食品質量控制中的微生物檢測技術研究

摘 要：食品微生物檢測是保障食品安全的重要環節，傳統檢測方法存在檢測周期長、靈敏度低等問題，難以滿足現代食品工業的需求。本文綜述了食品質量控制中新興的微生物檢測技術，包括分子生物學檢測技術、免疫學檢測技術和生物傳感器技術。通過分析各種技術的檢測原理、特點及應用要點，探討這些新型技術在提高檢測效率、靈敏度和特異性等方面的優勢，以期為食品安全監管提供參考和借鑒。

關鍵詞：食品安全；微生物檢測；分子生物學技術

Research on Microbial Detection Technology in

Food Quality Control

CHEN Shuangbao

（Naiman Banner Market Supervision Administration， Tongliao 028300， China）

Abstract： Microbial detection in food is an important part of ensuring food safety. Traditional detection methods have problems such as long detection cycles and low sensitivity， which are difficult to meet the needs of modern food industry. This article reviews emerging microbial detection technologies in food quality control， including molecular biology detection technology， immunological detection technology and biosensor technology. By analyzing the detection principles， characteristics and application points of various technologies， the advantages of these new technologies in improving detection efficiency， sensitivity and specificity were discussed， in order to provide reference for food safety supervision.

Keywords： food safety; microbial testing; molecular biology techniques

隨著人們生活水平的提高，食品安全問題已成為全社會關注的焦點。食品中存在的微生物，尤其是病原微生物，不僅會引起食品腐敗變質，還可能危害人體健康，甚至導致死亡。為保障食品安全，控制食源性疾病的發生，開展食品微生物檢測十分必要[1]。傳統的食品微生物檢測方法，如平板計數法、最大可能數法等，存在檢測周期長、靈敏度低等缺點，難以滿足現代食品工業快速、高通量檢測的要求。基于此，本文總結分析了食品質量控制領域幾種新興的微生物檢測技術，包括分子生物學檢測技術、免疫學檢測技術和生物傳感器技術，重點討論了各種技術的原理、優缺點及其在食品微生物檢測中的應用流程和要點，以期為食品安全監管提供參考。

1 食品質量控制中微生物檢測的必要性

食品作為人類賴以生存的物質基礎，其安全性直接關系到消費者的身體健康和生命安全。然而，食品在生產、加工、貯藏、運輸和銷售等環節中，難免會受到微生物的污染。一旦食品中的微生物超過一定限量，不僅會引起食品腐敗變質，產生難聞的氣味和異常的風味，降低食品的感官品質，縮短食品的貨架期，還可能產生有毒有害物質，甚至導致食源性疾病的暴發，給消費者的健康和生命安全帶來極大威脅，同時也會影響食品企業的聲譽和經濟效益[2]。因此，在食品質量控制體系中，微生物檢測是一項不可或缺的環節。通過微生物檢測，可以及時發現食品中潛在的微生物危害，準確評估食品的微生物指標安全性，為食品工藝過程的改進和產品安全評估提供科學依據。

2 食品質量控制中的微生物檢測技術

2.1 分子生物學檢測技術

2.1.1 聚合酶鏈式反應技術

聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術是一種基于核酸擴增原理的分子生物學檢測方法。該技術利用一對特異性引物，在聚合酶的作用下，通過變性、退火、延伸3個步驟，對目標核酸序列進行指數擴增，從而實現快速、靈敏、特異地檢測微生物。與傳統的培養方法相比，PCR技術具有檢測速度快、靈敏度高、特異性強等優勢[3]。其不受微生物是否可培養的限制，能夠檢測樣品中的死細胞和難培養的微生物，大大縮短了檢測周期。此外，PCR技術的特異性引物能夠精確識別不同種屬的微生物，從而實現微生物的準確定性和定量分析。

PCR技術在食品微生物檢測中的一般流程包括樣品制備、核酸提取、PCR擴增和結果分析等步驟。①根據檢測對象和基質特點，選擇合適的樣品制備方法，如勻漿、振蕩等，使微生物細胞從食品基質中釋放出來。②采用物理、化學或酶解等方法裂解細胞，提取微生物核酸。③純化后的核酸作為模板，與特異性引物、聚合酶等混合，進行PCR擴增反應。④擴增產物可以通過瓊脂糖凝膠電泳、熒光定量PCR、DNA測序等方法進行定性或定量分析?，F階段，針對食源性致病菌，如沙門氏菌、李斯特菌等，已建立了成熟的PCR檢測方法和商業化試劑盒，可以實現食品中目標菌的快速、準確檢測[4]。但PCR技術也存在假陽性、PCR抑制等問題，因此在實際應用中，還需要對檢測方法進行優化和驗證，以保證食品微生物檢測結果的可靠性和準確性。

