生物技術在食品檢測方面的應用分析

◎ 許 棟

（鄆城縣檢驗檢測中心，山東 菏澤 274700）

傳統的微生物檢測技術不僅操作流程煩瑣、檢測時間長，而且檢測靈敏度較低，使得食品安全的檢測效果差強人意。而新興的生物檢測技術利用生物基因的免疫性與敏感度能夠快速準確檢測出食品中的有害成分，這不僅給食品安全提供了強大的技術支持，同時，也給人們的身體健康與生命安全提供了堅實 保障。

1 生物技術在食品檢測方面的應用優勢分析

食品檢測技術類型呈現出多樣化特點，最為常見的檢測技術包括化學法、生物法、色譜法、酶法以及免疫法等，而與生物技術相比，其他技術的檢驗檢測效果與數據精度相對較差，而且檢測效率相對較低。在這種情況之下，生物檢測技術逐步在食品檢驗檢測領域被普遍推廣和應用。該技術主要是利用生物體對被檢測物質的特有反應而鑒定和識別被檢測物質的質量與功效的一種檢測方法。在食品檢測行業應用生物檢測技術，主要是基于生物基因、免疫性以及敏感度的顯著特點，將生物體制作為具有檢測功能的試劑，與其他檢測技術相比，生物技術檢測結果精確度高、檢測時間短、速度快，而且檢測范圍廣，尤其在鑒定轉基因食品以及檢測食品微生物含量方面，能夠獲得良好的檢測效果。目前，在食品檢測領域，較為常用的生物技術包括DNA探針技術、PCR技術、免疫技術以及生物芯片技術，根據不同的檢測項目，所選用的檢測方法也有所不同，本文將針對PCR生物檢測技術的檢測流程以及實際應用效果進行全面 分析[1]。

2 PCR生物檢測技術概述

2.1 PCR生物檢測技術

PCR生物檢測技術即聚合酶鏈式反應技術，該技術屬于一種體外擴增DNA分子的分子生物學技術，也是近年來食品檢測領域新興的一種高效檢測技術。其檢測原理是基于DNA聚合酶的作用，按照半保留復制的機制沿著模板鏈延伸直至完成新的DNA合成過程，然后重復這一過程，即可以達到擴增DNA片段的目的，實際上也可以理解為天然DNA的復制過程。與DNA探針技術、免疫技術以及生物芯片技術相比，PCR技術具有靈敏度高、操作便捷、檢測速度快、數據精準度高的特點，繼而在轉基因食品檢測領域得到廣泛應用。一般情況下，利用PCR技術來檢測食品當中的微生物含量，主要包括提取、DNA純化以及DNA擴增3個步驟，在提取DNA時，通常采用過濾法及離心法等物理處理方法。

2.2 PCR技術檢測步驟

標準的PCR檢測過程包括3個步驟，即DNA變性、退火、延伸。其中，DNA變性的溫度為90～96 ℃，主要原理是雙鏈DNA模板在熱作用下，氫鍵發生斷裂，而形成一個個獨立的單鏈DNA。退火溫度為25～65 ℃， 在退火過程中，系統溫度降低，DNA模板與引物相結合，使原有一些單鏈DNA形成局部雙鏈。而延伸過程的溫度區間為70～75 ℃，這一過程主要是在Taq活性酶的作用下，以dNTP為主要原料，從引物的5’端向3’端延伸，然后合成與模板相互補的DNA鏈。

2.3 常用的PCR檢測技術

在食品檢測領域，較為常用的PCR檢測技術包括直接免疫PCR技術與定時定量免疫PCR技術，應用這兩種技術可以檢測食品當中的多種致病微生物，而且在轉基因食品檢測領域也得到普遍應用。其中直接免疫PCR檢測技術主要借助于DNA聚合酶的酶促合成反應，通過體外擴增特異DNA片段來完成檢測過程，較為常用的檢測項目包括病原微生物、轉基因食品等。其中病原微生物的檢測對象為單增李氏菌、腸出血性大腸桿菌0157:H7、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等。另外，隨著轉基因食品的出現，人們對食品安全的關注度也持續升溫，而利用這種直接免疫PCR檢測技術，可以準確判定該食品是否屬于轉基因類食品。比如在檢測大豆、玉米、番茄、油菜等轉基因作物時，技術人員可以利用這種技術，對這些作物中的特異DNA片段的體外擴增情況進行判定。但直接免疫PCR技術無法實現定量檢測，只能對食品進行定性檢測，如果食品中存在的細菌處于死亡狀態時，很容易出現假陽性的檢測結果，這就嚴重影響了檢測精度[2]。因此，在檢測過程中，應當與其他種類的免疫PCR結合應用。

定時定量PCR檢測技術主要利用熒光信號的積累對PCR的進程予以實時檢測，技術人員可以借助于標準曲線對未知模板進行定量分析。這種方法具有快捷性與實時性的特點，因此在食品加工領域得到普遍應用。比如在檢測肉骨粉中牛羊源的成分、檢測葡萄中曲霉菌的污染程度、檢測食品中的小麥量、檢測嬰兒食品中的麥麩含量時，運用定量PCR技術都能夠獲得較為理想的檢測效果。再比如李斯特菌能夠給乳制品、肉類、禽類、蔬菜等造成嚴重污染，如果人們食用了含有李斯特菌的食物，則會出現食物中毒現象，輕者易患腦膜炎、菌血癥，嚴重的還會造成死亡。而利用定量PCR檢測技術能夠快速檢測出食物中是否含有李斯特菌，這就給各類食物罩上了一層安全防護外衣[3]。定時定量PCR檢測技術原理如圖1所示。

