生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

◎陳金斌

（溫嶺市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，浙江 臺(tái)州 317500）

生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

◎陳金斌

（溫嶺市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，浙江 臺(tái)州 317500）

食品安全關(guān)系廣大民眾的切身利益，更關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的平穩(wěn)發(fā)展和社會(huì)的安定團(tuán)結(jié)。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)食品問題的關(guān)注程度也逐漸增加。因此， 依靠生物技術(shù)手段進(jìn)行準(zhǔn)確、便捷的食品檢測(cè)便應(yīng)運(yùn)而生。本文介紹幾種常用的生物技術(shù)檢測(cè)手段，給相關(guān)領(lǐng)域工作者提供參考和幫助。

生物技術(shù)；食品檢測(cè)；PCR；ELISA；DNA探針

食品檢測(cè)是以國(guó)家法律法規(guī)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，來判斷食品質(zhì)量是否過關(guān)、衛(wèi)生情況是否合格。食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心作為基層單位，擔(dān)負(fù)著重要的食品檢測(cè)使命［1］。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)食品衛(wèi)生質(zhì)量的要求也越來越高。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求，這就要求基層工作人員尋找新的檢測(cè)手段或方法來突破目前的瓶頸。因此，結(jié)合生物技術(shù)手段進(jìn)行高效、靈敏的食品檢測(cè)成為食品安全領(lǐng)域發(fā)展的新趨勢(shì)［2］。根據(jù)近年來國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究進(jìn)展及報(bào)道，本文將對(duì)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）、酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）、基因（DNA）探針及生物傳感器等生物技術(shù)手段在食品檢測(cè)中的應(yīng)用做一簡(jiǎn)單介紹。

1　PCR技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

自20世紀(jì)90年代末至今，不斷有報(bào)道提出運(yùn)用PCR方法檢測(cè)食品中的病原體［3-4］。目前，從基因水平進(jìn)行食品檢測(cè)的方法主要有傳統(tǒng)PCR技術(shù)、實(shí)時(shí)熒光定量（Real-time）PCR技術(shù)、巢式（Nested）和半巢式PCR技術(shù)、變性梯度凝膠電泳（DGGE）PCR技術(shù)等［5］。PCR技術(shù)需對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行DNA提取，根據(jù)檢測(cè)需求設(shè)計(jì)并合成特定引物，再開展PCR擴(kuò)增目的條帶，對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳后于凝膠成像儀中觀察，以此來確定有無目的條帶，若有，再根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步的DNA鑒定及序列分析。該技術(shù)只需要微量的樣本就可擴(kuò)增到大量的目的片斷，進(jìn)而完成對(duì)檢測(cè)樣品的定性、定量分析。下面分別介紹幾種不同PCR的應(yīng)用范圍。

1.1傳統(tǒng)PCR技術(shù)

PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction），是生物學(xué)家于20世紀(jì)80年代中期發(fā)明的體外擴(kuò)增DNA技術(shù)。傳統(tǒng)PCR技術(shù)在食品檢測(cè)中應(yīng)用已較為廣泛，可用于檢測(cè)多種病原菌。如可根據(jù)金黃色葡萄球菌的16sRNA的保守序列設(shè)計(jì)引物，以此引物進(jìn)行PCR，便可檢測(cè)樣品中是否存在該致病菌。同樣，還可利用該技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因食品，如轉(zhuǎn)基因玉米的檢測(cè)，可以根據(jù)轉(zhuǎn)基因植物中廣泛應(yīng)用的啟動(dòng)子或終止子序列設(shè)計(jì)引物，有針對(duì)性地進(jìn)行PCR檢測(cè)。

1.2實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)

實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)（Real-time PCR）是20世紀(jì)90年代中后期在傳統(tǒng)PCR技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新技術(shù)，是指在原PCR基礎(chǔ)上加入熒光探針，以此來對(duì)PCR全程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，最終根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)所檢測(cè)片段進(jìn)行定量分析。由于該技術(shù)靈敏度比普通PCR高很多，可以檢測(cè)更微量的樣品。近來，該技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于食 品檢測(cè)中，如在檢測(cè)致病菌、外源DNA（如轉(zhuǎn)基因食品）等方面都具有重要的作用。

