不同食品加工工藝對DNA提取和品質的影響

章少坤

摘要 基于聚合酶鏈式反應技術的食品溯源和轉基因原材料檢測，取決于DNA模板量和品質。而在食品加工過程中，溫度、pH值、發酵、機械力作用等都會導致原材料DNA降解，為后續食品溯源、摻偽檢測和轉基因原料檢測帶來挑戰。研究發現，雖然加工過程會導致DNA降解，但加工食品DNA提取后進行PCR擴增仍可實現。本文總結食品加工過程中的溫度、pH值、發酵、機械力作用等對DNA的影響，以期為加工食品溯源、摻偽檢測和轉基因原料檢測提供理論依據。

關鍵詞：食品加工;DNA 降解;聚合酶鏈式反應

隨著分子生物學技術的不斷發展和大量應用，以PCR技術為基礎的食品溯源檢測、摻偽檢測和GMO成分分析快速發展，但食品加工過程中的多種因素會對原材料DNA造成巨大影響，導致DNA一級結構被破壞，使DNA水解、氧化或脫氨基，影響PCR的定性或定量檢測，造成檢測結果不穩定或失敗。同時，加工食品的DNA提取方法也會影響檢測結果。如何最大限度地獲得加工食品中的原料DNA，去除多糖、多酚、蛋白質等對后續PCR過程的影響或抑制，也成為食品安全分子檢測的重要考慮因素。

本文總結了近年來國內外針對加工食品的DNA提取、檢測及檢測方法，并進行簡要分析，以期為我國食品安全檢測、食品溯源和GMO成分分析的進一步發展提供理論參考。

1 加工食品DNA 提取影響因素

進行加工食品檢測的第一步是提取DNA。DNA的品質（數量、純度）決定后續檢測效果。對于單一原料食品，如豆腐、玉米片等，可以認為原料同一，則提取難度降低。但對于復合原料食品，如餅干、披薩等，原料的復雜性會導致DNA提取難度上升。在這類食品的處理過程中，就需要確定主要檢測原料，并制訂相應提取方案。

一般情況下，加工食品的植物性原材料DNA提取利用CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）方法進行，該方法具有去除植物性多糖P-I和成本低廉的優勢。另外，也有利用磁珠富集的方式進行DNA提取，產物直接進行PCR擴增11。但由于食品加工過程的許多因素都可以造成DNA降解，導致DNA純度或濃度下降，因而在提取過程中通常考慮這2個因素的折中方案。總結了前人進行食品 DNA 提取中的優化方案，這些方案通過凝膠成像、UV分光光度計、熒光檢測、傳統PCR、巢式PCR或RT-PCR等方法進行驗證，獲得最優結果。

食品中存在許多化學成分，這些化學成分會影響DNA的提取。如各種殺菌劑加工過程中物理性質或化學性質的改變，使DNA附著在非溶解性物質上，降低DNA的抽提效果;氧化劑或酶水解縮短DNA長度24。加工過程中的一些處理，如加熱、冷凍等，也會降低DNA片段長度，從而改變DNA提取效率。

2 DNA的數量、純度與PCR的關系

DNA的數量與純度決定PCR擴增效率。一般通過檢測DNA片段長度或平均分子量來判斷所提DNA的質量，而DNA的質量與所檢材料種類、加工過程和DNA提取方法相關。在轉基因食品檢測中，通過 PCR擴增目標片段（外源基因片段）分析是否為轉基因加工食品12%。

食品基質中存在的大量化學物質對于DNA純度有嚴重影響。DNA提取過程的選擇和優化，可以消除潛在干擾和反應抑制物，使基于DNA 基礎的檢測技術獲得成功。首先，原料自身包含的蛋白質、多糖、脂類或多酚可能引起DNA污染;其次，提取DNA時所用的CTAB、EDTA、酚類、氯仿、SDS、乙醇、異丙醇等，都會干擾Taq酶活性，從而抑制PCR反應;再次，緩沖液中包含的鹽類、糖類以及其他化合物也會不同程度地降低PCR反應效率B5-37。因此，在進行加工食品PCR擴增時，往往需要稀釋DNA提取液，通過降低干擾物的濃度來提高PCR反應效率。通過分光光度計進行DNA純度檢測，確定在230、260、280 nm處的吸光。加工食品中往往包含多種原材料，并且經過多重工序。由于原材料的特性不同，就會影響DNA的提取效率。對于不同食品，往往無法適用一種或幾種通用的提取方法，需要根據不同材料優化不同提取過程。

結論

食品加工過程中的許多過程都會影響 DNA 的各級結構。其中高溫和酸度是破壞 DNA 結構的最主要因素。隨著PCR技術的不斷發展，利用各種變異型的PCR技術（如熒光定量PCR、巢式PCR技術等），使被降解為小分子的DNA片段檢測成為可能。但為了提高檢測的成功率和靈敏性，目標片段的選擇成為關鍵因素。

由于人們對食品安全的關注度越來越高，食品摻偽、溯源和GMO檢測成為食品安全檢測的重要發展方向，利用分子生物學手段進行原料檢測，使食品安全檢測更加快速、準確。但由于食品加工過程中的各種過程會對原材料DNA分子造成破壞。因此，了解各種加工過程對 DNA的影響，尤其是常見的、重要的加工過程，對于不同食品原料的影響，在產品溯源和GMO檢測時顯得非常關鍵。

未來，在食品原材料的分子檢測中，最應關注的是小目標片段的篩選以及針對不同食品建立特異性強的目標片段及對應引物體系，檢測確定在加工過程中各食品原材料的更穩定基因，同時結合近年來發展起來的蛋白組學、轉錄組學和核酸適配體等技術，為食品安全檢測提供更加便捷、準確的方法革新。

參考文獻

[1]MEYER R.Development and application of DNA analytical methods for the detection of GMOs in food[J].Food Control，1999，10（6）：319-399.

[2] KHARAZMI M，BAUER T，HAMMES W P，et al.Effect of food proces- sing on the fate of DNA with regard to degradation and transformation capability in Baciltus subtilisJJ，Syst Appl Microbiol，2003，26（4）：495-501