生物芯片技術在食品科學中的應用研究

顧朋

摘 要：分析了生物芯片技術及其原理，并詳細探究了生物芯片的工作流程和在食品科學當中的具體應用，希望此次理論研究對食品科學的發展有所裨益。

關鍵詞：生物芯片技術；食品科學；微生物；食品衛生

中圖分類號：TS207 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.033

隨著人們生活質量的提升，人們對食品安全問題越來越重視，所以對食品成分進行鑒定就顯得尤為重要。生物芯片技術在食品科學中有著關鍵作用，能夠在一定程度上保障食品的安全性。

1 生物芯片技術及其原理

1.1 生物芯片技術的內涵

生物芯片是通過光導原位合成方式將大量生物分子有序固化在支持物表面，然后組成密集二維分子并排列，與已標記的待測生物樣品雜交，最后通過特定儀器的高效掃描和計算機數據分析計算等構建的生物學模型。生物芯片從概念上來說屬于計算機芯片，這是因為其制備工藝與計算機芯片有很大的相似性。它的類型也比較多樣，包括基因芯片、蛋白質芯片等。

1.2 生物芯片的作業原理

生物芯片的作業原理是在核算分子堿基間互補配對，然后通過信息技術、微電子技術和光電子技術等，把基因分子排列在支持物表面，從而構成微點陣。在人類基因組計劃的實施中，基因的互補配對原理為分子生物學的研究及其在臨床實驗中的應用等打下了良好的基礎。根據堿基配對原理實施的基因測序步驟是先確定一個化學結構片段，然后加入樣品、確定結果，最后通過熒光標記法來獲得檢測結果。

2 生物芯片的工作流程和具體應用

2.1 生物芯片的工作流程

生物芯片的工作流程為：①構建芯片。構建芯片是通過表面化學方法和組合法來處理芯片，然后將基因片段和蛋白質分子按照順序排列在芯片上。由于芯片種類較多，所以制備方法各不相同，主要有微矩陣點樣法和原位合成法兩種。其中，微矩陣點樣法是通過液相化學合成寡核苷酸鏈探針，然后通過陣列復制器將紫外線交聯固定后得到芯片；原位合成法主要是通過光導化學合成技術在載體表面合成寡核苷酸探針。②樣品制備階段。這一過程主要是復雜生物分子合體，所以要進行生物處理。③生物分子反應。這是芯片檢測比較關鍵的步驟，反應過程需要滿足高鹽濃度、低溫和長時間這三個條件。④反應圖譜的檢測和分析。當生物芯片和熒光標記目標基因雜交之后，就可以通過激光共聚焦掃描芯片把芯片測定結果轉換成圖像或數據。

2.2 在食品科學中的具體應用

2.2.1 闡明食品的營養機理

將生物芯片技術應用于食品科學中能夠闡明食品的營養機理，這有利于疾病發生的基因表達和單核苷酸多態性的研究，也有利于預防疾病、總結營養素之間的關系。使用生物芯片技術能夠闡明營養素與蛋白質、基因表達的關系，這就為疾病的抵抗和預防提供了理論依據。

2.2.2 檢驗食品衛生

生物芯片技術在食品衛生的檢驗中發揮著很大的作用。經濟全球化的發展使得食品衛生檢驗和動植物檢疫技術成為了世貿組織貿易技術壁壘，食品安全問題直接影響了我國農產品的出口創匯能力。而生物芯片技術的應用可以為食品安全提供更多的保障——確定食源性疾病閾值，從而構建食品監督管理預警和快速反應系統。這一技術在食品生物重要基因的篩選和檢測中發揮了重要作用。使用生物芯片技術檢測食源性致病菌的步驟為：①樣品前的增菌。使用傳統增菌技術需要2 d時間，有時會更長，而使用生物芯片技術只需要8 h左右。②核酸提取。該過程0.5 h就能完成。③核酸擴增。在這一過程中，針對芯片高通量檢測，要構建高效的多重不對稱PCR。④芯片雜交和檢測。

2.2.3 檢測食品中的病原性微生物

將生物芯片技術應用于食品的微生物檢測中，能夠及時、準確地檢測出食品當中的病原性微生物，并了解這些微生物的污染情況。這些致病微生物會對人類健康造成嚴重威脅。此外，還可將這一技術應用于轉基因食品的檢測中，有效辨別轉基因食品和非轉基因食品。

3 生物芯片技術的不足

生物芯片技術的不足主要體現在：①在應用方面，還需要進一步提升其性能，以滿足當前的實際需求。②應用中的靈敏度較低。③當前生物芯片技術的檢測程序一體化還得不到有效完善，熒光標記技術所需要的系統價格較高，難以全面普及。④微細制備技術還需進一步優化。對此，要提高生物芯片的微陣列密度，因為密度越高，可檢測的信息就越豐富。

4 結束語

總而言之，生物芯片技術在食品科學中的實際應用要與實際情況緊密聯系。作為新興的生物技術，生物芯片技術在應用范圍的擴展和作用的發揮上還有很大的空間。通過不斷應用和優化這一技術，能夠提高食品安全檢測的水平和效率。

參考文獻

[1]孟晶巖，安鳴，栗紅瑜.簡析食品安全檢測技術[J].食品工程，2015（01）.

[2]謝修志.生物技術在食品檢測方面的應用[J].生物技術通報，2013（01）.

[3]孟甜.生物芯片在食品安全檢測中的應用研究[J].生命科學儀器，2012（04）.

[4]黃吉光，諸世楠，彭杰.基于生物芯片技術的食品安全管理[J].經營與管理，2012（05）.

〔編輯：王霞〕