PCR技術及其在食品微生物檢測中的應用分析

◎ 田 甜

（鄂爾多斯市市場監督管理局，內蒙古 鄂爾多斯 017017）

1 PCR 技術概述及具體應用

PCR (聚合酶鏈反應) 是一種迅速、靈敏和特異性的 DNA 檢測技術，其革命性的創新在于在體外復制 DNA 片段。對于檢測 DNA 的片段，PCR 技術可以擴增出大量的 DNA 片段，通過熒光探針、電泳等檢測方法，檢測目標 DNA 片段是否存在，從而實現DNA 的定量及定性分析。由于其敏感性高、準確性好等優點，PCR 技術在食品微生物檢測中具有重要的應用價值。

1.1 檢測食物中某一微生物的數量

PCR 技術是一種高效、精準的微生物檢測技術，可以廣泛應用于食品安全領域。利用PCR技術時，只需極少的微生物細胞即可進行檢測，操作簡便，幾個小時即可完成，可大幅縮短檢測時間，有效控制食品安全問題。同時，通過PCR 技術進行檢測，能夠確定食品中的某種微生物數量及其污染程度，及時發現并控制潛在食品安全隱患。此外，PCR 技術還可以對多次采樣進行批量檢測，提高檢測的效率和精度。因此，PCR技術在食品安全管理中的應用，不僅提高了微生物檢測的靈敏度和準確性，對于保障食品安全與衛生也有重要的意義[1]。

1.2 檢測食品添加劑是否含異常微生物

食品添加劑是很多食品加工中常用的輔助材料，在添加劑的制造、包裝及保存過程中，常常會存在一些異常微生物的污染，給食品安全造成潛在的風險。因此，檢測食品添加劑中的微生物種類和數量是非常必要的，利用PCR技術可以通過擴增微生物DNA的特定片段，快速檢測添加劑中的微生物數量和種類。相較于傳統的微生物檢測方法，PCR技術具有靈敏度高、準確性高、檢測速度快等顯著優勢。通過PCR技術檢測，可以快速鑒別添加劑中存在的微生物是否異常，及時排查潛在的微生物污染源，保障食品安全。然而，PCR技術雖然非常精準，但也有一定的缺陷，一些微生物可能存在基因變異等情況，導致擴增結果出現偏差[2]。此外，在PCR技術樣品前處理、引物設計等環節中，操作需要極為嚴謹，才能保證檢測結果的準確性。

1.3 監控食品儲存和加工過程中的微生物變化

食品儲存和加工過程中，微生物的生長和繁殖是一個非常嚴峻的問題，因為微生物產生的毒素會嚴重危害人體健康。為了控制食品安全隱患，必須對儲存和加工過程中的微生物進行密切監控，及時掌握變化趨勢，以便采取相應的控制措施。PCR技術的高效性和敏感性，可為食品儲存和加工過程中的微生物變化提供快速而可靠的檢測。利用PCR技術，可以在較短的時間內，通過擴增微生物DNA特定的片段，檢測出食品加工和儲存過程中微生物數量和種類的變化。與傳統的微生物檢測方法相比，PCR技術具有更高的靈敏度和準確度[3]。此外，PCR技術還可以方便地擴增不易培養的微生物，幫助快速檢測，有助于迅速掌控微生物的變化趨勢。然而，PCR檢測結果僅能提供微生物數量和種類，并不能給出微生物對食品安全的實際威脅程度，因而必須將其和其他監控指標如溫度、濕度、光照等結合，以便實施更加全面和科學的食品安全管理措施。

2 食物微生物檢測中面臨的問題

2.1 微生物難以檢測

食品中微生物的種類豐富、數量龐大，常常會存在一些微生物難以被檢測到的情況，給食品安全帶來潛在的威脅。對于不同的微生物，需要采用不同的檢測方法。一些傳統的檢測方法，如培養基法和生化法，能夠有效地培養和檢測某些具有代表性的微生物，但當遇到一些微生物數量很少，生長速度較慢，或者已經失活，這些傳統方法就很容易出現偏差。分子生物學方法可以克服這些問題，如PCR和熒光原位雜交技術（FISH）等方法，其靈敏度和準確性很高。此外，還需要考慮到微生物存活狀態對檢測結果的影響。有些微生物被殺滅后也會在食品中存在，影響微生物檢測的準確度[4]。對于脆弱的微生物，比如病毒，一些直接檢測方法可能無法穿透其外殼，影響檢測結果。

2.2 檢測時效度低

傳統的食品微生物檢測方法通常是基于培養和生化特性來實現的，其操作流程較為復雜，需要多步驟處理和相對較長的培養時間，使得檢測過程相對耗時，并且需要配備專業的實驗設備和高素質的實驗操作人員，對于食品制造商而言需要花費較高的成本。相比之下，PCR技術在食品微生物檢測中具有快速、準確、重復性好等優點，可以提高檢測工作的時效性。PCR技術利用特異性引物與目標微生物中的DNA特定區段進行擴增，檢測出微生物的存在與數量，其操作相對簡單，能夠在短時間內快速得出結果。此外，PCR技術的重復性好，可以多次重復進行，確保檢測結果可靠性。最重要的是，PCR技術不需要長時間的培養，極大地提高了檢測效率和時效性[5]。

