行比较，最终得到对微生物的鉴定。 
　　四、免疫学技术的应用 
　　1.免疫荧光技术 
　　免疫荧光技术就是先通过抗原和抗体的特异性结合反应，然后在荧光显微镜下来鉴别细菌的一种技术。具体操作方法是：首先把受检标本(测定其中的抗体或抗原)和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应，然后用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开，最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化变为有色产物，产物的量与标本中受检物质的量直接相关，故可根据颜色反应的深浅给受检物质做定性或定量分析。 
　　2.酶联免疫吸附技术 
　　酶联免疫吸附技术其实是免疫荧光技术和放射免疫技术的结合，其原理是将抗原或抗体吸附于固相载体，在载体上进行免疫酶染色，底物显色后，通过定性或定量分析有色产物量，从而确定样品中待测物质含量。目前的分类方法众多。主要技术类型有双抗体夹心法、间接法、捕获法、竞争法。这种技术具有可定量、反应灵敏准确、标记物稳定、适用范围宽、结果判断客观、简便完全、检测速度快以及费用低等特点，且同时可进行上千份样品的分析。 
　　五、代谢学 
　　1.阻抗法 
　　阻抗法的原理为：微生物在生长繁殖过程中，会使培养基中的电惰性底物代谢成活性底物，从而增加培养基中的电导性，使培养物中的阻抗降低；通过检测培养基的电阻抗的变化情况，从而对检测的细菌做鉴定。阻抗法具有高敏感性、特异性、快反应性和高度重复性，非常适于临床样本细菌检测、食品质量与病原体检测、工业生产中的微生物过程控制及环境卫生细菌学研究。 
　　2.放射法 
　　放射测量法(radiometry，RM)是多种物理、化学诊断新技术。其原理是根据细菌在生长繁殖过程中可利用培养基中的“C”标记的碳水化合物或盐类的底物，代谢产生CO，然后通过仪器测量CO的含量增加与否，来确定样品中有无细菌存在。这一方法具有快速、准确度高和自动化等优点。适合大批量样品的细菌数检验，以及各类物品的无菌监测。 
　　六、PCR 
　　该技术即聚合酶链式反应，也称无细胞克隆系统，是1985年诞生的一项DNA体外扩增技术。通过扩增某些难以培养的微生物相应的DNA片段，检测扩增产物含量，从而快速地对食品中致病菌进行检测。检测时，首先在高温下(95℃)使得蛋白质变性，DNA双链变成单链；再迅速降温(55℃)，每条DNA单链退火，这就是所谓的热循环。之后温度重新上升到95℃，开始新的循环。经一套扩增循环(21到31次)将1个单分子DNA扩增到107分子。整个过程可以在1h内通过自动热量循环器完成。这种测定方法的优点是测定结果迅速、灵敏度和特异性高、检测成本低；但其存在的最大问题在于PCR产品的污染。 
　　七、“干片”法 
　　它主要是利用无毒的高分子材料为培养基载体，能快速、定性和定量检测试纸和胶片的食品微生物。这种方法已经达到作为定量常规法的水平。对有些项目的测定，几乎可与标准方法相媲美。由于准确度和精确度高，这种方法对于测定少量样品，既不需要配制试剂，操作又简便快速，而且易于消毒保存，便于运输，携带方便，价格低廉，可随时进行；加之除“干片”外无其他任何废液废物，大大减少或消除对环境的污染，所以在实验室、生产现场和野外环境，防疫工作人员随时都可以取样检查，大大减轻了劳动的强度，提高了检验的质量。 
　　八、恒温扩增技术 
　　随着分子生物学技术的迅速发展，基于核酸(DNA或RNA)检测的诊断方法(如各种PCR、Southern杂交和Northern杂交)已大量建立并获得广泛应用。这给临床诊断提供了快速、灵敏和准确的方法。虽然这些方法在临床实践中也遇到一些问题，如假阳性与假阴性问题，但基因诊断具有一些特殊优点，如：需样量少、快速灵敏和准确、应用范围广泛；因此，众多学者不断改进现有技术探索新方法。 
　　九、生物芯片技术 
　　生物芯片是将大量生物识别分子按预先设置的排列固定于一种载体(如硅片、玻片及高聚物载体等)表面,利用生物分子的特意性亲和反应,如核酸杂交反应,抗原抗体反应等来分析各种生物分子的存在及其量的一种技术。基因芯片的最大优点在于其高通量。传统方法检测众多基因要经历多次实验而且自动化程度低,因而每次实验之间是存在系统误差的。基因芯片可以克服这个缺点,众多基因的探针的标记、杂交等过程是在一次实验过程中完成的,而且自动化程度高,数据客观可靠。基因芯片的缺点在于其不能对待检测基因在多细胞类型组织中的精确定位进行判断。另外很多蛋白质调节其功能主要不是依赖其是否表达或表达量的高低,而是依赖蛋白质磷酸化-去磷酸化等方式。在这种情况下,用核酸类生物芯片就没有什么意义了,正在研究开发中的蛋白类芯片可能会有所作为的。 
　　十、结束语 
　　我国的食品检测方面生物技术的不断应用，已经被科研人员认可,成为当前食品检测中广泛使用的方法。随着我国科技的发展,在各方研究人员的共同努力下,生物技术在食品检测中的应用定会更加成熟,为我国的食品安全奠定技术上的基础。参考文献[1]朱昊浩.基于生物技术的快速食品检测研究动态[J].科技资讯,2011(9).[2]刘彦辉.浅议生物技术在食品检测方面的应用[J].黑龙江科技信息,2011(16).[3]吴彤.现代生物技术在食品检测领域中的应用[J].大众标准化,2011(S1).