生物芯片技術及其在食品檢測中的應用

□ 梁耀娟 北海市產品質量檢驗所

1 生物芯片技術概述

具體來講，生物芯片技術是運用原位合成等方法，在硅膠片等支持物的表面有序固定大量生物大分子，包括細胞、核酸片段等，促使有二維分子排列形成，雜交已經完成標記的待測生物樣品中的靶分子，借助于相關儀器來科學高效地檢測分析雜交信號強度，以便對樣品中的靶分子數(shù)量有效判斷，促使分析檢測目的得到順利實現(xiàn)。目前出現(xiàn)了諸多種類的生物芯片，有著不同的劃分依據(jù)，如根據(jù)作用對象的差異，可以劃分為基因芯片、細胞芯片等；而根據(jù)原理，又可以劃分為為通道型微陣列芯片、元件型微陣列芯片等。其中，基因芯片因為具有較大優(yōu)勢，得到了最為廣泛的運用，蛋白質芯片、組織芯片也有著較為廣泛的運用范圍。在具體實踐中，需要結合食品檢測的要求和實際情況，科學選擇生物芯片技術。

2 生物芯片技術在食品檢測中的應用

2.1 生物芯片技術在食品微生物檢測中的應用

有很多致病微生物存在于食品中，那么通過食品微生物檢測就是為了將食品中含有的病原性微生物給及時準確地檢測出來，以便促使人類身體健康得到保障。過去往往采用生物培養(yǎng)檢測的方法，需要進行十分繁雜的操作環(huán)節(jié)，且無法將食品污染情況及時反映出來，食品安全性得不到保證，威脅到消費者的身體健康。之后采用PCR檢測技術，此種方法靈敏度較高，但需要較高的成本，存在著諸多弊端。那么，就需要采取生物芯片技術。國外有學者設計了診斷芯片，其根據(jù)高度保守基因序列，將不同菌種之間的差異序列作為靶基因，然后在芯片表面布置同種細菌不同血清型所持有的標志基因。相較于傳統(tǒng)檢測技術，此種方法具有較高的敏感度，且操作環(huán)節(jié)較少，具有較好的重復性。

2.2 生物芯片技術在轉基因食品檢測中的應用

進入新時期后，基因工程技術日趨成熟，市場上出現(xiàn)了越來越多的轉基因食品。但人們普遍都比較擔憂轉基因食品的不可預期影響，為了維護消費者的知情權和選擇權，就需要積極運用生物芯片技術進行檢測。20世紀90年代，出現(xiàn)了兩種轉基因食品檢測技術，分別是PCR法和酶聯(lián)免疫吸附檢測法，后者可能會改變成分性質，而PCR法在運用過程中，很多因素都會對其結果準確性造成影響，且交叉感染問題很容易出現(xiàn)，這樣就無法快速有效地檢測轉基因食品。針對這種情況，就可以采取基因芯片技術。本技術在支持物上固定大量的探針分子，雜交標記的樣品分子，然后對每一個探針分子雜交信號的強度進行檢測，分析獲取到的各項數(shù)據(jù)，就可以對樣品分子的序列、數(shù)量等信息有效了解，進而對樣品中是否含有轉基因成分科學判斷，保證食品的安全性。

2.3 生物芯片技術在食品原料檢測中的應用

在對基因突變的食品原料作物篩選過程中，也可以有效運用基因芯片技術，以便將具有更高經濟價值和更好抗病性、抗蟲性的作物給找出來。借助于基因芯片技術，能夠對作物不同基因功能更好的了解，可以判斷作物受到不同因素的影響狀況，如干旱、肥力、光量等，以便科學處理，提升作物產品，也可以更好地培育食品原料作物新品種。進入新時期后，美國有公司已經將多種檢測系統(tǒng)給開發(fā)出來，能夠有效檢測轉基因食品原料，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.4 生物芯片技術在食品毒理學研究中的應用

過去的食品毒理學研究中，將動物實驗模式運用過來，其能夠對毒物的整體毒性效應、毒物代謝情況等科學研究，但是此種技術需要花費大量的時間和精力，且需要將很多動物投入到實驗中來。而通過生物芯片技術的運用，能夠同時有效分析幾千個基因表達，可以更好地研究人體免疫系統(tǒng)受到新型食品資源的影響情況，還能夠科學分析單個、多個混合體的有害成分。現(xiàn)階段，動物實驗依然具有一定的運用價值，還無法被生物芯片完全取代，但通過生物芯片技術的運用，能夠獲取到更多有用的信息，很多生物實驗可以被省略掉，節(jié)約人力資源和時間資源。目前，世界上已經出現(xiàn)了很多毒理學基因芯片，且經過不斷實踐，逐步成熟。比如，美國研制出來的ToxChip基因芯片，能夠將人體基因表達受到有害化學物質的影響情況靈敏地檢測出來。

2.5 生物芯片技術在食品營養(yǎng)成分檢測中的應用

細胞與營養(yǎng)成分發(fā)生作用后，將會改變細胞的外部形態(tài)，內部也會出現(xiàn)正常的代謝過程。而基因表達變化則可以充分體現(xiàn)內部生理活性的變化，那么通過對細胞基因表達受到營養(yǎng)物質影響情況進行檢測和分析，就能夠對營養(yǎng)成分的作用機制科學推測，對營養(yǎng)成分前后細胞的變化情況科學觀察，就能夠對其活性、毒性正確判斷，以便對物質的作用靶位點有效確認。

3 結語

相較于傳統(tǒng)的食品檢測技術，生物芯片技術具有一系列的優(yōu)勢，其具有更高的靈敏度和檢測效率。通過有機結合生物芯片技術和食品安全檢測，將會有效提升食品安全檢測水平，推動生物芯片技術的發(fā)展。我國要緊跟時代發(fā)展步伐，深入研究生物芯片技術，以便推動食品檢測領域的整體進步和發(fā)展。