1.3巢式PCR技術(shù)

巢式PCR（Nested PCR）是在傳統(tǒng)PCR基礎(chǔ)上改良而來的一種新型PCR 技術(shù)。該技術(shù)的原理是通過設(shè)計(jì)兩對(duì)不同的引物，先由一對(duì)引物擴(kuò)增出第1輪產(chǎn)物，再以第1輪產(chǎn)物為模板通過另一對(duì)引物擴(kuò)增新的產(chǎn)物，最終檢測(cè)的是第2輪PCR獲得的產(chǎn)物。同理，半巢式PCR （Semi- nested PCR） 技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。顧名思義，半巢式PCR只需設(shè)計(jì)3條引物，其中一條引物被重復(fù)利用。該方法特異性高，可降低假陽(yáng)性出現(xiàn)的概率。

1.4變性梯度凝膠電泳PCR技術(shù)

變性梯度凝膠電泳（Denatured Gradient Gel Electrophoresis）PCR技術(shù)（DGGE-PCR）是變性梯度凝膠電泳（DGGE）和PCR的結(jié)合，在變性條件適當(dāng)?shù)那闆r下可分離長(zhǎng)度相同但只有一個(gè)堿基不同的DNA片段混合物，具有操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用該手段，Ampe等人成功的分離并鑒定出面團(tuán)中的乳桿菌以及木薯淀粉發(fā)酵物中存在的細(xì)菌菌落［5］。

2　ELISA技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

ELISA技術(shù)的原理依據(jù)為抗體抗原可以特異性結(jié)合，通過酶或輔酶的標(biāo)記，經(jīng)底物反應(yīng)后，可根據(jù)底物顯色與否判斷被檢測(cè)樣品是否存在陽(yáng)性物質(zhì)［6］。該方法將生物酶技術(shù)與免疫學(xué)方法相結(jié)合，能對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行批量分析，具有反應(yīng)快速、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于食品檢測(cè)中，如可以檢測(cè)樣品中有無農(nóng)藥殘留、食品是否霉變、是否有致病菌污染及是否為轉(zhuǎn)基因食品等。由于ELISA 技術(shù)測(cè)定樣品快速簡(jiǎn)捷，測(cè)定標(biāo)本類型廣泛，對(duì)于活性物質(zhì)和非活性成分均可檢測(cè)，因此應(yīng)用前景廣泛。

3　DNA探針技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

DNA探針技術(shù)是以病原體的DNA（或RNA）的一段已知序列為模板，人工合成一段攜帶同位素或生物素做標(biāo)記的核酸序列。核酸雜交是該技術(shù)的核心理論依據(jù)。其原理是兩條堿基互補(bǔ)的DNA（或RNA）鏈在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下形成互補(bǔ)配對(duì)并最終形成雜交的核酸分子。根據(jù)其檢測(cè)對(duì)象不同，又可細(xì)分為Southern Blot、Northern Blot和Western Blot3種不同類型，可分別有針對(duì)性的檢測(cè)DNA、RNA、蛋白質(zhì)3種生物大分子。對(duì)食品檢測(cè)而言，可根據(jù)致病菌特異性表達(dá)的蛋白質(zhì)基因序列制作DNA 探針，檢測(cè)食品中病原體的總含量［7］。如今，DNA探針技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用已較為成熟，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大腸桿菌、沙門菌、金黃色葡萄球菌等的檢測(cè)。該技術(shù)操作便捷靈活，讓結(jié)果更加準(zhǔn)確，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測(cè)工作中的漏洞。

