生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用分析

◎ 魏興昀

（陽(yáng)高縣綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山西 大同 038100）

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)食品的質(zhì)量需求也在逐步提高，為了讓人們吃上更多健康的、高質(zhì)量的食品，國(guó)家對(duì)食品安全的檢測(cè)也越來(lái)越重視。目前我國(guó)對(duì)于食品安全檢測(cè)的技術(shù)主要還是以傳統(tǒng)的物理檢測(cè)、化學(xué)檢測(cè)和儀器檢測(cè)為主，然而在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，許多傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法已經(jīng)逐漸跟不上時(shí)代發(fā)展的需求，食品研究學(xué)者們逐漸研發(fā)出了許多以生物技術(shù)為主的檢測(cè)方法。

1 生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)及種類

1.1 生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)

（1）操作簡(jiǎn)單快捷。生物技術(shù)當(dāng)中的免疫分析技術(shù)在進(jìn)行食品安全檢測(cè)時(shí)具有簡(jiǎn)單快速、可定性、定量使用的優(yōu)點(diǎn)，一般用于對(duì)食品檢測(cè)當(dāng)中的初次篩選環(huán)節(jié)。生物技術(shù)能夠靈敏地檢測(cè)出食品當(dāng)中的農(nóng)藥殘留物、有害物質(zhì)以及真菌毒素等。

（2）應(yīng)用范圍廣。生物技術(shù)在當(dāng)前的食品安全檢測(cè)當(dāng)中具有應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，隨著食品安全檢測(cè)各類技術(shù)的發(fā)展，生物技術(shù)也在不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段市場(chǎng)當(dāng)中用于檢測(cè)食品安全的生物傳感器越來(lái)越微型化、智能化，大大提升了食品安全檢測(cè)工作的效率。

（3）技術(shù)更新速度快。生物技術(shù)應(yīng)用于食品安全檢測(cè)中正處于成長(zhǎng)期，在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中誕生了許多新興技術(shù)，如生物芯片技術(shù)、基因探針技術(shù)等，我國(guó)科學(xué)家在實(shí)踐的過(guò)程中吸取別國(guó)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)與國(guó)外企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作，研發(fā)出了許多適合我國(guó)國(guó)情的生物技術(shù)，為食品安全檢測(cè)行業(yè)注入了新鮮活力。

（4）選擇多樣性。相較于傳統(tǒng)的食品安全檢測(cè)技術(shù)，現(xiàn)階段的生物技術(shù)能夠根據(jù)不同的食品以及食品的物質(zhì)成分選擇不同的檢測(cè)技術(shù)。例如，基因探針技術(shù)具有靈敏度高且檢測(cè)周期短的特點(diǎn)，非常適用于食品微生物的檢測(cè)，食品免疫技術(shù)能靈敏地檢測(cè)食品當(dāng)中所含的蛋白質(zhì)成分，非常適用于豆類、奶類食品的檢測(cè)。

（5）技術(shù)優(yōu)點(diǎn)融合性。現(xiàn)階段的生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)當(dāng)中不僅能夠單一使用，還能根據(jù)不同技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合使用。例如傳統(tǒng)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術(shù)存在檢測(cè)成本較高，不適合一些生產(chǎn)成本較低的食品，且其檢測(cè)的結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性偏差，現(xiàn)階段通過(guò)將該技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并與其他生物技術(shù)相結(jié)合大大降低了成本。

1.2 食品安全檢測(cè)中的生物技術(shù)種類

1.2.1 分子雜交技術(shù)

分子雜交技術(shù)是食品安全檢測(cè)中生物技術(shù)的代表，其中基因檢測(cè)技術(shù)是分子雜交技術(shù)的核心，因此分子雜交技術(shù)也被稱為DNA探針技術(shù)。由于食品當(dāng)中的基因具有可變性和復(fù)雜性，分子雜交技術(shù)普遍應(yīng)用于對(duì)食品當(dāng)中各種菌類生物的檢測(cè)上，且分子雜交技術(shù)從食品基因出發(fā)更加精準(zhǔn)科學(xué)。但分子雜交技術(shù)也存在不足之處，在檢測(cè)過(guò)程中效率較低，一般用來(lái)檢測(cè)肉質(zhì)產(chǎn)品的安全性，例如K.P.Snipes等在1990年提出的REA及Southern印跡法可將分離自火雞的多殺性巴氏桿菌的疫苗株（M9）和致病株相鑒別，這也阻礙了其在日常食品安全檢測(cè)當(dāng)中的應(yīng)用[1]。

