分子生物學技術在食品檢測中的應用限制因素及建議措施

丁衛平，張士財，汪斌

(1.濱州市食品藥品檢驗檢測中心，山東 濱州 256600;2.廣西科學院國家非糧生物質能源工程技術研究中心，南寧 530007)

1 分子生物學技術在食品檢測領域的應用現狀

隨著經濟社會的飛速發展與人民群眾生活水平的迅速提高，人民群眾對食品品質的要求越來越高。滿足廣大人民群眾的需求離不開監管部門的有效監管，而有效監管的基礎則是食品檢測部門的技術支撐。這就對食品檢測行業提出了更高的要求，需要食品檢測技術吸取最新的科技成果，跟上時代的步伐。

當前，除了色譜、質譜等傳統化學分析技術持續發展外，分子生物學技術在食品檢測中的應用也越來越廣泛，其在食品摻偽、轉基因產品鑒定、過敏原檢測、致病微生物鑒別等領域發揮著越來越重要的作用。以調味品為例，分子生物學技術可以用于產品摻偽的檢測，如可以檢測芝麻醬中是否有芝麻成分[1]、調味品制作用的原料是否含有轉基因產品[2]、雞精中是否有雞源性成分[3]，也可以用于調味品中微生物群落結構的檢測[4-6]，還可以用于檢測調味品中是否有非法添加成分如罌粟等[7]。與其他檢測方法相比較，分子生物學技術在食品檢測領域發揮著獨特而不可替代的作用，越來越多的食品檢測機構認識到了建設分子生物學實驗室的重要性[8]。近年來，食品分子生物學檢測方面的研究已經取得了很大的進步，但是由于一些因素的限制，分子生物學技術在食品檢測中的應用現狀仍不容樂觀，具體體現在食品分子生物學檢測實驗室數量少、管理不夠規范、專業技術人員缺乏、抽檢樣品分子生物學檢測指標少等方面。而這種局面的改變就迫切需要社會各方面力量推進分子生物學技術在食品檢測領域的應用，更好地為食品安全工作保駕護航。

2 食品分子生物學檢測發展的限制因素

在食品檢測領域，PCR擴增、熒光定量PCR、二維電泳等分子生物學技術已經有了廣泛的應用并發揮著其他化學分析技術不可替代的作用。但是，與傳統的化學分析技術相比，分子生物學技術在食品檢測中的應用范圍仍不夠廣泛。將分子生物學技術在食品檢測中的應用限制因素主要歸結為以下幾個方面。

2.1 分子生物學實驗室自身的特點

從分子生物學實驗室自身來說，建設標準及費用高、資金投入大、對檢驗人員以及運行管理的高要求都限制了其發展。

張麗霞、賈海燕對分子生物學實驗室的儀器配置進行了初步歸納[9]。從文章中可以看到分子生物學實驗室要求的實驗設備種類多、數量多，僅冷藏設備就需要配置多種規格，有些設備如核酸提取儀、熒光定量PCR儀、超微量分光光度計、凝膠成像儀、超低溫冰箱等價格不菲，致使很多食品檢測機構財力上難以承擔，限制了分子生物學技術在食品檢測機構中的應用。

分子生物學實驗室的建設及運行管理與只做化學分析的食品檢測實驗室也有很大不同。分子生物學檢測靈敏度高，但由于PCR擴增產物拷貝量大，其在檢測過程中易產生難以消除的氣溶膠污染[10]。據計算，一個氣溶膠顆粒可含48000拷貝, 因而由其造成的污染是一個值得特別重視的問題，處理不及時會導致整個實驗室污染，甚至關閉[11]。而且分子生物學實驗室往往綜合了生物學和化學兩種類型的實驗設置，安全隱患多，從而增加了管理中的危險因素[12]，這就對分子生物學的建設及管理提出了更高的要求。為保證檢驗質量，在建設之初檢測機構就要嚴格按照GB/T 27403-2008及GB/T 19495.2-2004等標準建設分子生物學檢測實驗室，確保檢驗場所符合標準要求，從源頭上減少污染。在日常檢驗過程中，應設計陽性對照、陰性對照、空白對照檢查實驗室的污染情況。除此之外，分子生物學實驗室中樣品的傳遞、不同房間衣服的更換、DNA殘留的消除等也有非常嚴格的規定。建設標準及運行管理的高要求限制了食品分子生物學檢測的發展。