4　生物傳感器技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

生物傳感器主要由固定化的生物敏感材料（如酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織和核酸等物質(zhì)）、物理或化學(xué)換能器及信號(hào)放大系統(tǒng)組成。目前生物傳感器技術(shù)已成功應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的藥物殘留檢測(cè)和病原菌檢測(cè)等領(lǐng)域［8］。生物傳感器技術(shù)在食品檢測(cè)方面具有諸多優(yōu)勢(shì)，如專一性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、操作系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析等，因此能夠最大限度地滿足食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的各種要求。

5　生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的缺陷

當(dāng)前生物學(xué)的各種技術(shù)雖已成為食品檢測(cè)中不可或缺的檢測(cè)手段，各種技術(shù)從DNA水平、RNA水平及蛋白質(zhì)水平等方面廣泛應(yīng)用于食品檢測(cè)領(lǐng)域，但生物技術(shù)在食品檢測(cè)中仍然存在缺陷［9］。如普通PCR存在出現(xiàn)假陽(yáng)性的可能、實(shí)時(shí)熒光定量PCR則需要較為昂貴的儀器和試劑等；酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)應(yīng)用于較低濃度的蛋白質(zhì)樣本時(shí)可能出現(xiàn)陰性；DNA探針技術(shù)檢測(cè)成本相對(duì)較高；生物傳感器使用壽命短，進(jìn)行檢測(cè)的穩(wěn)定性也很難把握。種種因素在一定程度上制約了生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的推廣應(yīng)用。

6　小結(jié)

今后食品檢測(cè)技術(shù)一定是朝著準(zhǔn)確、靈敏、高效、操作簡(jiǎn)便的方向發(fā)展，因此，生物學(xué)手段要完全取代傳統(tǒng)的食品檢測(cè)方法還有很長(zhǎng)的路要走，還有大量的工作要做。比如持續(xù)研發(fā)各種新型的檢測(cè)設(shè)備，改良原有的檢測(cè)技術(shù)，改進(jìn)現(xiàn)有的試劑和耗材，從而逐步提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性，提升檢測(cè)工作的效率［10］。總之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生物技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)食品安全檢測(cè)方面的工作將再上一個(gè)臺(tái)階，取得更大的成績(jī)。

[1]趙 敏，趙蓉英，許麗敏.國(guó)際視野下食品檢測(cè)研究熱點(diǎn)及前沿的可視化分析[J].食品工業(yè)，2011（2）：85-90.

[2]陳怡婷.簡(jiǎn)析食品檢測(cè)新技術(shù)的應(yīng)用[J].食品工程，2014（1）：10-11.

[3]何小維，劉玉.PCR技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品研究與開發(fā)，2006，27（5）：107-109.

[4]劉 輝，楊利平，張 濱.PCR及其改進(jìn)技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品與機(jī)械，2008，24（4）：166-169.

[5]吳 彤.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].質(zhì)監(jiān)園地，2011（3）：73-75.

[6]劉曉華，曹郁生.生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技，2002，23（8）：85-87.

[7]李浩林，劉 箐，楊玨萍，等.生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的最新應(yīng)用[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2013，39（6）：163-168.

[8]舒曉霞.微生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)探究[J].科技向?qū)В?014（20）：211.

[9]唐黎標(biāo).食品檢測(cè)中生物技術(shù)的有效運(yùn)用[J].糧食問題研究，2016（1）：15-16，20.

[10]邱清華，鄧紹云.我國(guó)食品檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].江蘇科技信息，2014（21）：47-48.

Application of Biotechnology in Food Inspection

Chen Jinbin
（Wenling Inspection and Testing Center for Food and Drug， Taizhou 317500，China）

Food safety issues is related to the vital interests of the general public， but also related to the stable development of national economic and society.With the improvement of living standards gradually，people pay more attention to food issues. Therefore， biotechnological tools have come into being whichfor accurate and convenient food safety testing. This article describes several common biotechnological detecting methods， which canprovide reference and help to the relevant field workers.

Biotechnology； Food inspection； PCR； ELISA； DNA probe

TS207.3

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.06.020