食品檢測中PCR技術的應用研究

◎ 鄭 昆，楊 紅（．吉林化工學院 工程學院，吉林 吉林 30；．吉林通用航空職業技術學院，吉林 吉林 3000）

PCR技術的全稱為聚合酶鏈式反應技術，能夠迅速擴增指定基因的DNA序列，最早應用于基因克隆、轉基因檢測等領域。由于PCR技術的精準性較強，逐步被應用到其他的領域。隨著科學技術的發展，人們日趨了解了食物中微生物的遺傳性質，因此也開始在食品檢測領域內應用PCR技術。其中，食品中致病菌檢測、成分類別鑒定、轉基因食品檢測等是PCR技術的主要應用方向。

1 PCR技術的應用原理及關鍵環節

1.1 應用原理

在基因工程領域，PCR技術是非常關鍵的一項技術，目前在食品檢測中得到了十分廣泛的應用。本技術主要依托PCR體系增溫處理需檢測的食物，在增溫過程中，改變食物中微生物的核酸序列。一般來講，在94 ℃的初始溫度條件下即可裂解微生物的DNA，隨后分別進行降溫與增溫處理，產生新的DNA片段。通過對獲得產物的特異性DNA片段進行檢查，即可完成食物檢測任務。

通常情況下，可從這些方面劃分PCR技術的應用流程。①通過對離心法、過濾法等進行運用，有效純化、提取食品中的DNA。②基于PCR技術的支持，擴增處理DNA。③深入分析擴增到的產物，分析步驟包括變性、退火與延伸。變性階段主要是拆分食品DNA的雙螺旋結構，退火階段主要是配對結合引物與模板DNA單鏈的互補序列，而延伸階段則可促使新的特征性成分DNA得到形成[1]。

1.2 關鍵環節

1.2.1 引物設計

PCR的擴增特異性會在很大程度上受到引物設計的影響，在食品致病菌、非致病菌檢測過程中，試驗對樣本的擴增特異性提出了較高的要求，若擴增特異性不足，那么PCR檢測結果的精確性將難以保證。因此，在應用PCR技術的過程中，要充分重視引物設計環節。其中，引物設計質量受食品遺傳背景的影響較大，工作人員需深入分析檢測對象的遺傳背景。通常情況下，經驗豐富的檢測人員能夠深入掌握常見食品的遺傳背景，部分食品較為特殊，則要對其檢測背景進行特意分析與了解[2]。

1.2.2 模板制備

PCR技術的應用結果會受到模板制備質量的影響，在制備過程中，工作人員要清除掉樣本中的PCR抑制分子，移除掉DNA蛋白與有機溶劑，以便促使樣本檢測質量得到提高。

2 食品檢測中PCR技術的主要應用

2.1 食品致病菌檢測中的應用

在食品檢測體系中，非常關鍵的項目為致病菌檢測。傳統檢測技術的實施環節眾多，如富集培養、分離培養等，需花費較長的檢測時間，一般要在5 d以上，這樣食品檢測的時效性將會大打折扣。而通過應用PCR技術，則可在很大程度上提高檢測效率。PCR技術只有較少的檢測環節，檢測時間可以壓縮在1 d以內。在具體實施中，先利用電泳法對0.1 mg DNA中拷貝模板程序數量進行檢測，之后借助于PCR技術檢測擴增細菌中的殘留DNA片段。在這一檢測過程中，致病菌培養環節得到省略，檢測程序較為簡單。檢測流程如下。①通過對離心沉淀、濾膜過濾等技術進行綜合利用，深入分析食品樣本中的細菌細胞。②實施細胞裂變，以便對細胞中的DNA進行獲取。③借助于特異性核酸探針、電泳法等檢測DNA序列，將細菌種類、數量等確定出來[3]。

最早PCR技術應用于沙門氏菌檢測中，目前檢測技術日趨成熟，沙門氏菌的檢測需求可以得到充分滿足。且在實踐發展中形成了很多新的檢測方法，如多重PCR檢測技術等。同時，在很大程度上拓展了PCR技術的應用范圍，通過結合使用基因探針、PCR技術等，可高效檢測金黃色葡萄球菌等致病菌，得到準確、可靠的檢測結果。

2.2 食品非致病菌檢測中的應用

PCR技術能夠檢測食品中的非致病菌，目前主要應用于食品中乳酸菌檢測領域。乳酸菌的種類較多，分布較廣，生物化學價值較高。結合研究得知，大部分乳酸菌有益于人體健康，但也存在著許多有害乳酸菌。乳酸菌的環境抵抗力較強，甚至能夠長期生存于真空環境中。因此，有益乳酸菌一般作為添加劑、防腐材料等應用于食品生產中，使食物的腐敗率得到有效降低，食物的保質期得以延長。在食品乳酸菌檢測中應用PCR技術時，要對乳酸菌的產生規律進行準確把握，獲取乳酸菌的菌落信息后，借助于引物設計對乳酸菌的發酵過程進行檢查，從而了解乳酸菌類型以及保質期內的腐敗度等[4]。此外，在生物實驗室中也可借助于PCR技術檢測乳酸菌含量，如檢測酸奶食品等。結合實踐得知，PCR技術能夠對食品中的乳酸菌含量進行較為準確的測定。

