分子生物學(xué)方法在食品微生物檢測中的應(yīng)用

楊碧曉

【摘 要】隨著食品安全問題日益突出，傳統(tǒng)檢驗方法耗時長，檢出率低，所以及時、準(zhǔn)確地檢測出食品中病原微生物是其安全檢測的重要內(nèi)容， 隨著分子生物學(xué)快速發(fā)展，其特異性和靈敏性備受矚目。我們主要介紹基因探針檢測法、PCR檢測法和基因芯片檢測法的原理、開發(fā)及其在食品微生物檢測中的應(yīng)用。雖然這些方法具有快速、高效的優(yōu)勢，但存在檢測成本高，假陽性等問題，因此開發(fā)靈敏，快速簡易的食品病原微生物檢測方法，對食品安全檢測技術(shù)發(fā)展將有很大推動作用。

【關(guān)鍵詞】分子生物學(xué)方法；食品微生物檢測

一、前言

隨著食品安全問題的日益突出，國家對其愈發(fā)重視，它關(guān)系到人們生命健康，傳統(tǒng)細(xì)菌檢驗方法雖靈敏度高，費用低，但步驟繁多，通常需要幾天時間才獲得結(jié)果，有時難以檢測生長緩慢、營養(yǎng)苛求菌以及新的病原微生物。此外培養(yǎng)基制備、細(xì)菌培養(yǎng)、菌落計數(shù)和生化指標(biāo)的檢測都增加了實驗室工作量。無論是食品加工業(yè)還是相關(guān)檢測部門都迫切需要快速的食源性致病菌檢測方法。傳統(tǒng)檢測技術(shù)已不能滿足食品安全問題，對DNA的直接檢測可以使結(jié)果更準(zhǔn)確、科學(xué)。

二、分子生物學(xué)概述與在食品微生物檢測中應(yīng)用的必要性

（一）概述

1.分子生物學(xué)概念

分子生物學(xué)是從分子水平上來研究生命現(xiàn)象的一種物質(zhì)性基礎(chǔ)學(xué)科，是通過研究細(xì)胞成分的物理、化學(xué)性質(zhì)以及這些變化所引發(fā)的生命現(xiàn)象。在工作過程中，是通過研究生命發(fā)展過程來表達(dá)出生命現(xiàn)象本質(zhì)的一種現(xiàn)代化學(xué)科。

2.分子生物學(xué)的應(yīng)用意義

在分析當(dāng)前社會發(fā)展實踐時，分子生物學(xué)的應(yīng)用已有效解決了當(dāng)今社會發(fā)展面臨的許多全球性問題。通過了解酶催化的原理和反應(yīng)，已經(jīng)設(shè)計出各種新型催化劑用于化學(xué)工業(yè)，也為其發(fā)展帶來新的變化和革命。同時，在今天的食品安全工作中，其應(yīng)用對優(yōu)化食品微生物檢測技術(shù)，提高食品安全性，為食品加工業(yè)和人類生命安全發(fā)展提供高質(zhì)量保證具有重要意義。

（二）意義

食品安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定食品不能添加對人體健康有害的物質(zhì)。食品安全性與社會和人類健康的穩(wěn)定發(fā)展有關(guān)，它是一個全球性問題。人體健康主要歸功于食物。近年來，中國發(fā)生了一系列食品安全事件，造成消費者恐慌，食品安全問題日益受到重視。微生物污染作為嚴(yán)重的食物污染問題可能會導(dǎo)致食物變質(zhì)和食物中毒。因此，為了避免，應(yīng)采用科學(xué)合理高效的方法檢測，確保食品安全。在當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展中，傳統(tǒng)的病原微生物檢測方法由于步驟繁多，工作效率低，無法滿足食品安全要求。因此，檢測工作逐漸選擇采用更加精確的技術(shù)手段進(jìn)行控制，并選擇科學(xué)的測試方法。分子生物學(xué)在這個社會背景下引起人們關(guān)注，并逐漸在各領(lǐng)域得到應(yīng)用。其方法與傳統(tǒng)檢測方法相比具有較好的優(yōu)勢，大大提高了食品微生物檢測水平，更及時發(fā)現(xiàn)食品中存在的安全問題，有效保障人民群眾生命健康。

三、分子生物學(xué)在食品微生物檢測中的技術(shù)

（一）核酸分子雜交方法

這種方法也被稱為基因探針技術(shù)，為DNA分析奠定了良好的基礎(chǔ)，并在相關(guān)領(lǐng)域得到了認(rèn)可。核酸分子雜交方法利用堿基配對原則來退火適當(dāng)數(shù)量的核酸單鏈以形成雙鏈。因為任何病原體都具有特定的核酸片段，通過分離和標(biāo)記這些核酸片段制成的探針與待測樣品進(jìn)行雜交。如果樣本中存在特定病原體，則探針和核酸序列結(jié)合。標(biāo)記物通過特殊的方法來確定病原體的特異性。核酸分子雜交方法可以準(zhǔn)確檢測病原微生物，而不會干擾非致病微生物。該方法靈活并且具有非常廣泛的應(yīng)用。在我國目前的社會發(fā)展中，受到食品安全管理部門的青睞，在中國食品工業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