1.2.2 免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)

免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)的原理是通過(guò)抗體和抗原結(jié)合所產(chǎn)生的反應(yīng)來(lái)辨別食品安全性，該技術(shù)檢測(cè)效率高，且在檢測(cè)過(guò)程中具有較強(qiáng)的特異性，能夠靈敏地檢測(cè)食品蛋白質(zhì)，主要包括免疫沉淀反應(yīng)、免疫標(biāo)記技術(shù)、免疫凝集試驗(yàn)技術(shù)。目前，研究者結(jié)合酶聯(lián)免疫法與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法開(kāi)發(fā)出了放射免疫測(cè)定技術(shù)和熒光免疫測(cè)定技術(shù)或者幾種方法結(jié)合的新型檢測(cè)方法。例如，PCR-ELISA技術(shù)就是把酶聯(lián)免疫技術(shù)和PCR技術(shù)結(jié)合起來(lái)用于大腸桿菌的檢測(cè)，通過(guò)用酶標(biāo)記特異抗體，根據(jù)酶的催化性作用和檢測(cè)當(dāng)中的特異性反應(yīng)以及底物顯色度辨別大腸桿菌的含量。在這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用中，由于酶催化效率高，能夠放大反應(yīng)的效果并保證結(jié)果的科學(xué)性和穩(wěn)定性。

1.2.3 生物芯片技術(shù)

生物芯片技術(shù)具有數(shù)據(jù)處理量大、檢測(cè)速度快、實(shí)用性高等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)通過(guò)微量點(diǎn)樣將生物當(dāng)中的大分子有秩序地固定于支持物上使其排列成二維分子，然后將這些序列分子與之前的特定分子混合并進(jìn)行激光掃描，繼而得出這些分子所產(chǎn)生的特定信號(hào)并進(jìn)行快速檢測(cè)，最終得到目標(biāo)分子在所檢測(cè)食品當(dāng)中的占比率。生物芯片技術(shù)除了能對(duì)食品安全進(jìn)行檢測(cè)之外還能對(duì)食品當(dāng)中所含的營(yíng)養(yǎng)物高低進(jìn)行檢測(cè)，因此現(xiàn)階段這項(xiàng)技術(shù)也在食品質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。然而生物芯片技術(shù)成本較高，因此在食品安全檢測(cè)當(dāng)中應(yīng)用廣泛度不足。

2 生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的具體應(yīng)用

2.1 對(duì)于食品原料的檢測(cè)

隨著基因組測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，許多動(dòng)植物當(dāng)中病原微生物的基因密碼被破解，在食品安全檢測(cè)的過(guò)程中利用已經(jīng)公布的基因表達(dá)序列標(biāo)簽制作成植物檢疫芯片能夠?qū)?dòng)植物當(dāng)中所包含的病害進(jìn)行快速診斷。目前美國(guó)的GeneTrak公司已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)了許多檢測(cè)系統(tǒng)，這些檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)Υ嬖诨騿?wèn)題的食品原料進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)基因芯片能夠?qū)ふ业礁弋a(chǎn)的、抗病蟲(chóng)能力高的高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物，還可以了解到動(dòng)植物當(dāng)中各種基因的功能以及外界因素對(duì)作物的影響，并基于此種植出更多基因缺陷較少、病原體較少的作物用于食品生產(chǎn)，從源頭上大大降低了食品的不安全性。