2.1.2 基因芯片技術

基因芯片技術是一種高通量、并行化的分子生物學檢測方法。其以固相載體為支撐，通過將大量探針分子（如寡核苷酸、cDNA等）按一定順序排列并固定在芯片表面，形成高密度的探針陣列。當帶有熒光標記的靶序列與芯片雜交時，探針會特異性地捕獲互補的靶序列，通過檢測雜交信號的位置和強度，即可實現對多種微生物的同時分析。與傳統的微生物檢測方法相比，基因芯片技術具有通量高、靈敏度高、特異性強、樣品用量少等優點。一次實驗就可以檢測多種微生物，大大提高了檢測效率。此外，基因芯片還可以提供微生物的遺傳信息，為深入研究微生物的致病機制、流行規律等提供技術支持[5]。

食品微生物檢測中應用基因芯片技術的一般流程包括樣品制備、核酸提取與標記、雜交反應和數據分析等步驟。①根據檢測目標和食品基質，采用物理、化學或生物方法制備樣品，釋放樣品中微生物的核酸物質。②提取純化核酸，并進行熒光標記，制備雜交探針。③將探針與芯片在適宜條件下雜交，進行特異性結合。雜交后，利用激光掃描儀或電荷耦合元件成像系統掃描芯片，獲得雜交信號圖像。④應用專業軟件對圖像進行分析，確定微生物的種類、數量等信息?；蛐酒夹g在食品微生物檢測領域具有廣闊的應用前景。研究人員已開發出多種食源性致病菌和腐敗微生物的基因芯片，如沙門氏菌屬芯片、李斯特菌屬芯片等，可同時檢測和鑒定多種食源性致病菌。然而，基因芯片技術也存在成本較高、操作較復雜等局限性，在未來的實際應用中還需要進一步優化和改進。

2.2 免疫學檢測技術

2.2.1 酶聯免疫吸附試驗

酶聯免疫吸附試驗（Enzyme-Linked Immunosorbent"Assay，ELISA）是一種基于抗原、抗體特異性結合原理的免疫學檢測方法。其利用抗體的高度特異性和酶的高催化活性，通過抗原抗體反應和酶促顯色反應，實現對目標物的定性和定量分析。與傳統的微生物培養方法相比，ELISA具有操作簡便、靈敏度高、特異性強、可實現自動化等優點，已成為食品微生物檢測領域的常用技術之一。

ELISA在食品微生物檢測中的一般流程包括樣品制備、抗原包被、抗體反應、酶標記物反應和結果判定等步驟。①根據檢測對象和基質特點，選擇合適的樣品前處理方法，如勻漿、離心等，獲得待測樣品。②將待測抗原包被于固相載體（如酶標板）上，與酶標記的特異性抗體進行反應。洗滌去除未結合的抗體后，加入底物，在酶的催化下產生顏色變化。③用酶標儀測定吸光值，根據標準曲線計算樣品中待測物的含量。ELISA可用于食品中多種致病菌和毒素的檢測，如沙門氏菌、李斯特菌、葡萄球菌腸毒素等。目前已開發出多種商業化的ELISA試劑盒，可快速、靈敏、特異地檢測食品中的微生物及其代謝產物，為食品安全監測提供了有力保障。但ELISA也存在假陽性、交叉反應等問題，在實際應用中還需要對檢測方法進行優化和驗證，以提高檢測的準確性和可靠性。

2.2.2 免疫層析技術

免疫層析技術（Immunochromatographic Assay，ICA）是一種基于免疫學原理的快速檢測方法。其利用毛細管作用力，將液體樣品沿著層析膜上的多孔纖維進行移動，同時發生抗原-抗體反應，形成可見的顏色帶，實現對目標物的定性或半定量檢測。與ELISA相比，ICA操作更簡便、檢測速度更快、結果判讀更直觀，特別適用于現場快速檢測。