2.3 轉基因食品檢測中的應用

現階段，食品工程中開始廣泛應用基因工程技術，市場中出現了較多種類的轉基因食品，如大豆、玉米等。為促使轉基因食品的質量安全得到保證，消除社會公眾的誤解，需要對轉基因食品中的成分進行定性與定量分析。而PCR技術的檢測操作難度較小，整體檢測效率較高，已被廣泛應用于轉基因食品檢測當中。

2.4 食品有效成分檢測中的應用

社會公眾日趨關注食品質量問題，在食品選購時往往要認真觀察食品的營養成分表。但人們難以利用肉眼檢測出食品真實的營養成分狀況，因此部分企業對營養成分進行虛假標注。針對這種情況，可借助于PCR技術準確檢測、鑒別食品中的營養成分及含量，促使消費者的知情權得到保證。此外，利用PCR技術也能夠有效檢測肉類及其制品的動物成分，對可能含有的其他動物性成分進行準確識別，進而提高各類食品的質量安全水平。

3 PCR技術應用時的注意事項

為將PCR技術的檢測優勢充分發揮出來，提高食品檢測效率和準確性，需嚴格管控檢測過程，明確關鍵事項。

3.1 有效制備PCR模板

沒有科學制備PCR模板，那么食品安全檢驗結果的準確性將得不到保證。主要原因是有數萬種PCR抑制因子存在于食品與生活環境中，如果沒有將PCR模板中的抑制因子清除掉，那么DNA提取過程將會受到影響，且無法全面去除掉蛋白質有機溶劑，難以完整提取DNA，無法反映檢測對象的致病菌、非致病菌的真實狀況，導致檢測結果的準確性、可靠性得不到保證。

3.2 充分重視檢測污染問題

樣本采集是食品檢測的重要環節，一旦有污染問題出現于樣本采集、運輸過程中，即便應用先進的PCR技術，也難以對食物的真實質量安全狀況進行反映。同時，在PCR技術檢測過程當中，也可能會污染樣本或模板。因此，需要工作人員將無菌控制要求貫徹于檢測操作全過程中，對槍頭進行及時更換，避免出現交叉污染、樣品污染等問題，促使食品檢測結果的客觀性、準確性等得到保證。

3.3 保證檢測對象的生物活性

如果檢測對象的生物活性難以得到保持，將會在很大程度上影響到檢測結果的準確性。在檢測核酸物質食品時，保持食品的生物活性才可以對DNA信息進行有效提取，進而促進PCR擴增的順利實現[5]。

4 食品檢測中PCR的改進技術

4.1 實時定量PCR技術

實時定量PCR技術是在PCR反應系統中加入熒光基團，利用熒光信號實時檢測PCR的過程。由于模板的Ct值與模板的起始拷貝數之間存在一定的線性關系，因此可進行定量分析。此技術于完全閉管條件下開展，且PCR后的處理工序得到省略，可避免交叉傳染問題的出現。同時，檢測周期得到了顯著縮短，操作難度較小，能夠獲取到準確、特異的檢測結果。目前，在食品病原微生物檢測、摻加量檢測等領域應用較多。

4.2 多重PCR技術

多重PCR技術是將多對引物加入到反應系統中，以此來實現多目標DNA片段擴增目的。各個目標片段具有差異化的大小，通過多重擴增，可直接分析凝膠成像。和常規PCR檢測技術相比，本種技術能夠同時擴增多目標DNA片段，可促使模板DNA、檢測時間、檢測成本等得到有效節約。

4.3 PCR-DGGE技術

PCR-DGGE技術有機結合了PCR技術與變形梯度凝膠電泳技術，能夠分離長度相同的不同堿基的DNA片段。PCR-DGGE技術具有較強的特異性和敏感性，可有效分辨堿基。依托成像體系分析經過染色后的凝膠，能夠將樣品的繁瑣性給反映出來。而借助于條帶數量，可反映樣品中不同微生物的組成，依據條帶亮度能夠對微生物數量進行掌握。

5 結語

綜上所述，傳統食品檢測技術具有較為繁瑣的操作步驟，需花費大量的時間和精力，且不具備良好的靈敏度。而PCR技術則能夠有效簡化食品安全檢測流程，增強檢測結果的準確性與可靠性。因此，PCR技術在食品檢測中應用十分廣泛，促進了食品檢測業的快速發展。為切實凸顯PCR檢測技術的優勢，工作人員要嚴格依據相應的流程和規范開展食品檢測工作，嚴格控制各個檢測環節。