高規格的實驗室需要高素質的檢驗人員，從事食品分子生物學檢測的檢驗員不僅需要理解分子生物學檢測原理，熟悉分子生物學各項操作技術，而且還需要熟悉食品檢測流程，解決檢測中遇到的各種問題。專業檢驗人才的稀缺進一步限制了食品分子生物學實驗室的發展。

2.2 檢驗標準

檢驗標準發展滯后和相關標準不完善是限制分子生物學技術在食品檢測中應用的重要因素。當前檢測標準以行業標準、農業部公告、農業部標準與國家推薦性標準為主，標準來源眾多，標準制定原則不一致，有些標準制定日期較早且檢測步驟非常復雜，難以適應現代檢測需求。比如，有的標準中PCR反應的循環次數為35次，有的標準則為40次。如果PCR循環次數過多，可能會形成非特異性擴增，進而給后續檢測帶來誤差。對要求循環次數為40次的檢測標準來講，如果Ct值為35～40，實驗人員需要重復實驗進行確認[13]，費時費力。

此外，在實際中人們有時更加關注的是量的問題，比如肉類摻假比例、轉基因產品所占比例。執法人員也想通過檢測結果確認是產品本身品質問題還是生產線產品交叉帶來的痕量污染。而當前大多數標準中檢測結果只能定性，不能定量，不利于檢驗結果的應用。

判定標準的缺失也是一個很重要的問題。當前，對于肉類摻假、轉基因食品等問題，與食品添加劑、微生物等檢驗項目有清楚的合格/不合格判定標準相比較，分子生物學檢測結果仍然缺乏相應的判定標準，這給結果判定及后續執法帶來了很大的困難。

2.3 食品加工特點

深加工食品眾多、檢測難度高也是限制食品分子生物學檢測發展的重要因素。分子生物學檢測的基礎是以樣品中提取的核酸或蛋白質為基礎，不同加工工藝對食品中核酸或蛋白質的破壞程度不同[14-16]，如溫度、pH值、微生物發酵、機械力、微波、輻射等因素對食品中DNA/蛋白質的提取都會有不同程度的影響。在一些高度精煉、深度加工的食品中，其核酸或蛋白質破壞程度更為嚴重，提取困難，選取檢測基因或蛋白時需要綜合考慮多重因素，否則會給后續的檢測帶來極大困難。比如人們關心的食用植物油轉基因成分、調味品轉基因成分、阿膠中驢源性成分問題等[17-19]，當前檢測仍然面臨較大困難。

2.4 抽檢數量

抽檢數量較少限制了分子生物學技術在食品檢測中的發展。從國家和地方組織實施的監督抽檢和風險監測中可以發現，食品添加劑、農獸藥殘留、重金屬、微生物、生物毒素等項目與群眾食品安全關系最為密切，抽檢也以這些檢驗項目為主[20]。分子生物學相關檢測項目在國家整體抽檢數量中占比很少，僅在國家和地方組織的風險監測中有少量抽檢。由于分子生物學檢驗任務較少，很多檢測機構建設分子生物學實驗室積極性不高，已建成的實驗室中相關設備利用率也比較低。

3 食品分子生物學檢測發展的解決對策

當前，市場上的很多產品如黃豆醬等調味品和大豆油、玉米油等精煉植物油生產廠家都宣稱采用非轉基因原料制作，普通的消費者僅憑外觀難以判斷商家宣傳的真偽性，當前的抽檢力度也難以滿足消費者的需求。為了保障消費者的知情權，查明商家宣傳的真偽性，提高分子生物學技術在食品檢測中的應用范圍，建議可以從以下幾個方面進行努力。

