食品中微生物快速檢測與鑒定技術的研發與應用

摘 要：隨著全球人口的增長和食品供應鏈的日益復雜，食品安全問題愈發受到國際社會的關注。食品微生物污染可能導致食源性疾病，威脅消費者的生命健康，是食品安全領域的重大挑戰之一。因此，對食品中微生物進行快速、準確的檢測與鑒定，對于確保食品安全、維護公共衛生具有重要意義。本文探討了食品中微生物快速檢測與鑒定技術的研發與應用，為食品安全領域的研究和實踐提供參考。

關鍵詞：微生物；快速檢測技術；鑒定技術；食品安全

Research and Application of Rapid Detection and Identification Technology for Microorganisms in Food

LIU Yunqi， TIAN Yunjia

（Xingtai Inspection and Testing Center， Xingtai 054000， China）

Abstract： With the growth of the global population and the increasing complexity of the food supply chain， food safety issues have received increasing attention from the international community. Microbial contamination of food may cause foodborne diseases and threaten the life and health of consumers， which is one of the major challenges in the field of food safety. Therefore， rapid and accurate detection and identification of microorganisms in food is of great significance for ensuring food safety and maintaining public health. This article discusses the development and application of rapid detection and identification technology of microorganisms in food， providing a reference for research and practice in the field of food safety.

Keywords： microorganisms; rapid detection technology; appraisal technology; food safety

1 食品中微生物快速檢測與鑒定技術應用的重要性

1.1 縮短檢測周期，提高檢測效率

快速檢測技術可以在數小時內完成檢測，大大縮短了檢測時間。這對于易腐敗變質的新鮮食品尤其重要，可以及時發現問題并采取措施，避免因檢測滯后造成的經濟損失。同時，快速檢測技術還可以提高食品企業的生產效率，加快產品周轉速度，增強市場競爭力。

1.2 提高食品安全監管的覆蓋面和頻率

快速檢測技術可以實現更大范圍、更高頻率的抽檢，提高了問題產品的發現概率，有利于構建更加嚴密的食品安全防控網絡。同時，一些便攜式快速檢測設備還可以實現現場檢測，使監管部門能夠及時發現和處置問題，提高監管效率和效果。

2 食品中微生物污染的特點

2.1 常見的食源性致病微生物

常見的食源性致病微生物主要包括細菌、病毒和寄生蟲等，它們通過不同方式進入食品并在適宜條件下繁殖，最終導致食品腐敗變質或引發食源性疾病。細菌是最主要的食源性病原體，其中沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、單核細胞增生李斯特菌等最為常見。這些細菌普遍存在于自然界和動物體內，容易通過各種途徑污染食品[1]。病毒雖然不能在食品中繁殖，但可以在食品表面存活較長時間并通過食品傳播，如諾如病毒和甲型肝炎病毒等。某些寄生蟲如旋毛蟲、肝吸蟲等也可通過未經充分加熱的肉類侵染食用者的身體。

2.2 微生物污染的途徑和表現

微生物污染食品的途徑多種多樣，主要包括原料污染、加工過程污染、交叉污染以及儲運銷售過程污染等。原料污染是指農產品在種植養殖過程中受到病原微生物的污染，如蔬菜受到污水或糞便污染，畜禽感染沙門氏菌等。加工過程污染則可能來自操作人員、設備器具、加工環境等，不良的衛生條件和不規范的操作都可能引入微生物。交叉污染是指微生物通過接觸傳播，如生熟食品混放、砧板共用等。儲運銷售過程中，溫度控制不當、包裝破損等因素也可能導致微生物污染。

微生物污染的表現形式多樣，既包括肉眼可見的變化，也有不易察覺的潛在危害。可見的變化如食品表面出現霉斑、黏液、異味等，這通常是腐敗變質的征兆。而一些致病菌的污染可能并不引起明顯的感官變化，但具有潛在的食品安全風險。不同類型的食品由于成分和特性的差異，其微生物污染的表現也各不相同。例如，高蛋白質食品如肉類、奶制品等更易滋生細菌，而高糖分食品則容易滋生酵母菌和霉菌。新鮮果蔬的微生物污染可能表現為軟化、褐變或腐爛，而谷物類食品則可能出現發霉或蟲蛀等現象。

