分子生物學方法在食品微生物檢測中的應用

熊紅名，秦秀蓉

（1.重慶市涪陵食品藥品檢驗所，重慶 400000；2.重慶計量質量檢測研究院第六分院，重慶400000）

1 分子生物學概述

1.1 分子生物學的概念

分子生物學是以分子為基點對整個生物領域所具備的相同特質加以說明，即說明生命體的基本性質[1]。

1.2 分子生物學的意義

1.2.1 理論意義

分子生物學在一定程度上解釋了不論是什么有機物種，其生命活動都有一致的規律性。

1.2.2 實踐意義

分子生物學的產生和發展在自然科學領域有著重要的地位，其推進了生命科學的探索進程。其在現實生活中的應用也越來越多。如根據酶的催化原理，能夠設計出用于化學工業上的新的催化劑，從而加快了工業生產速度，提高了生產效率，為化學工業的發展變革做出了巨大貢獻[2]。其還能夠被用于預防農業災害、檢測環境和水中對人體健康有害的微生物。

另外，分子生物學檢測方法應用于食品檢測，可以保證食品衛生，防止食物中毒，使得食品安全有了更大的保障。

2 分子生物學在食品微生物檢測中應用的必要性

當前社會，各食品企業或是飯館、餐廳的食品質量問題層出不窮，這對人們的身體健康造成了嚴重威脅，從而使得大眾對食品質量問題也越來越重視，尤其是一些食品中的微生物對食品造成的不利影響。另外，還有企業在食品加工等程序中對食物造成污染，導致食物中毒現象發生。對此，相關部門必須采取有效的檢測手段，保障食物安全。因此，分子生物學檢測方法因其更加快速、高效而被積極采用。

3 分子生物學方法在食品微生物檢測中的技術應用

3.1 PCR技術

3.1.1 概念

該技術是一種可以將目標脫氧核糖核酸進行擴大增加的技術，即在生命體外擴增DNA分子的一種分析生物學技術，主要應用于已知兩段序列間的DNA區段的擴增。因此，該技術的獨特之處就在于其能夠使原本并不多的脫氧核糖核酸數量以最大程度的增多[3]。

3.1.2 原理

PCR的基本原理如圖1所示。

圖1 PCR原理示意圖

3.2 環介導等溫擴增技術

3.2.1 概念

環介導等溫擴增技術是一種使核酸數量增多的新手段，其主要是針對靶基因上的六個區域設計四條引物，利用鏈置換型DNA聚合酶在恒溫條件下進行擴增反應，可在15～60 min內實現109～1010倍的擴增[4]。

3.2.2 特點

該技術易實操，專一性較強，且方便對產品進行檢測。

3.3 核酸分子雜交技術

3.3.1 原理

在某種程度上，具有一定同源性的兩條核酸單鏈在一定條件下(適宜的溫室度及離子強度等)可按堿基互補還原成雙鏈。進行雜交的對象是探針和與其互補的待進行核酸測序的序列。待進行核酸測序的序列包括克隆的基因片段以及未被克隆的、組成生物基因組的所有DNA和細胞中的全部RNA。核酸探針是指用放射性核素、生物素或其他活性物質標記的、能與特定的核酸序列發生特異性互補的已知DNA或RNA片段。

3.3.2 特點

核酸分子雜交技術具有靈敏度高、特異性強的特點。

3.4 基因芯片技術

3.4.1 概念

基因芯片技術是將大量的核酸分子以大規模陣列形式排布在很小的載體上,通過與標記的樣品進行雜交，檢測雜交信號的強弱，進而判斷樣品中被檢分子的數量和序列信息的技術。

3.4.2 原理

基因芯片主要是依據雜交的原理，即脫氧核糖核酸的堿基配對原則。當溫度較高或是pH大于7的環境中，雙螺旋之間的氫鍵斷裂，雙螺旋解開，形成單鏈分子，這一過程稱為DNA變性。變性的脫氧核糖核酸粘性會降低且下沉速度變快，浮力密度變大，能吸收更多的紫外輻射。而離開變性所需環境后，變性DNA兩條互補鏈可以重新結合，恢復原來的雙螺旋結構，這一過程稱為復性。復性后的DNA，其理化性質能得到恢復。利用DNA這一重要理化特性，兩個以上不同來源的多核苷酸鏈之間由于互補性而使它們在復性過程中形成異源雜合分子的過程稱為雜交。雜交體中的分子不是來自同一個二聚體分子。與其他變性方式相比較，此種方法能夠對溫度進行更好的把控，當雙鏈的核酸在高于其變性溫度時，解螺旋成單鏈分子；當溫度降到低于其變性溫度時，單鏈分子根據堿基的配對原則再度復性成雙鏈分子。因此通常利用溫度的變化使DNA在變性和復性的過程中進行核酸雜交。

單鏈核酸分子間遵循堿基互補配對原則，即核酸分子進行雜交的前提。合成雜交分子不一定是兩條堿基完全互補的雙鏈構造，所以不同來源的核酸單鏈彼此之間只要有一定程度的互補就可以形成雜交雙鏈。通常稱被檢測的核酸為靶序列，用于探測靶DNA的互補序列被稱為探針。在傳統雜交技術如DNA印跡和RNA印跡中通常標記探針，被稱為正向雜交方法。而基因芯片通常采用反向雜交方法，即將多個探針分子點在芯片上，樣本的核酸靶標進行標記后與芯片進行雜交。這種方法能夠同一時間對大量的目標核酸進行研究，以及將全基因組當作目標序列進行研究分析[5]。

3.4.3 特點

基因芯片技術具有精準、快速、多數據分析等特點。

4 結語

食品安全問題越來越引起人們的重視，因此在食品質量檢測方面必須要有所加強。而傳統的食品檢測技術已經無法滿足當前食品微生物檢測的需要，對此，分子生物學檢測方法因其更加快速、高效而得到積極應用。本文主要對分子生物學方法在食品微生物檢測中的技術應用進行分析探討，主要包括PCR技術、環介導等溫擴增技術、核酸分子雜交技術以及基因芯片技術的應用，分析了這些技術的優勢、特點以及原理，以推動各項技術的廣泛應用，提升檢測成效。在對食品進行檢測時采用分子生物學檢測方法能夠有效保證食品的質量安全，從而避免不合格食品對人體的危害。