食品檢驗(yàn)中生物技術(shù)的應(yīng)用

孫妤婕

（武漢科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，湖北武漢 430081）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)食品行業(yè)也發(fā)展迅速，但是食品質(zhì)量發(fā)展現(xiàn)狀并不樂(lè)觀，因食品問(wèn)題引起的不良事件越來(lái)越多，因此食品安全如今成為全民關(guān)注的焦點(diǎn)之一。為保證食品的安全和質(zhì)量，大量的生物技術(shù)被運(yùn)用到食品檢驗(yàn)中，有效檢測(cè)食品安全，為食品安全提供技術(shù)上的支持。

1 食品檢驗(yàn)的對(duì)象

食品檢驗(yàn)主要用于對(duì)人體有害物質(zhì)的檢驗(yàn)，主要有以下幾類[1]：

1.1 治病菌和有害微生物的檢驗(yàn)

包括大腸桿菌、葡萄球菌和沙門(mén)氏菌等，當(dāng)它們的含量達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)引起人體的細(xì)菌感染，導(dǎo)致疾病的發(fā)生和傳播。

1.2 生物毒素類物質(zhì)的檢驗(yàn)

常見(jiàn)的有黃曲霉素和肉毒素。

1.3 藥物殘留和化肥殘留物的檢驗(yàn)

主要包括農(nóng)藥殘留物、獸藥殘留物及化肥殘留物等，其含量必須控制在安全范圍內(nèi)。

1.4 重金屬離子的檢驗(yàn)

土壤、水系中的重金屬離子可能會(huì)導(dǎo)致食品重金屬含量超標(biāo)，導(dǎo)致人體中毒和器官衰竭，甚至危及生命。

1.5 轉(zhuǎn)基因成分的檢驗(yàn)

由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性有待進(jìn)一步驗(yàn)證，人們對(duì)于食品中轉(zhuǎn)基因成分的檢驗(yàn)也愈加關(guān)注。

2 食品檢驗(yàn)的過(guò)程

實(shí)際操作中，可將食品檢驗(yàn)工作分為以下幾步。首先，抽樣檢測(cè)。該步驟通常有固定的操作步驟，有特定的工作人員按規(guī)劃制度進(jìn)行。其次，樣品制備。該步即將抽檢樣品按要求混合制備以便檢測(cè)。然后，進(jìn)行檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。該步需根據(jù)樣品及檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)選擇合適的檢驗(yàn)方法，并進(jìn)行環(huán)境衛(wèi)生準(zhǔn)備及儀器準(zhǔn)備等。最后，按相關(guān)要求進(jìn)行樣品檢驗(yàn)。

3 食品檢驗(yàn)領(lǐng)域中生物技術(shù)的應(yīng)用

3.1 分離培養(yǎng)法

該法是通過(guò)對(duì)食品中有毒有害微生物進(jìn)行分離和培養(yǎng)，獲取微生物，然后進(jìn)行形態(tài)和生物特征的檢驗(yàn)，接著采用電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡對(duì)微生物進(jìn)行確認(rèn)。

3.2 生理生化檢測(cè)技術(shù)

3.2.1 ATP生物發(fā)光法

通過(guò)檢測(cè)食品樣品中的ATP濃度可以計(jì)算出活菌的數(shù)量，再使用光度計(jì)檢測(cè)熒光強(qiáng)度即可確定細(xì)菌的數(shù)量。

3.2.2 微量生化法

主要分為微熱量技方法和放射測(cè)量方法。前者運(yùn)用不同菌種在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量不同的原理而進(jìn)行區(qū)分。后者則通過(guò)菌群發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的放射性CO2的量得出食品樣品中菌群的種類及數(shù)量。通常后者的精確度更高且檢驗(yàn)速度較快，因而更常使用。

3.3 免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)

3.3.1 免疫凝集

該法運(yùn)用在電解質(zhì)環(huán)境中，顆粒狀的抗原能夠與之對(duì)應(yīng)的抗體結(jié)合在一起而生成人眼可見(jiàn)的凝集塊的凝集反應(yīng)原理。主要用來(lái)檢驗(yàn)抗體的效價(jià)，以及區(qū)分細(xì)菌、病毒的種類[2]。

3.3.2 熒光免疫法

將待檢樣本加以固定，在其上滴加熒光抗體溶液，一段時(shí)間后進(jìn)行洗脫，然后利用專門(mén)的儀器檢測(cè)反應(yīng)后的樣品的熒光特征，判斷其屬性。例如微型自動(dòng)熒光酶分析即運(yùn)用此原理。光散射信號(hào)可以有效反映細(xì)胞體積大小，熒光信號(hào)強(qiáng)弱可反映檢測(cè)物質(zhì)濃度大小，將數(shù)據(jù)集合即可用于定量分析。

3.3.3 沉淀反應(yīng)法

分為單向擴(kuò)散和雙向擴(kuò)散兩種。對(duì)單向擴(kuò)散而言，每一種抗體或者抗原在瓊脂中擴(kuò)散的速度存在差異，將待測(cè)樣品放入瓊脂內(nèi)部時(shí)會(huì)因擴(kuò)散速度的差異產(chǎn)生多條存在一定距離的沉淀帶。而雙向擴(kuò)散中，抗原及抗體會(huì)朝著瓊脂的中心位置擴(kuò)散，生成一條條沉淀帶。由此，根據(jù)沉淀帶的數(shù)量多少可有效確定食品樣品中所包含的抗原及抗體種類。