3 常見的微生物快速檢測技術

3.1 分子生物學技術

分子生物學技術是基于核酸檢測的方法，主要包括聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）及其衍生技術。PCR技術通過特異性引物擴增目標DNA片段，具有靈敏度高、特異性強的優點。實時熒光定量PCR（Quantitative Real-Time PCR，qPCR）在傳統PCR基礎上引入熒光探針，可實現對目標微生物的定量檢測。此外，多重PCR、數字PCR等新型PCR技術也被廣泛應用于微生物檢測。除PCR外，核酸序列擴增技術（Nuclear Acid Sequence-Based Amplification，NASBA）、環介導等溫擴增（Loop-Mediated Isothermal Amplification，LAMP）等也逐漸得到應用。這些分子生物學方法可在短時間內實現對特定微生物的高靈敏度檢測，為微生物快速檢測提供了有力工具。

3.2 免疫學技術

免疫學技術是利用抗原-抗體特異性結合反應來檢測微生物的方法。酶聯免疫吸附試驗（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）是最常用的免疫學檢測技術之一，通過酶標記的抗體與目標抗原結合并產生顏色反應來實現定性或定量檢測。免疫熒光技術則利用熒光標記的抗體與目標抗原結合后在熒光顯微鏡下觀察，實現微生物的檢測。免疫層析技術將抗原-抗體反應與層析分離相結合，可實現快速便捷的現場檢測。免疫磁珠分離技術利用磁珠富集目標微生物，提高了檢測靈敏度[2]。免疫學技術操作簡便、檢測速度快，在微生物快速檢測中得到廣泛應用。

3.3 代謝學技術

代謝學技術是基于微生物代謝產物檢測的方法。ATP生物發光法是一種常用的代謝學檢測技術，通過測定微生物細胞內ATP含量來間接反映微生物數量。該方法操作簡單、檢測速度快，但無法區分不同種類的微生物。氣相色譜-質譜聯用技術（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）可對微生物代謝產生的揮發性有機化合物進行定性定量分析，從而實現對特定微生物的鑒定。此外，基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜（Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry，MALDI-TOF MS）技術可通過分析微生物蛋白質指紋圖譜來實現微生物的快速鑒定，已成為微生物檢測領域的重要工具。代謝組學技術則通過分析微生物代謝產物的整體譜圖來實現微生物的鑒定與分類。

3.4 生物傳感器技術

生物傳感器由生物識別元件和信號轉換器兩部分組成，可將生物分子識別信號轉換為可測量的電信號。根據生物識別元件的不同，生物傳感器可分為酶生物傳感器、免疫生物傳感器、DNA生物傳感器等。酶生物傳感器利用酶與底物的特異性反應來檢測目標物質，具有靈敏度高、選擇性好的優點。免疫生物傳感器基于抗原-抗體特異性結合反應，可實現對特定微生物的快速檢測。DNA生物傳感器則利用DNA探針與目標核酸序列的雜交反應來檢測微生物。此外，基于納米材料的生物傳感器如量子點生物傳感器、碳納米管生物傳感器等新型傳感器也不斷涌現，進一步提高了檢測靈敏度和特異性。

3.5 流式細胞術

流式細胞術是一種基于單細胞分析的微生物檢測技術。該技術利用激光束照射懸浮在液流中的單個細胞，通過檢測散射光和熒光信號來分析細胞的理化特性。流式細胞術可同時分析多個參數，如細胞大小、顆粒度、核酸含量、蛋白質表達等，從而實現對微生物的快速檢測和分類。熒光標記技術的應用進一步擴展了流式細胞術的應用范圍，可通過特異性熒光標記實現對特定微生物的檢測。此外，流式細胞術還可與細胞分選技術相結合，實現對特定微生物的富集和分離。近年來，微流控技術與流式細胞術的結合產生了微流控流式細胞儀，大大降低了儀器成本和樣品消耗，使得流式細胞術在微生物檢測領域的應用更加廣泛。