在目前的食品微生物檢驗工作中，可以說這是一種應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)，它可以應(yīng)用于檢測特定的RNA和基因序列，是一種非常有效的工具。該技術(shù)對于檢查特定致病微生物具有重要意義。以美國為例，該技術(shù)在食品檢驗中的應(yīng)用已有很長一段時間，但其優(yōu)勢仍存在一些不足之處。例如，它含有大量的放射性。同位素會對人體造成很大的不利影響，處理反應(yīng)廢物也很困難，需要非常復(fù)雜的步驟，反應(yīng)產(chǎn)生的廢物更難處理。

（二）PCR技術(shù)

PCR技術(shù)通過變性和復(fù)性的原理在體外使用DNA聚合酶，通過引物和脫氧核糖核苷酸在數(shù)小時內(nèi)的作用擴增模板。該技術(shù)可以選擇性擴增DNA序列。因此，PCR技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。它在食源性致病微生物的檢測中也起著重要作用。一般食品微生物檢測主要分為四個環(huán)節(jié)，即增菌，分離培養(yǎng)，生化實驗和血清學(xué)鑒定。通常需要4天才能產(chǎn)生結(jié)果。傳統(tǒng)方法缺乏靈敏度和特異性，測試結(jié)果不能有效指導(dǎo)生產(chǎn)。隨著PCR技術(shù)的出現(xiàn)，食品衛(wèi)生檢驗迎來了良好的發(fā)展前景，能夠快速，準(zhǔn)確地檢測食品中的病原微生物。目前，分子生物學(xué)技術(shù)也在不斷完善，各種PCR方法已應(yīng)用于食品病原微生物的檢測，縮短了檢測周期，提高了檢測的靈敏度。在常規(guī)PCR技術(shù)檢測中，由于PCR循環(huán)次數(shù)，酶質(zhì)量和模板制備的影響，PCR技術(shù)可能在檢測時受到許多因素的影響，導(dǎo)致檢測結(jié)果的偏差。因此，我們必須在檢測過程中處理相關(guān)影響因素以防止出現(xiàn)錯誤。

（三）基因芯片技術(shù)

基因芯片技術(shù)是利用顯微印刷等技術(shù)手段，將核酸探針固定在載體表面，與標(biāo)記樣本雜交檢測雜交信號，從而提高檢測速度和準(zhǔn)確性?；蛐酒夹g(shù)使用基于樣本中芯片探針和靶基因片段的特定核酸雜交。具體步驟如下。首先，將多種基因寡核苷酸置于芯片的表面上以處理微生物，然后提取和擴增核酸，并使用熒光素制備各種標(biāo)記以使它們在芯片上形成寡核苷酸。雜交酸性位點，使用掃描儀檢測樣品中特定微生物的存在或不存在并分析熒光分布模式。核酸雜交與基因芯片原理基本一致，但基因芯片也需要根據(jù)檢測需要設(shè)計探針固化，只需要一次雜交即可檢測多個靶基因信息，快速，準(zhǔn)確，準(zhǔn)確度和靈敏度高，是鑒別有害微生物的重要手段。

（四）質(zhì)粒DNA圖譜分型技術(shù)

質(zhì)粒DNA分析技術(shù)首先在應(yīng)用過程中用作分析分型管理和控制技術(shù)，通過事先提取質(zhì)粒DNA并在測試前通過瓊脂糖凝膠測試病原微生物的流行病學(xué)。膠分離的DNA由于不同菌株所含質(zhì)粒DNA的序列號和大小不同，有必要事先通過質(zhì)粒圖預(yù)先分離不同的突變，以確保分型技術(shù)合理的應(yīng)用。通過質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶消化可以增強質(zhì)粒譜重現(xiàn)性和分辨力。

四、結(jié)束語

隨著社會、國家對食品安全關(guān)注不斷提高，對食品病原菌檢測要求也越來越高。準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟的檢測方法是其檢測發(fā)展方向。檢測手段不斷進(jìn)步，分子生物學(xué)方法在食品微生物檢測中起到越來越重要的作用，通過DNA、基因芯片等技術(shù)可以有效檢測食品所含物質(zhì)。

雖然這些方法具有快速、高效的優(yōu)勢，但存在檢測成本高，假陽性，操作困難，需檢測人員具有相當(dāng)?shù)姆肿由飳W(xué)背景知識等問題，有些技術(shù)大多處于實驗室階段，不能廣泛應(yīng)用，僅能作為輔助手段。因此開發(fā)靈敏、快速、簡易的食品病原微生物檢測方法，對食品安全檢測技術(shù)發(fā)展將有很大推動作用。

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