3.3.4 免疫電泳法

該方法將電泳以及瓊脂擴(kuò)散沉淀反應(yīng)兩者結(jié)合運(yùn)用。首先是把抗原置于瓊脂凝膠內(nèi)部進(jìn)行電泳，蛋白質(zhì)抗原經(jīng)電泳后會(huì)帶電，此時(shí)會(huì)朝負(fù)極方向運(yùn)動(dòng)，待添加抗血清之后，區(qū)點(diǎn)不一樣的抗原可與抗體發(fā)生沉淀反應(yīng)，且二者相接觸后會(huì)形成一條沉淀帶，依據(jù)沉淀帶所處的位置可檢驗(yàn)得出蛋白質(zhì)的各種組分。

3.4 生物酶檢測(cè)技術(shù)

3.4.1 酶聯(lián)免疫吸附法

首先將待測(cè)樣品固定于某固相載體表面，然后加入與待測(cè)抗原對(duì)應(yīng)的抗體溫育，洗脫后加入針對(duì)上述抗體的酶聯(lián)抗體，洗脫后再加入底物，根據(jù)反應(yīng)的顏色判斷檢驗(yàn)結(jié)果。該法實(shí)用性強(qiáng)、靈敏度高且檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，因而已被廣泛運(yùn)用。

3.4.2 多酶偶聯(lián)測(cè)定法

如果待檢測(cè)的物質(zhì)無(wú)法使用物理或化學(xué)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，則可選擇兩種或以上的酶對(duì)其展開(kāi)連續(xù)式或平行式的偶聯(lián)反應(yīng)。經(jīng)過(guò)多次反應(yīng)后，不易檢驗(yàn)的底物就轉(zhuǎn)化為易檢驗(yàn)的底物。

3.5 PCR法檢測(cè)技術(shù)

該法原理即酶促DNA合成反應(yīng)。結(jié)合食品檢驗(yàn)工作內(nèi)容及要求等，依次收集樣品、制作模版、進(jìn)行PCR反應(yīng)及瓊脂糖凝膠電泳，然后科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果。該方法可以顯著提高檢驗(yàn)精確性，因而使用較多。

3.6 生物傳感器檢測(cè)技術(shù)

將被測(cè)物質(zhì)與固定在載體上的特定分子識(shí)別物質(zhì)進(jìn)行結(jié)合，利用微電子技術(shù)將過(guò)程中產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為光、電、溫度等信號(hào)輸出到分析儀器上。該法檢驗(yàn)結(jié)果精確、效率高、成本低，是目前食品檢驗(yàn)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的生物技術(shù)[1]。

3.7 生物芯片技術(shù)

主要是采用微量點(diǎn)樣和光導(dǎo)原位合成標(biāo)記食品樣品中的生物分子，然后對(duì)大量的生物分子進(jìn)行排序、固化和指定載體，并形成二維分子排序，再將其雜交于標(biāo)記的生物分子上，然后應(yīng)用相關(guān)儀器測(cè)定和分析生物分子信號(hào)強(qiáng)度[3]。該法具有樣品用量少、檢測(cè)時(shí)間短、高通量等優(yōu)勢(shì)，此外由于生物芯片具有良好的特異性，能有效保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.8 代謝學(xué)電阻抗法

由于培養(yǎng)基中富含細(xì)菌，持續(xù)生長(zhǎng)繁殖后，會(huì)使培養(yǎng)基內(nèi)脂類等大分子物質(zhì)新陳代謝加快并形成電活性小分子物質(zhì)，因而能夠使培養(yǎng)基電導(dǎo)性增強(qiáng)，使培養(yǎng)基電阻抗受到影響，經(jīng)分析后對(duì)細(xì)菌類別可加以確定[4]。

4 食品檢驗(yàn)中生物技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 越來(lái)越多樣

我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程進(jìn)一步加快，工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的各類污染問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重，導(dǎo)致食品受到污染的現(xiàn)象也日益突出。由于各類污染源所引起的對(duì)食品的污染也越來(lái)越復(fù)雜，因此傳統(tǒng)的單一的檢驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足人們的需求，所以多樣化的生物檢驗(yàn)技術(shù)顯得十分重要，只有如此，才能保障人們的食用食品安全。

4.2 越來(lái)越高效

隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，生物技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)朝著高效性的方向發(fā)展。要想在短時(shí)間內(nèi)，用較少的樣品量就可得到精確性較高的檢驗(yàn)結(jié)果，提高檢驗(yàn)的效率，那么提高生物技術(shù)應(yīng)用的高效性就顯得尤為重要。例如，結(jié)合我國(guó)相關(guān)法規(guī)，應(yīng)用PCR法進(jìn)行檢測(cè)可以顯著提高食品安全的檢驗(yàn)效率。

4.3 越來(lái)越靈敏

所使用生物技術(shù)的靈敏性與食品檢驗(yàn)結(jié)果直接相關(guān)，所用技術(shù)的靈敏性越高可直接提高食品檢驗(yàn)的精確度，因此食品檢驗(yàn)工作中對(duì)于所用技術(shù)的靈敏度要求也日趨嚴(yán)格。只有提高生物技術(shù)的靈敏度，才能使得檢驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，以便更好地保障食品的質(zhì)量安全。

5 結(jié)語(yǔ)

食品于人的重要性不言而喻，因而食品安全問(wèn)題越來(lái)越引人關(guān)注，由此食品檢驗(yàn)方面也越來(lái)越受到重視。生物技術(shù)是綜合運(yùn)用生物化學(xué)、微電子、生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)技術(shù)等發(fā)展而來(lái)，取代了傳統(tǒng)的分析技術(shù)，以其應(yīng)用廣泛、精確度高、操作簡(jiǎn)便和使用高效等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已在食品檢驗(yàn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展。