4 快速檢測與鑒定技術的應用

4.1 在食品生產過程中的應用

在食品生產過程中，快速檢測與鑒定技術的應用主要體現在實時監控和質量把控兩個方面。通過實時監控，可以對原料、半成品和成品中的各種有害物質進行快速檢測，及時發現潛在風險，從而采取相應的預防措施，避免不合格產品流入市場。同時，快速檢測與鑒定技術還可以用于生產環節的質量把控，確保每一道工序都能嚴格遵循規范，保證最終產品的安全性和品質[3]。此外，快速檢測技術在生產線自動化控制系統中也有廣泛應用，能夠實現對關鍵參數的實時監測和調節，從而優化生產過程，提高效率和產品一致性。

4.2 在食品檢驗機構中的應用

在食品檢驗機構中，快速檢測與鑒定技術則是實現高效、精準檢測的關鍵。與傳統檢測方法相比，這些新興技術不僅檢測速度更快、靈敏度更高，而且能夠對多種指標進行同步檢測，大大提高了工作效率。此外，一些先進的鑒定技術還能夠對樣品進行深入分析，準確判斷其成分和來源，為食品安全評估提供重要依據。值得一提的是，隨著技術的不斷進步，一些新型檢測設備已經實現了自動化操作和智能化分析，極大地降低了人為誤差，提高了檢測結果的可靠性和一致性。

5 食品中微生物快速檢測與鑒定技術的發展趨勢

5.1 技術的進一步優化與整合

在食品微生物快速檢測與鑒定領域，各種檢測技術正在不斷優化完善。基于分子生物學的核酸檢測技術，如PCR及其衍生技術、基因芯片技術等，檢測靈敏度和特異性持續提高，樣品制備、擴增反應及結果分析環節也在精簡，并向自動化方向發展[4]。免疫學檢測技術如酶聯免疫吸附試驗等，新型高親和力抗體的開發應用使其檢測能力大幅增強。生物傳感器技術憑借其特有優勢也備受關注，新型生物識別元件和轉導機理的開發使其檢測性能持續改善。

5.2 現場快速檢測的發展

現場快速檢測是食品微生物檢測的發展趨勢。目前，基于免疫層析試紙等技術的快速檢測試劑盒已廣泛應用于食品加工和流通環節，但檢測項目較為單一。未來，多種檢測技術的融合將大大拓展現場檢測的范圍和深度。集成化檢測芯片或微流控芯片，將基因、蛋白、代謝物等多種生物標志物的檢測集成在一個微型平臺上，能夠實現多項指標的同步檢測[5]。此外，借助納米材料、新型生物識別元件等新興技術，現場快速檢測的靈敏度和特異性也將進一步提高。

5.3 智能化與自動化的趨勢

智能化與自動化是食品微生物檢測的發展方向。檢測過程的智能化主要體現在智能算法的應用，如機器學習、人工智能等，能夠有效處理和分析海量復雜數據，實現精準識別和智能判斷。同時，檢測流程的自動化也在不斷推進，從樣品前處理到檢測分析的各個環節都有望實現自動操作，極大提升了檢測效率和可靠性。此外，移動互聯網、云計算等信息技術與檢測技術的融合，也將推動檢測過程的遠程操控和大數據分析，實現智能化檢測與監控。

6 結語

綜上所述，食品中微生物快速檢測與鑒定技術正向更加智能化、自動化和一體化的方向發展。技術的不斷優化與整合、現場快速檢測的發展，以及智能化與自動化的趨勢，將為食品安全提供更有力的技術保障，促進食品產業的健康發展。但同時也需要注意，新技術的應用必須遵循相關法律法規，確保技術在安全、有效、可控的前提下得到推廣應用。

參考文獻

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[3]苗小雨，柴春祥，魯曉翔.無損檢測技術在食品微生物檢測中的應用與展望[J].食品與發酵工業，2022，48（8）：311-319.

[4]楊平.食品中4種致病微生物的多聯PCR快速檢測技術研究[D].重慶：重慶大學，2007.

[5]江峰錦，鄭良萍.食品微生物檢驗內容及檢測技術方式分析[J].中國衛生產業，2019，16（25）：169-170.