圖1 定時定量PCR檢測技術原理

3 PCR生物檢測技術的具體應用

3.1 在食品致病菌檢測領域的具體應用

在檢測食品當中的沙門氏菌、變形弧菌、大腸桿菌以及0157:H7等致病菌時，一般采用PCR生物檢測技術，應用該技術能夠快速檢測出這些致病菌的含量，然后與標準值進行比對，進而準確判定這些致病菌是否超標。尤其對沙門氏菌這種常見的食源性致病菌來說，一旦食品當中沙門氏菌的含量超標，則極易引起食物中毒，或者表現出傷寒、胃腸炎等癥狀。而利用PCR技術可以快速檢測出食品當中是否存在沙門氏菌。其檢測步驟為抽提靶DNA，并利用離心或者過濾的物理處理方法從被檢測的食品當中獲取細菌細胞，然后對細胞進行裂解處理與核糖核酸純化，以保證純化以后的DNA能夠作為PCR檢測樣本。為節省檢測時間，檢測人員也可以直接通過對食品樣品進行裂解獲取DNA。經過反復實驗證明，利用PCR生物檢測技術檢測食品中的致病菌，其檢測速度、靈敏度與檢測結果精確度要遠遠好于傳統的致病菌檢測方法。

3.2 在食品營養成分檢測領域的具體應用

食品營養成分主要是指食品當中蛋白質、糖分、脂肪、維生素、礦物質等營養物質的含量，以100 g豬肉為例，含有蛋白質20.5 g、脂肪5.3 g、維生素A 14.7 μg、維生素E 0.2 mg、維生素C 1.24 mg、維生素B60.45 mg、鈣8 μg、鐵2.3 mg、鉀350 mg及膽固醇69 mg。在日常生活當中，人們在采購食品時，往往會習慣關注食品標簽上面營養成分的含量，如果營養成分均衡，則說明該食物營養價值高，人們的購買意愿也較為強烈。但在確定這些營養成分的含量時，也完全可以利用PCR生物檢測技術，來檢測某一種食品當中營養成分的含量。應用PCR技術能夠快速準確判定出食品當中各營養成分的真實含量，商家在標識營養成分含量時，也不會出現弄虛作假的行為，這就有效避免了誤導消費者情況的發生[4]。

3.3 在啤酒腐敗菌檢測領域的具體應用

啤酒是人們日常生活中經常飲用的一種酒水，但啤酒在制作生產過程中，需要使用大量的啤酒花，如果啤酒花當中的革蘭氏陽性菌嚴重超標，則乳桿菌將在啤酒花環境中大量滋生，進面造成啤酒腐敗，一旦飲用了這種腐敗的啤酒，將嚴重威害人們的身體健康。因此，在啤酒出廠之前，需要利用PCR技術對啤酒當中的腐敗菌含量進行檢測。先從腐敗啤酒中提取出DNA溶液，然后向溶液當中添加含特異性引物的反應混合物，并同時進入熱循環，檢測人員再對反應產物進行電泳檢測，以判定檢測樣品中腐敗菌的含量。利用這種技術檢測啤酒花中腐敗菌，一般只需要6 h左右的時間，相比對傳統檢測方法，要更方便快捷。

3.4 在轉基因食品檢測領域的具體應用

轉基因技術主要是利用DNA重組技術和細胞融合技術，而培育出作物新品種，比如常見的轉基因大豆、轉基因水稻、轉基因玉米等。但許多作物在培育過程中，容易產生大量的毒性物質以及營養因子，像蛋白質抑制劑、溶血栓、神經毒素等，這些物質能夠抵抗病原菌和害蟲的入侵，與此同時，如果處理方法不得當，也有可能導致毒性入侵到食品當中，進而給人們的健康安全造成負面影響。比如過多的食用轉基因食品容易造成體內營養素紊亂，在這種情況下，人們也容易患上一些基礎性疾病。因此，食品檢測機構需要事先判定食品當中是否含有轉基因成分，進而為人們的健康安全保駕護航。目前，在轉基因食品檢測領域較為常用的方法是多重PCR檢測技術，利用該技術可以快速準確檢測出大豆、水稻、玉米等作物當中的轉基因成分。在檢測過程中，主要采用多條引物和多條模板，對一個反應體系中的多個DNA片段進行擴增，利用該技術，不僅檢測成本低、檢測靈敏度高，并且對檢測人員的專業水平要求相對較低[5]。

4 結語

生物技術在食品檢測領域的廣泛應用，不僅是食品檢測行業未來的發展趨勢，而且也是構建食品安全防線的一項重要保障措施。因此，食品檢測人員應當始終秉持一種與時俱進的態度，不斷突破舊思路、舊思維與舊格局，利用一些新型的生物技術來開展食品檢測活動，在確保食品健康安全的前提下，為人們的身體健康與生命安全保駕護航。