2.2 檢測(cè)食品當(dāng)中的農(nóng)藥殘留

生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)中最主要的具體應(yīng)用就是對(duì)于食品中農(nóng)藥殘留物的檢測(cè)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，農(nóng)藥的使用可以有效減少雜草的產(chǎn)生和病蟲(chóng)害，因此在蔬菜水果種植過(guò)程中噴灑農(nóng)藥是必然手段。然而農(nóng)藥本身是含有劇毒的，如果農(nóng)民在種植蔬菜水果的過(guò)程中大量使用農(nóng)藥，則會(huì)使過(guò)多農(nóng)藥殘留在食品當(dāng)中進(jìn)而對(duì)人們的身體健康造成巨大的危害。因此，利用生物技術(shù)對(duì)農(nóng)藥殘留量進(jìn)行檢測(cè)至關(guān)重要，而現(xiàn)階段生物傳感技術(shù)和生物酶檢測(cè)在農(nóng)藥殘留量檢測(cè)過(guò)程中是應(yīng)用廣泛和使用效果較佳的技術(shù)。

2.3 食物當(dāng)中的致病菌檢測(cè)

生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用還包括對(duì)食物當(dāng)中致病菌的檢測(cè)。研究者們用光學(xué)免疫傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)鼠傷寒沙門氏菌的快速檢測(cè)，他們通過(guò)用包有抗沙門氏菌的磁性微珠與抗原體結(jié)合分離出待檢測(cè)溶液當(dāng)中的沙門氏菌，而后通過(guò)人工堿性磷酸酯酶作標(biāo)記的二抗形成檢測(cè)結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)對(duì)硝基苯酚的吸光度來(lái)測(cè)量沙門氏菌的總數(shù)[2]。相關(guān)研究人員在2003年研究了一種電位交互式生物傳感器，這種傳感器能夠通過(guò)大腸桿菌脈酶作用而產(chǎn)生的NEl所引起的P值的變化來(lái)檢驗(yàn)食物當(dāng)中所含的大腸桿菌數(shù)量。此外還有學(xué)者研究出了一種快速測(cè)量乳制品當(dāng)中細(xì)菌含量以及對(duì)大腸桿菌、啤酒酵母、霍亂弧菌及卡介菌苗進(jìn)行測(cè)量的電化學(xué)生物傳感器，能夠有效識(shí)別食物當(dāng)中的致病菌[3]。

2.4 食品當(dāng)中生物毒素的檢測(cè)

在食品生產(chǎn)的過(guò)程中，許多商家為了讓食品更具吸引力，會(huì)添加各種各樣的食品添加劑，這些添加劑一旦過(guò)量就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)人體有害的生物毒素，因此利用生物技術(shù)對(duì)食物當(dāng)中的生物毒素進(jìn)行檢測(cè)是必不可少的。有研究人員利用瞬逝波生物傳感器對(duì)食品當(dāng)中包含的葡萄球菌腸毒素進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中毒素先與傳感器上的“一抗”相結(jié)合，再與人工捕捉的“二抗”混合起來(lái)，能夠在少量或者干擾量較小的條件下準(zhǔn)確檢測(cè)出食品當(dāng)中的生物毒素，因此被普遍應(yīng)用于熱狗、薯?xiàng)l、牛奶和蘑菇制品等復(fù)雜的食品安全檢測(cè)當(dāng)中。此外，相關(guān)研究人員還研究了用來(lái)檢測(cè)食品當(dāng)中葡萄球菌腸毒素的生物分子交感分析質(zhì)譜法（Biomolecular Interaction Analysis-Mass Spectrum，BIA-MS），這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)SPR檢測(cè)毒素與傳感器表面的抗體結(jié)合，而后用基質(zhì)輔助激光對(duì)特定的毒素成分進(jìn)行檢測(cè)?，F(xiàn)階段常用的一種免疫熒光生物傳感器能夠?qū)κ称樊?dāng)中最強(qiáng)致癌物黃曲霉素進(jìn)行檢測(cè)，該技術(shù)常常被用于蛋糕、面包、肉質(zhì)熟食等食品安全度的檢測(cè)當(dāng)中[4]。

