PCR技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用

陳雙美

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種食品的消耗量呈不斷上升的趨勢(shì)，對(duì)食品質(zhì)量的要求不斷提升。在當(dāng)前食品的食用過(guò)程中，食品安全問(wèn)題變得越來(lái)越突出。為了進(jìn)一步提升食品檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率，可以將PCR技術(shù)有效應(yīng)用在各種食品工程當(dāng)中。為此，筆者在本文中對(duì)PCR技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，希望對(duì)促進(jìn)我國(guó)食品行業(yè)的發(fā)展起到有利的作用。

關(guān)鍵詞：PCR技術(shù)；食品工程；應(yīng)用

1. 前言

PCR技術(shù)又被稱(chēng)為聚合酶鏈反應(yīng)，其屬于一種DNA外擴(kuò)增長(zhǎng)技術(shù)，其反應(yīng)的針對(duì)性相對(duì)較強(qiáng)。該技術(shù)產(chǎn)生之后，在醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用不斷增加。當(dāng)前，PCR技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用得到了飛速的發(fā)展，并在轉(zhuǎn)基因工程應(yīng)用中取得了較大的成功。PCR技術(shù)是從美國(guó)發(fā)展起來(lái)的，其具有快速?gòu)?fù)制擴(kuò)增DNA專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)的能力，在食品檢測(cè)中的應(yīng)用不斷增加。

2. PCR技術(shù)的原理和特點(diǎn)

在PCR技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，其可以直接對(duì)特定的DNA進(jìn)行復(fù)制，因此又被稱(chēng)為基因外擴(kuò)法。在實(shí)際基因擴(kuò)增的過(guò)程中，需要以單鏈作為模板，并以人工合成的核糖核酸作為引物，在基因聚合酶的作用下，可以使其得到穩(wěn)定的擴(kuò)增。該技術(shù)的應(yīng)用原理是建立在堿基配對(duì)原理之上的，并通過(guò)引物的應(yīng)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)堿基的互補(bǔ)配對(duì)，這樣就產(chǎn)生了一條新的DNA單體，并在一定的環(huán)境溫度作用下，其就可以變成一條單鏈，可以直接通過(guò)PCR技術(shù)來(lái)進(jìn)行使用，從而形成新的DNA分子。通過(guò)反應(yīng)的反復(fù)進(jìn)行，就可以達(dá)到DNA擴(kuò)增的目的，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)任意DNA堿基的互補(bǔ)配對(duì)，具有較強(qiáng)的特異性，對(duì)外界的反應(yīng)也相對(duì)比較敏感。

3. PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)基因食品又被稱(chēng)為基因改性食品，其在實(shí)際制作的過(guò)程中使用了生物技術(shù)，可以直接將外源基因?qū)胫参矬w內(nèi)，從而有效改變生物的遺傳特性，使其成為表達(dá)多種產(chǎn)物的技術(shù)手段。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)制成的食品就是轉(zhuǎn)基因食品，可以在植物基因當(dāng)中植入殺蟲(chóng)、抗除草、抗旱等基因。然而，在該技術(shù)的使用過(guò)程中，基因能否有效表達(dá)出對(duì)人體的有害遺傳性狀或者物質(zhì)，是人們所非常擔(dān)心的事情。

PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品中的應(yīng)用。該技術(shù)在對(duì)食品外源基因或者蛋白質(zhì)的檢驗(yàn)過(guò)程中，也可以取得非常好的檢驗(yàn)效果。外源基因當(dāng)中的目的基因就是食品開(kāi)發(fā)研究中的重點(diǎn)。由于轉(zhuǎn)基因食物種類(lèi)不同，其導(dǎo)入的外源基因就會(huì)存在比較大的差別。因此，如果單純依靠檢驗(yàn)食物的基因來(lái)評(píng)價(jià)食品的安全程度，難度還相對(duì)比較高。因此，為了保證檢驗(yàn)的實(shí)際效果，就需要盡量使用相同的啟動(dòng)子和終止子，充分利用它們特異性強(qiáng)的特點(diǎn)，來(lái)讓檢驗(yàn)工作變得更加快捷和準(zhǔn)確。

4. PCR技術(shù)在微生物學(xué)中的應(yīng)用

在PCR技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)際是需要完成對(duì)微生物核苷酸的檢驗(yàn)。通過(guò)PCR技術(shù)的高溫變形和低溫退火，讓微生物大量復(fù)制倍增。在傳統(tǒng)開(kāi)展食品檢測(cè)工作的過(guò)程中，往往檢測(cè)步驟比較繁瑣，通常需要經(jīng)過(guò)培養(yǎng)、觀察、生理反應(yīng)、血清鑒定等過(guò)程，檢測(cè)方法應(yīng)用難度相對(duì)較高。然而，通過(guò)對(duì)PCR技術(shù)的應(yīng)用，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程只需要幾個(gè)小時(shí)就可以完成，并完成對(duì)細(xì)菌保守DNA的復(fù)制，并通過(guò)離心沉淀、濾膜和過(guò)濾等方法來(lái)獲得細(xì)菌，最后可以直接使用電脈沖法和特異性核酸探針來(lái)對(duì)其擴(kuò)增序列進(jìn)行檢測(cè)。

