生物芯片在食品檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)展

徐慧妍

摘要：作為21世紀(jì)的新興微量分析與檢測(cè)技術(shù)，生物芯片逐漸在我國(guó)生物研究、食品與醫(yī)療等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。生物芯片的興起，在很大程度上保證了人們生產(chǎn)生活的安全質(zhì)量。本文探討了生物芯片的原理以及分類情況，從在食品領(lǐng)域的應(yīng)用出發(fā)，闡述了生物芯片在食品行業(yè)中技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際效果。

關(guān)鍵詞：生物芯片；食品檢測(cè)；應(yīng)用進(jìn)展

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，對(duì)食品安全問(wèn)題也越來(lái)越重視，許多食品中毒事件、食品召回事件等都對(duì)人們的身體健康構(gòu)成了不同程度的威脅，而要想解除威脅，則需要科學(xué)技術(shù)的支持。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，各種新興的分子生物技術(shù)開(kāi)始運(yùn)用于食品檢測(cè)之中，而生物芯片作為新興生物技術(shù)的一種，也隨著應(yīng)用實(shí)施的成熟逐漸壯大起來(lái)。

1生物芯片技術(shù)的原理

寡核苷酸被稱為生物芯片的DNA。在雜交技術(shù)和信號(hào)在檢測(cè)中產(chǎn)生基因突變時(shí)，寡核苷酸將包含系列上的每一個(gè)點(diǎn)，以此來(lái)檢測(cè)基因系統(tǒng)的突變。

1.1信息檢測(cè)

在雜交過(guò)程結(jié)束之后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將清理的雜交分子用激光技術(shù)增強(qiáng)其雜交后的主要性能，并運(yùn)用科學(xué)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行控制。

1.2數(shù)據(jù)分析

檢測(cè)之后，需要綜合分析所收集到的有關(guān)信息，分為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、模式鑒定、篩選三部分。將收集的信息資料按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，保留重點(diǎn)的信息，最后將保留的數(shù)據(jù)整合鑒定，再以生物學(xué)的角度去分析，這就是數(shù)據(jù)分析的過(guò)程。

2生物芯片技術(shù)的分類

2.1基因芯片

在眾多的芯片研究中，基因芯片屬于最成功的一種類型，又可以稱之為DNA芯片。基因芯片主要是將固體基因表層集成的已知序列探針和核酸中的未知序列進(jìn)行雜交，然后激光掃描，再利用計(jì)算機(jī)對(duì)探針的熒光信號(hào)及雜交探針的位置實(shí)施綜合性檢測(cè)，判斷出相應(yīng)的結(jié)果。此基因芯片技術(shù)被廣泛應(yīng)用，其成本較低，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，檢測(cè)的準(zhǔn)確率也較高，已成為我國(guó)芯片技術(shù)中使用率高，原發(fā)最成功的類型。

2.2蛋白質(zhì)芯片

蛋白質(zhì)芯片是將大部分的抗原分子有機(jī)排列于薄片載體上，利用蛋白質(zhì)分子與樣品中有關(guān)分子及標(biāo)記分子的相互結(jié)合，然后使其通過(guò)儀器對(duì)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析。蛋白質(zhì)芯片技術(shù)可以一次性檢測(cè)大批量的分子，且效果相對(duì)理想，能夠讓研究者對(duì)其工作原理有更加具體的了解。蛋白質(zhì)芯片在高質(zhì)量檢測(cè)中只需要少量的樣品就可以檢測(cè)出結(jié)果，這種特別的檢測(cè)手段對(duì)生物芯片技術(shù)的發(fā)展有很好的推動(dòng)作用。

3芯片技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)

隨著科技的發(fā)展以及全球化趨勢(shì)的增強(qiáng)，轉(zhuǎn)基因食品不斷增加并推銷到世界各地，人們?cè)谙碛玫耐瑫r(shí)也在擔(dān)心其安全性的問(wèn)題。之所以會(huì)這樣，是因?yàn)檗D(zhuǎn)基因食品是否永遠(yuǎn)安全，是否永遠(yuǎn)不會(huì)威脅人類健康，沒(méi)人知道，國(guó)際上也沒(méi)有做出過(guò)相關(guān)報(bào)道，這時(shí)職能通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因的食品進(jìn)行檢測(cè)，才能讓人們放心食用。一般情況下，常規(guī)的檢測(cè)方法主要是對(duì)單一的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，但是這種方法檢測(cè)的時(shí)間較長(zhǎng)，而且效率不高，同時(shí)不能快速檢測(cè)食品中不同的轉(zhuǎn)基因成分。而使用基因芯片技術(shù)對(duì)食品進(jìn)行分析，則能夠很快分析出該食品中是否存在轉(zhuǎn)基因，它利用探針不同的陣列及特定分析方法，不僅能夠清晰的辨別出食品中所含轉(zhuǎn)基因的種類，同時(shí)還可以對(duì)食物成品和新鮮動(dòng)植物原料進(jìn)行檢測(cè)。比如，研究人員利用基因芯片對(duì)大豆、玉米、棉花、油菜這幾種作物的樣品進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其作用不單單對(duì)這幾種作物的轉(zhuǎn)基因背景適用，同時(shí)對(duì)其他作物也適用。此外，如果利用基因芯片技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，只需要通過(guò)一次試驗(yàn)就可以對(duì)食品中的轉(zhuǎn)基因進(jìn)行大量的篩選。綜上所述，應(yīng)用生物芯片技術(shù)可以盡可能高的保證食品的安全性，讓人們吃上安全的食物，同時(shí)，還可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，具有不可替代的作用。

3.2食品微生物檢測(cè)