3.1 加大支持力度

建議相關政府部門加強對檢測機構建設分子生物學實驗室的支持力度，加大專業人才引進和培養力度，使更多檢測機構擁有專業的檢驗場所、檢測設備和高水平的檢驗人員。建議在分子生物學實驗室建設方面成立專家委員會，加強對新建實驗室分區、通氣等方面的指導，使新建實驗室符合國家標準，從源頭上減少污染，為可靠的檢測結果提供環境保障。

3.2 推廣應用新技術

科學技術是第一生產力，應加強新技術如數字PCR、可視芯片法等的推廣應用，提高檢測質量與效率。

傳統的分子生物學檢測方法往往采用內參基因定量的方法，由于分子生物學檢測靈敏度高，影響因素眾多，在實際操作中往往差之毫厘、謬以千里，不能真實反映樣品中相關成分的真實含量。數字PCR儀是儀器公司近些年推出的新型產品，與傳統的PCR儀原理不同，它通過將樣品DNA充分稀釋至單分子水平進行多個單元的擴增反應再收集信號計算樣品的原始濃度或含量，具有能對樣品進行絕對定量的特點[21]。由于數字PCR優點顯著，其用于食品檢測方面的研究越來越多[22,23]。從2017年開始，國家及地方陸續頒布了一些使用數字PCR方法的國家標準、行業標準、地方標準和團體標準，這些標準主要用于轉基因產品和致病微生物的檢測。隨著數字PCR的深入研究，其在食品檢測中將擁有更廣闊的應用前景。

可視芯片法近些年發展迅速，芯片上的雜交信號肉眼可見且具有高通量的特點，能一次性檢測多種目標產物，已經應用于食品中過敏原、外源基因成分、動物源性成分等方面的檢測[24,25]。如能進一步降低成本，將具有更加廣闊的應用前景。

對于植物油、調味品中外源基因成分的檢測[26,27]、阿膠中驢源性成分的檢測[28,29]，也涌現出了越來越多的研究。這些研究在DNA提取、檢測基因選取、擴增方法選擇等方面對上述食品的檢測進行了優化，取得了可喜的進展。如能吸取科技發展和科學研究最新成果，加強類似新技術的開發、推廣和應用，可以給監管部門提供更好的技術支撐，為人民群眾飲食安全更好地保駕護航。

3.3 完善標準體系，提升標準質量

建議在國家層面組織相關力量開展現有標準體系的評價、確認、改進與整合工作，在吸取現有標準優點的基礎上制定一批應用范圍廣、操作步驟簡單、適應現代檢測需求的新標準，方便檢測工作的開展。比如，可以加強食品致病菌鑒定中分子生物學技術的應用[30]，將分子生物學鑒定與傳統的理化鑒定相結合，發揮不同方法的優勢，提高檢測的準確性。與此同時，相關部門還應制定相應的判定標準，以便對檢測結果進行合格性判定，方便監管部門執法。

3.4 增加抽檢數量

建議在各級食品抽檢任務中，適當加大分子生物學相關檢測指標的抽檢數量，促進檢驗技術的應用開發，提高已建或在建實驗室儀器設備的利用效率，發現市場存在的問題，為監管人員提供思路和指明方向。

4 展望

隨著科學知識的普及，廣大人民群眾的科學素養及食品安全意識也隨之提高，對食品摻假、轉基因食品、食品過敏原等問題的關注度也越來越高，這既為下一步食品監管指明了方向，也對整個監管體系提出了更高的要求。而要在人民群眾關心的這些問題的監管上邁出新步伐，則離不開食品檢測部門的技術支撐和分子生物學技術的深度應用。由于分子生物學技術的發展日新月異，相關部門應及時吸取分子生物學技術發展的最新成果，構建規范完整的標準體系，推動分子生物學技術在食品檢測中的進一步應用，為保障人民群眾的飲食安全做好服務。