不同食品加工工藝對DNA提取和品質(zhì)的影響

章少坤

摘要 基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)的食品溯源和轉(zhuǎn)基因原材料檢測，取決于DNA模板量和品質(zhì)。而在食品加工過程中，溫度、pH值、發(fā)酵、機(jī)械力作用等都會導(dǎo)致原材料DNA降解，為后續(xù)食品溯源、摻偽檢測和轉(zhuǎn)基因原料檢測帶來挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，雖然加工過程會導(dǎo)致DNA降解，但加工食品DNA提取后進(jìn)行PCR擴(kuò)增仍可實(shí)現(xiàn)。本文總結(jié)食品加工過程中的溫度、pH值、發(fā)酵、機(jī)械力作用等對DNA的影響，以期為加工食品溯源、摻偽檢測和轉(zhuǎn)基因原料檢測提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：食品加工;DNA 降解;聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和大量應(yīng)用，以PCR技術(shù)為基礎(chǔ)的食品溯源檢測、摻偽檢測和GMO成分分析快速發(fā)展，但食品加工過程中的多種因素會對原材料DNA造成巨大影響，導(dǎo)致DNA一級結(jié)構(gòu)被破壞，使DNA水解、氧化或脫氨基，影響PCR的定性或定量檢測，造成檢測結(jié)果不穩(wěn)定或失敗。同時(shí)，加工食品的DNA提取方法也會影響檢測結(jié)果。如何最大限度地獲得加工食品中的原料DNA，去除多糖、多酚、蛋白質(zhì)等對后續(xù)PCR過程的影響或抑制，也成為食品安全分子檢測的重要考慮因素。

本文總結(jié)了近年來國內(nèi)外針對加工食品的DNA提取、檢測及檢測方法，并進(jìn)行簡要分析，以期為我國食品安全檢測、食品溯源和GMO成分分析的進(jìn)一步發(fā)展提供理論參考。

1 加工食品DNA 提取影響因素

進(jìn)行加工食品檢測的第一步是提取DNA。DNA的品質(zhì)（數(shù)量、純度）決定后續(xù)檢測效果。對于單一原料食品，如豆腐、玉米片等，可以認(rèn)為原料同一，則提取難度降低。但對于復(fù)合原料食品，如餅干、披薩等，原料的復(fù)雜性會導(dǎo)致DNA提取難度上升。在這類食品的處理過程中，就需要確定主要檢測原料，并制訂相應(yīng)提取方案。

一般情況下，加工食品的植物性原材料DNA提取利用CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）方法進(jìn)行，該方法具有去除植物性多糖P-I和成本低廉的優(yōu)勢。另外，也有利用磁珠富集的方式進(jìn)行DNA提取，產(chǎn)物直接進(jìn)行PCR擴(kuò)增11。但由于食品加工過程的許多因素都可以造成DNA降解，導(dǎo)致DNA純度或濃度下降，因而在提取過程中通?？紤]這2個(gè)因素的折中方案。總結(jié)了前人進(jìn)行食品 DNA 提取中的優(yōu)化方案，這些方案通過凝膠成像、UV分光光度計(jì)、熒光檢測、傳統(tǒng)PCR、巢式PCR或RT-PCR等方法進(jìn)行驗(yàn)證，獲得最優(yōu)結(jié)果。

食品中存在許多化學(xué)成分，這些化學(xué)成分會影響DNA的提取。如各種殺菌劑加工過程中物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的改變，使DNA附著在非溶解性物質(zhì)上，降低DNA的抽提效果;氧化劑或酶水解縮短DNA長度24。加工過程中的一些處理，如加熱、冷凍等，也會降低DNA片段長度，從而改變DNA提取效率。

2 DNA的數(shù)量、純度與PCR的關(guān)系

DNA的數(shù)量與純度決定PCR擴(kuò)增效率。一般通過檢測DNA片段長度或平均分子量來判斷所提DNA的質(zhì)量，而DNA的質(zhì)量與所檢材料種類、加工過程和DNA提取方法相關(guān)。在轉(zhuǎn)基因食品檢測中，通過 PCR擴(kuò)增目標(biāo)片段（外源基因片段）分析是否為轉(zhuǎn)基因加工食品12%。

食品基質(zhì)中存在的大量化學(xué)物質(zhì)對于DNA純度有嚴(yán)重影響。DNA提取過程的選擇和優(yōu)化，可以消除潛在干擾和反應(yīng)抑制物，使基于DNA 基礎(chǔ)的檢測技術(shù)獲得成功。首先，原料自身包含的蛋白質(zhì)、多糖、脂類或多酚可能引起DNA污染;其次，提取DNA時(shí)所用的CTAB、EDTA、酚類、氯仿、SDS、乙醇、異丙醇等，都會干擾Taq酶活性，從而抑制PCR反應(yīng);再次，緩沖液中包含的鹽類、糖類以及其他化合物也會不同程度地降低PCR反應(yīng)效率B5-37。因此，在進(jìn)行加工食品PCR擴(kuò)增時(shí)，往往需要稀釋DNA提取液，通過降低干擾物的濃度來提高PCR反應(yīng)效率。通過分光光度計(jì)進(jìn)行DNA純度檢測，確定在230、260、280 nm處的吸光。加工食品中往往包含多種原材料，并且經(jīng)過多重工序。由于原材料的特性不同，就會影響DNA的提取效率。對于不同食品，往往無法適用一種或幾種通用的提取方法，需要根據(jù)不同材料優(yōu)化不同提取過程。

結(jié)論

食品加工過程中的許多過程都會影響 DNA 的各級結(jié)構(gòu)。其中高溫和酸度是破壞 DNA 結(jié)構(gòu)的最主要因素。隨著PCR技術(shù)的不斷發(fā)展，利用各種變異型的PCR技術(shù)（如熒光定量PCR、巢式PCR技術(shù)等），使被降解為小分子的DNA片段檢測成為可能。但為了提高檢測的成功率和靈敏性，目標(biāo)片段的選擇成為關(guān)鍵因素。

由于人們對食品安全的關(guān)注度越來越高，食品摻偽、溯源和GMO檢測成為食品安全檢測的重要發(fā)展方向，利用分子生物學(xué)手段進(jìn)行原料檢測，使食品安全檢測更加快速、準(zhǔn)確。但由于食品加工過程中的各種過程會對原材料DNA分子造成破壞。因此，了解各種加工過程對 DNA的影響，尤其是常見的、重要的加工過程，對于不同食品原料的影響，在產(chǎn)品溯源和GMO檢測時(shí)顯得非常關(guān)鍵。

未來，在食品原材料的分子檢測中，最應(yīng)關(guān)注的是小目標(biāo)片段的篩選以及針對不同食品建立特異性強(qiáng)的目標(biāo)片段及對應(yīng)引物體系，檢測確定在加工過程中各食品原材料的更穩(wěn)定基因，同時(shí)結(jié)合近年來發(fā)展起來的蛋白組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和核酸適配體等技術(shù)，為食品安全檢測提供更加便捷、準(zhǔn)確的方法革新。

參考文獻(xiàn)

[1]MEYER R.Development and application of DNA analytical methods for the detection of GMOs in food[J].Food Control，1999，10（6）：319-399.

[2] KHARAZMI M，BAUER T，HAMMES W P，et al.Effect of food proces- sing on the fate of DNA with regard to degradation and transformation capability in Baciltus subtilisJJ，Syst Appl Microbiol，2003，26（4）：495-501