在食品中有許多微生物，人們的肉眼無(wú)法看到，因此，嚴(yán)重的影響著人們的身體健康。雖然傳統(tǒng)的生物檢測(cè)系統(tǒng)可以檢測(cè)食品中的微生物，但卻無(wú)法做到對(duì)微生物的完全檢測(cè)，因而對(duì)消費(fèi)者的健康也同樣造成威脅。而將基因芯片應(yīng)用到食品檢測(cè)中，能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出其中的微生物，可以很好的保障食品的安全，進(jìn)而保障消費(fèi)者的身體健康。

3.3食品原料檢測(cè)

生物芯片技術(shù)對(duì)農(nóng)作物種農(nóng)藥的篩選也有很大作用，對(duì)各類農(nóng)作物基因組進(jìn)行檢測(cè)。這種技術(shù)通過(guò)存在差異的表達(dá)中找到新的基因組，檢測(cè)樣品中基因的表達(dá)水平。如果想檢測(cè)原材料中的疾病情況，需要對(duì)基因組學(xué)進(jìn)行詳細(xì)分析以及相關(guān)資料的仔細(xì)研究。通過(guò)基因芯片可以確定植物各種作物的基因功能，比如，植物的激素、滅草劑以及光合作用等因素都會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不同程度的影響，通過(guò)對(duì)這些因素的分析，可以制定科學(xué)有效的處理方式，促進(jìn)作物朝著更有利于生長(zhǎng)的方向發(fā)展。此前。植物病害中的微生物基因組隨著基因組序檢測(cè)工作的發(fā)展速度增快被解碼，根據(jù)表達(dá)序列而制成的植物檢疫芯片可以對(duì)植物的病害實(shí)施快速診斷，有效的控制對(duì)植物的發(fā)病率。

3.4乳品中過(guò)敏蛋白質(zhì)的檢測(cè)

乳制品中的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富，有利于增強(qiáng)體質(zhì)，對(duì)人們的健康具有很大幫助。但是，有一些人群對(duì)蛋白質(zhì)過(guò)敏，這一現(xiàn)象一般發(fā)生在母乳喂養(yǎng)的6個(gè)月的嬰兒身上，他們此時(shí)大多對(duì)食物沒(méi)有抗力，容易引發(fā)過(guò)敏現(xiàn)象。在牛乳中，對(duì)嬰兒最強(qiáng)的過(guò)敏原是β-乳球蛋白，要想降低β-乳球蛋白的致敏性，則可以利用生物芯片技術(shù)。將全自動(dòng)化的納米噴霧離子化微流體芯片技術(shù)，與高分辨率的四極時(shí)間飛行質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合研究出新的方法，利用其在麥芽六糖和飲用過(guò)牛乳的母乳含β-乳球蛋白中非共價(jià)相互作用實(shí)驗(yàn)，以及醋酸銨和超純水形成的緩沖液，分析出麥芽六糖和β-乳球蛋白復(fù)合體的形成條件及結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)生物醫(yī)學(xué)具有很重要的影響，而且通過(guò)麥芽六糖與β-乳球蛋白形成的配體，能夠有效的降低β-乳球蛋白的致敏性，促進(jìn)嬰兒更好地成長(zhǎng)。

3.5獸藥殘留檢測(cè)

在日常生活中，人們的餐桌上總是少不了肉，然而，由于獸藥在畜牧業(yè)中的廣泛使用，給人們的身體造成了不可避免的危害。比如癌癥、免疫抑制等慢性病都有可能發(fā)生在人們的身上。過(guò)去，在獸藥殘留物的檢測(cè)中，只有微生物法和酶聯(lián)免疫法等常規(guī)儀器法，這些方法比較復(fù)雜，而且準(zhǔn)確性差，檢測(cè)的時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致作用并不明顯。目前，通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)芯片的應(yīng)用，可以將抗原抗體的特點(diǎn)，有效結(jié)合免疫原理幫助熒光標(biāo)記免疫競(jìng)爭(zhēng)法對(duì)樣品中獸藥殘留量進(jìn)行檢測(cè)。將芯片掃描儀對(duì)利用化學(xué)方法固定的蛋白偶聯(lián)獸藥與獸藥抗體結(jié)合后未與芯片上的蛋白偶聯(lián)結(jié)合的獸藥結(jié)合物進(jìn)行洗滌去除。再經(jīng)過(guò)熒光標(biāo)記二抗反映后再次洗滌的結(jié)果進(jìn)行掃描，這時(shí)便可以得到想要的結(jié)果。在掃描的結(jié)果中，熒光程度越高，則說(shuō)明獸藥的濃度越低。用這種方式檢測(cè)食品中的獸藥殘留，不僅準(zhǔn)確度高，而且更加快捷靈活。

3.6食品與健康研究

生物芯片技術(shù)對(duì)食品中微生物、獸藥殘留以及轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)都具有很大的幫助，保證了食品的安全，有利于促進(jìn)人們身體健康。同時(shí)，它所研究的營(yíng)養(yǎng)素和蛋白質(zhì)與基因的具體關(guān)系，可以對(duì)抗病體和預(yù)防機(jī)理提供相關(guān)的數(shù)據(jù)理論。比如，營(yíng)養(yǎng)與高血脂、高血糖和消化系統(tǒng)的分子水平的探索等。

結(jié)語(yǔ)

隨著人們生活水平的提高，對(duì)食品安全問(wèn)題的重視程度也越來(lái)越高，而生物芯片技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用，則極大的提高了食品的安全性，對(duì)有效的保證人們的身體健康具有促進(jìn)作用。同時(shí)，這種技術(shù)快捷、靈活、檢測(cè)時(shí)間短且檢測(cè)水平在不斷提高，并且在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，使食品安全得到了更大的保障。

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