2.3 食物為復雜矩陣

傳統的檢測方法僅限于細菌的培養和生化特性等特征，而PCR技術具有利用微生物特定的DNA區段進行檢測的優點，從而避免了此類問題，提高了檢測結果的準確性。傳統的檢測方法只能檢測一些常見的細菌，而食品中存在大量的非細胞微生物，如感染性噬菌體、真菌、病毒、放線菌和原蟲等。這些微生物的特征和細菌不同，它們需要一個新的、更加復雜的檢測方法來進行檢測。PCR技術可以很好地克服這一問題，其能夠根據微生物特定的DNA區段進行檢測，而不僅僅是細菌的培養和生化特征。因此，采用PCR技術進行食品微生物檢測，可以更全面、準確地檢測出食品中存在的微生物。由于不同成分間存在較大差異，傳統的培養方法識別有些細菌存在較大的困難，限制了食品微生物檢測的質量，縮短了檢測窗口期。PCR技術的特異性較好，可以避免非目標DNA被擴增，從而提高檢測結果的準確性和靈敏度，進而克服食品組成的復雜矩陣問題，提高檢測的全面性和精準性，保障食品安全。

3 食物微生物檢測中如何運用 PCR 技術

3.1 加強對 PCR 技術的認識

PCR技術是一種基于DNA分子生物學原理的分子生物學技術，其作用是在基因組中選擇性擴增目標特定DNA區段。該技術的主要優點是其高靈敏度和特異性，尤其是對于低濃度的微生物，PCR技術能夠快速、準確地檢測出微生物的存在。然而，PCR技術也存在一些局限性，比如可能受到微生物的抑制效應，擴增產物可能出現假陽性或假陰性的結果。同時，PCR技術對于樣品的制備、RNA引物設計和對引物限制酶的選擇等操作要求嚴格，需要借助高精密、高靈敏的檢測儀器，增加了成本和技術難度。在食品微生物檢測領域，PCR技術具有許多優點和應用前景。它可以快速、準確地檢測食品樣品中不同的微生物，包括細菌、病毒等。PCR技術還可用于食品的追蹤和溯源，幫助識別食品中微生物的來源，以便有效采取防控措施。

3.2 加大人才建設力度

首先，需要加強基礎科學教育，培養學生的分子生物學等基礎科學能力，定向培養未來從事食品微生物檢測工作的技術人員。其次，相關高校需要加強實踐教育，提供相關實驗室的實驗平臺，使學生能夠熟練掌握PCR技術的實驗步驟，增強其實驗操作技能。最后，可以通過支持創新基金、組織開展過程培訓等方式，促進相關技術人員在食品微生物檢測領域中不斷錘煉自己的技術和研究水平。此外，由于PCR技術在食品微生物檢測中的應用和需求不斷增加，檢測機構還需要加大對技術人員培養和進修的投資力度，提高他們的專業能力水平。例如，可以通過行業協會、科研機構等設置相應的專業課程，培養相關技術人員的實際操作能力、學術知識能力。

3.3 創新并合理利用PCR 技術

不同食品樣品的特點和復雜程度不同，因此，在PCR檢測方法的使用過程中，檢測人員需要根據實際情況選擇不同的技術路徑，并不斷加以改進和優化。例如，在含有大量脂肪和糖分的食品中，可采用各種樣品預處理方案來提高檢測的靈敏度和特異性，比如通過預先分離或去除分離DNA或RNA的阻礙物的方法。通過參考其他領域的PCR技術方法和技術手段，如數字PCR、實時PCR等，也可以應對一些復雜的檢測需求。另外，我們應該積極推動適用檢測技術產品的研發和生產。PCR檢測是一個復雜、精細的過程，除了技術人員的操作技能之外，還需要制造業和科技企業相應的技術支持。

3.4 多種途徑推進 PCR 技術發展

通過培訓將PCR技術相關知識傳授給更多人才，增強技術人員的技能和掌握能力，可提高PCR技術在食品檢測中的有效性。相關高校應該以實踐為主，讓學生了解PCR應用的具體過程，并通過模擬項目加深學生對該技術的掌握程度。同時，檢測機構應組織大規模的交流活動，讓不同領域、不同背景的專家一起參與，分享他們的經驗和最新科研成果，這樣能夠拓寬改進思路，創新研究思路，提高PCR技術創新及研究水平。

4 結語

本文通過介紹PCR技術及其優點、食品微生物檢測存在的問題，以及PCR技術在解決食品微生物檢測中的應用，展示了PCR技術在食品微生物檢測工作中的重要意義。在PCR技術的應用中，我們應該重視對未知病原體的檢測，開展更深入的研究，只有具備先進的檢測技術和完整的檢測體系，才能更好地保障食品安全。此外，在實施PCR技術前，我們應該進行真實性和準確性的試驗驗證。只有這樣，我們才能全面掌握PCR技術的特性、優勢和局限性，為食品安全保駕護航，提供更高效、更準確、更可靠的檢測結果，進一步保障人們健康。