單核細(xì)胞多性李斯特氏菌的檢測(cè)。單核細(xì)胞多性李斯特氏菌是一種非常重要的人畜共患致病菌，其在進(jìn)入人體內(nèi)之后，容易引起人和動(dòng)物的腦膜炎、敗血癥，致病率非常高。這種細(xì)菌廣泛存在于動(dòng)物和水產(chǎn)品當(dāng)中，其可以通過(guò)食物鏈快速進(jìn)行傳播。在過(guò)去對(duì)這種細(xì)菌的檢測(cè)過(guò)程中，需要采用克隆的方法培養(yǎng)3-4周，才能得到檢測(cè)結(jié)果。為了有效做到該細(xì)菌的檢驗(yàn)工作，相關(guān)專(zhuān)家專(zhuān)門(mén)發(fā)明了針對(duì)該菌的PCR診斷方法，設(shè)計(jì)出有效的引物和探針序列，可以有效省去凝膠電泳在實(shí)際使用過(guò)程的繁瑣步驟，對(duì)環(huán)境的污染也相對(duì)較小。

腸毒素大腸桿菌的檢測(cè)。腸毒素大腸桿菌是一種嗜熱、嗜酸、好氧的細(xì)菌，其可以直接從濃縮蘋(píng)果汁當(dāng)中得到，該細(xì)菌的活性相對(duì)較強(qiáng)，能夠有效經(jīng)受巴氏殺菌而存活下來(lái)，對(duì)濃縮蘋(píng)果汁的品質(zhì)有著非常直接的影響，很多國(guó)際上嚴(yán)重的果汁敗壞事件都是這些細(xì)菌所導(dǎo)致的。為了避免這些細(xì)菌對(duì)果汁的品質(zhì)造成影響，國(guó)際上規(guī)定每10千克蘋(píng)果濃縮汁當(dāng)中的耐熱細(xì)菌應(yīng)該小于1，耐熱菌指標(biāo)已經(jīng)成為限制我國(guó)濃縮蘋(píng)果汁出口的重要障礙。在當(dāng)前對(duì)該細(xì)菌的檢測(cè)過(guò)程中，通常會(huì)使用常規(guī)檢測(cè)法，其檢測(cè)耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，通常需要5-6天才能出檢測(cè)結(jié)果。由于檢測(cè)結(jié)果的滯后性比較強(qiáng)，不能在指導(dǎo)生產(chǎn)的過(guò)程中，充分發(fā)揮自身的作用。通過(guò)對(duì)PCR技術(shù)的應(yīng)用，可以讓微量的核酸在數(shù)小時(shí)之內(nèi)擴(kuò)增數(shù)百萬(wàn)倍，只要能夠合理對(duì)引物進(jìn)行選擇，就可以特異性地大量擴(kuò)增到某一特定DNA片段的檢測(cè)水平。該技術(shù)通過(guò)特異性擴(kuò)增耐熱菌的基因片段，能夠有效達(dá)到對(duì)細(xì)菌快速檢測(cè)的目的。

5. 該技術(shù)應(yīng)用存在問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展展望

在該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，可以快速特異地?cái)U(kuò)增到任何期望的DNA片段，因而在食品安全檢測(cè)當(dāng)中，具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。但在該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也存在著不少的問(wèn)題，如果存在少量外源性的DNA，就有可能會(huì)造成假陽(yáng)性問(wèn)題的出現(xiàn)。此外，如果實(shí)驗(yàn)室條件不達(dá)標(biāo)，也容易導(dǎo)致導(dǎo)物出現(xiàn)比較嚴(yán)重的突變問(wèn)題，如果對(duì)引物設(shè)計(jì)和靶序列選擇不當(dāng)，就容易導(dǎo)致靈敏度低和特異性低等問(wèn)題的發(fā)生。盡管該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，還存在著不少的問(wèn)題，但相信隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，技術(shù)會(huì)越來(lái)越完善。

結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，對(duì)食品安全問(wèn)題越來(lái)越重視，相關(guān)食品檢測(cè)技術(shù)研發(fā)的投入不斷增加，并取得了非常明顯的效果。為了更進(jìn)一步做好該技術(shù)的應(yīng)用，還需要在該技術(shù)的研發(fā)上投入更大的力氣，認(rèn)真做好技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化工作，持續(xù)提升技術(shù)的應(yīng)用效果。