2.5 對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展造就了許多轉(zhuǎn)基因食品，這些食品主要來(lái)源于在農(nóng)作物種植初期對(duì)基因進(jìn)行改變，為了提高產(chǎn)量、增強(qiáng)農(nóng)作物的品質(zhì)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)也在人們生產(chǎn)生活中備受關(guān)注。但轉(zhuǎn)基因食品自身的不穩(wěn)定也備受媒體和食品領(lǐng)域的關(guān)注。由于轉(zhuǎn)基因植物所導(dǎo)入的基因并非原本的植物所有，很可能摻雜了不同科目、不同種屬的其他基因，這些其他基因當(dāng)中可能存在的變異細(xì)菌和病毒、食物的毒性或者過(guò)敏性、基因過(guò)程中所選擇的抗生素性標(biāo)記在進(jìn)入人體之后是否會(huì)產(chǎn)生耐藥的病菌等都需要進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。因此現(xiàn)階段生物技術(shù)在食品安全檢測(cè)當(dāng)中對(duì)于轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)也發(fā)揮著重要作用，應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)的生物技術(shù)主要有巢式定性PCR法、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定法（Polymerase Chain Reaction-Enzyme Linked Immunosorbent Assay，PCR-ELISA）、mRNA差異顯示法、微衛(wèi)星分子標(biāo)記法和同工酶分析法等[5]。

3 生物檢測(cè)技術(shù)在食品安全檢驗(yàn)中的發(fā)展趨勢(shì)

（1）更加高效。目前市場(chǎng)上的食品越來(lái)越多樣化，食品安全檢測(cè)技術(shù)也需要基于這一趨勢(shì)更加快速的發(fā)展，研究出更多新的生物檢測(cè)技術(shù)，使食品安全檢測(cè)更加高效、更加快速。此外，對(duì)于現(xiàn)有的生物技術(shù)也需要在各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中進(jìn)行反應(yīng)物、檢測(cè)配方的優(yōu)化，不斷提高生物技術(shù)的檢測(cè)速度，更好地滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)食品安全檢測(cè)的實(shí)際需求。

（2）更加多元化。生物技術(shù)應(yīng)用到食品安全檢測(cè)領(lǐng)域當(dāng)中能夠更加安全、更加精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)對(duì)食品當(dāng)中有害物質(zhì)、致病菌、農(nóng)藥殘留等的檢測(cè)，因此食品安全檢測(cè)市場(chǎng)需要更加多樣的生物技術(shù)應(yīng)用到食品檢驗(yàn)工作當(dāng)中。隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高，當(dāng)前環(huán)境污染的問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境的污染同樣也嚴(yán)重威脅到了食品的安全，傳統(tǒng)的一些單一食品安全檢測(cè)生物技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足檢驗(yàn)需求。因此研發(fā)者們應(yīng)根據(jù)現(xiàn)階段食品當(dāng)中新的有害成分研發(fā)出更多有效識(shí)別污染物的生物檢測(cè)技術(shù)，這也是未來(lái)食品安全檢測(cè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

（3）更加靈敏。在食品中的成分越來(lái)越復(fù)雜的大背景下，生物技術(shù)在未來(lái)勢(shì)必要發(fā)展的越來(lái)越靈敏?？茖W(xué)技術(shù)的不斷提升為生物技術(shù)的提升與更新?lián)Q代打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，我國(guó)食品安全檢驗(yàn)工作的質(zhì)量也在逐步提高。然而現(xiàn)階段食品領(lǐng)域還面臨著農(nóng)藥殘留較高的問(wèn)題，為了保證食品安全性，進(jìn)一步提升生物技術(shù)的檢測(cè)靈敏度，更加精準(zhǔn)、快速地檢測(cè)出食品當(dāng)中的農(nóng)藥殘留量與農(nóng)藥殘留種類是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，食品安全是保證人們高質(zhì)量生活的前提，因此對(duì)食品安全檢測(cè)技術(shù)提出高標(biāo)準(zhǔn)的要求是非常必要的。由于生物技術(shù)具有成本低、靈敏性高的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為了我國(guó)食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的重點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)，但是生物技術(shù)也存在著研究過(guò)程復(fù)雜、學(xué)科涉及面較廣、部分技術(shù)成本較高等問(wèn)題。因此相關(guān)人員需要根據(jù)不同技術(shù)的特點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行研究，通過(guò)各種技術(shù)的結(jié)合提高其應(yīng)用效率，使其在食品安全檢測(cè)中充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)，從而提升檢測(cè)效率、確保食品的安全，讓人們的健康得到保障。