免疫層析技術在食品微生物檢測中的一般流程包括樣品制備、樣品滴加、層析反應和結果判定等步驟。①將待測食品樣品經過勻漿、離心等預處理后，滴加到層析試紙的樣品墊上。②樣品液在毛細管作用力的驅動下，沿著硝酸纖維膜向上移動，依次經過結合有抗體的標記墊、檢測線和對照線。如果樣品中存在目標抗原，就會與標記墊和檢測線上的抗體結合，形成可見的顏色帶；若樣品中不含目標抗原，則只在對照線上形成顏色帶。③根據顏色帶的位置和數量，可判斷樣品中是否含有目標微生物。免疫層析技術已廣泛應用于食源性致病菌的快速檢測。但是，免疫層析法的靈敏度和定量性相對較差，仍需要與其他檢測方法聯合使用，以提高食品微生物檢測的綜合性能。

2.3 生物傳感器技術

2.3.1 光學生物傳感器

光學生物傳感器是一類利用光學信號轉導原理，將生物感應元件與光學信號轉導器相結合的新型微生物檢測技術。其基本原理是目標微生物或其代謝產物與生物感應元件（如酶、抗體、核酸探針等）特異性結合引起光學信號的變化，再由光學信號轉導器將光信號轉換為可定量測量的電信號。與傳統方法相比，光學生物傳感器具有檢測速度快、靈敏度高、特異性強以及可實現實時在線監測等優點。

光學生物傳感器在食品微生物檢測中的應用流程一般包括生物感應元件的構建、樣品前處理、光學信號轉導和數據分析等步驟。①根據檢測目標選擇合適的生物感應元件，如酶、抗體、適配體等，并將其固定在光學傳感器表面。②食品樣品經過勻漿、離心、過濾等預處理后，與生物感應元件進行特異性結合。③結合過程中，光學傳感器實時監測光信號的變化，如光強度、波長、相位等參數的改變。④光學信號由光電轉換器轉換為電信號，經放大、濾波、A/D轉換后，由計算機進行數據處理和定量分析。目前，光學生物傳感器已成功應用于食品中多種病原菌和腐敗微生物的快速檢測，為食品質量安全控制提供了新的解決方案。

2.3.2 電化學生物傳感器

電化學生物傳感器是一類基于電化學信號轉導原理的微生物檢測技術，通過將微生物或其代謝產物與電化學信號轉導器相結合，實現對目標物的定性定量分析。其基本原理是特定的生物感應元件（如酶、抗體、核酸探針等）與目標物特異性結合可引起電化學信號的變化，通過電化學信號轉導器（如電極、場效應晶體管等）將化學信號轉換為可定量測量的電信號。與其他類型的生物傳感器相比，電化學生物傳感器具有儀器設備簡單、制作成本低、靈敏度高以及易于微型化等優點。

電化學生物傳感器在食品微生物檢測中的應用流程通常包括電極修飾、樣品前處理、電化學信號轉導和數據分析等步驟。①在電極表面修飾捕獲探針（如抗體、核酸等），構建生物感應元件。②食品樣品經過勻漿、離心、凈化等預處理后，滴加到電化學傳感器表面，與捕獲探針發生特異性結合。③結合過程中，電化學信號發生變化，如電流、電位、電阻抗等參數的改變。④通過電化學工作站等儀器進行實時監測和記錄信號變化，得到響應曲線。⑤根據峰電流、峰電位等特征參數，借助校準曲線進行定量分析，計算待測樣品中目標微生物的含量。憑借靈敏、快速、便攜等優勢，電化學生物傳感器在食源性致病菌、農藥殘留等食品安全檢測領域展現出良好的應用前景。

3 結語

食品微生物檢測技術的發展為保障食品安全提供了重要的技術支撐。分子生物學、免疫學、生物傳感器等現代檢測技術，不斷突破傳統檢測技術的局限性，在檢測速度、靈敏度和特異性等方面都取得了顯著進展。未來，隨著生物技術、納米技術和人工智能等領域的快速發展，食品微生物檢測技術將向著更加快速、精準、智能化的方向發展。同時，檢測技術的標準化、規范化和商業化應用也將進一步推進，為食品安全保障體系的完善提供更有力的技術支持。

參考文獻

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