生物技術在食品安全檢測中的最新應用研究

◎ 曹喜春，黃文鋒，陳緒軍

（1.江西省食品檢驗檢測研究院，江西 南昌 330001；2.南昌大學，江西 南昌 330001）

隨著科學技術的不斷發展，人們的生活水平也逐漸提升。食品作為一種人們生活中必不可少的物品，其所具有的豐富多樣性也使得傳統食品安全檢測技術無法滿足其安全檢測需求。生物技術是目前應用于食品檢測中的一種新興技術，該技術可以借助食品本身的生物特征，對食品進行檢測和評定，同時運用檢測試劑的配制，滿足不同類型食品的安全檢測需要。

1 生物傳感器技術

1.1 生物傳感器技術的技術手段

在食品安全檢測過程中，檢測人員需要借助試劑來完成對于食品安全水平的判斷，而隨著技術的發展，傳統的試劑分析方式已經無法滿足多樣化場景下的食品安全檢測需求，因此科研人員研發了具有微小、便攜特性的裝置，通過這種裝置來完成對于食品內部狀態的傳感，并間接地實現生物技術下的食品觀察，這種裝置便是目前廣泛應用于生物技術中的生物傳感器裝置。

常見的應用于食品安全檢測中的生物傳感器裝置主要根據食品檢測的不同內容，分為不同類型。例如，酶傳感器主要檢測食品中的生物酶含量，而微生物傳感器則面對食品中的微生物進行判斷[1]。此外，組織傳感器、細胞傳感器等，也都是直接應用于食品安全檢測當中的傳感器類型。在實際應用中，檢測人員會將傳感器裝置安裝在檢測樣品中，利用生物體自身的電信號與檢測裝置相互連接。食品內部的生物體一旦與目標物體在特定條件下發生反應，那么傳感器裝置就會在第一時間完成反應信號的接收，同時利用信號轉換裝置進行信號的分析和傳遞，幫助檢測人員完成對于食品內部生物電信號的有效判斷。

相比于傳統的生物檢測技術，生物傳感器技術能夠更加精準地完成生物電信號的判斷，以此來實現對于食品狀態的有效觀察。同時在實際運用中，生物傳感器應用簡便，操作過程清晰，受到的影響相對較小。檢測人員在檢測過程中僅需要注意傳感器裝置、儀器等的保養方法和使用壽命，并合理控制檢測環境即可完成十分精準的食品安全檢測工作。

1.2 生物傳感器技術的檢測內容

生物傳感器裝置由于類型多種多樣，因此在食品安全檢測中，可以滿足不同類型、不同食品污染問題的有效判斷。在實際應用中，生物傳感器裝置能夠應對肉制品、蔬菜食品中的食品成分檢測工作[2]。以牛奶產品的檢測為例，檢測人員在應用生物傳感器技術時，可以采用高蛋白分子檢測裝置，對牛奶產品中可能存在的內酰胺類抗生素含量情況進行分析，同時還可以借助離子共振傳感器裝置，判斷牛奶產品中的活性標準值，以此來完成對于牛奶產品的安全判斷，避免牛奶產品中含有過量的食品添加劑對于食用者的身體健康造成威脅和損害。

1.3 膜免疫芯片法的檢測內容

運用膜免疫芯片方法檢測牛奶、豬肝樣品中所含有的磺胺類藥物總量，在研究檢測磺胺藥物膜免疫分析法時使用的固相物質是PVDF膜，研究的方法是優化包被抗原濃度和抗體的工作濃度。從檢測的結果中發現，牛奶和豬肝樣品中含有的藥物除了磺胺嘧啶之外，還有磺胺對甲氧嘧啶和磺胺二甲嘧啶，以及磺胺甲基嘧啶，該檢測方法可以用來篩查磺胺藥物總量[3]。同期有將這種方法用于檢測谷物中真菌毒素[4-5]。

2 生物芯片技術

2.1 生物芯片技術的技術手段

生物芯片技術主要通過微距點陣的方法，構建基因片段、多肽分子細胞、基因探針等多元素的硅膠片，在硅膠片中，生物大分子、基因片段、抗原抗體等與食品安全有著密切關系，主要以二維分子形態呈現排列[3]。在實際運用中，硅膠片本身會與待標記的食品樣品進行靶分子雜交，此時檢測人員會借助高精度的掃描儀器對其進行光學掃描，記錄靶分子雜交全過程的詳細數據信息。計算機軟件再對數據信息進行模擬，從而判斷食品樣品中的靶分子情況，完成對于食品安全性的有效判斷。

在整個食品安全檢測過程中，最為困難的處理步驟為硅膠片芯片的制備。硅膠片芯片是一項精度、密度均要求極高的制作環節，為了滿足生物技術對于食品安全判斷檢測的實際需求，芯片載體和應用方式的選擇都需要進行仔細處理。在目前的技術當中，生物芯片裝置根據其應用類型可以分為電子芯片和分析芯片兩種類型，前者主要依靠電能驅動的方式，完成對于待測樣品的雜交工作，而后者則是通過對雜交類型的設置來完成分析。檢測人員在制備芯片時，首先需要對載體硅膠片進行化學處理，使其表面狀態能夠滿足芯片矩陣點制的需求，隨后再利用固定配基的方法完成芯片矩陣制備，最后再對芯片進行封阻。

2.2 食品檢測中生物芯片技術的檢測內容

生物芯片技術能夠完成的食品安全檢測類型十分廣泛，除了能夠針對食品污染、有害物殘留以及病原微生物情況進行觀察和判斷之外，還能夠對轉基因食品進行檢測，完成安全識別。

食品內部富含的大腸桿菌、沙門氏菌、阪崎腸桿菌、假單胞桿菌等，是嚴重影響食品安全的病原微生物，這些微生物需要借助生物技術手段進行判斷和識別。傳統生物技術主要借助酶聯免疫法和聚合酶鏈式反應等方法進行微生物檢測，但是檢測效率相對低下。而生物芯片技術本身所具有的高通量以及高靈敏度等特點，使得其在檢測精度和檢測效率等方面遠高于前兩種常規檢測方式。

除了病原微生物之外，食品中由于食品生產、食品加工過程所帶來的影響，可能會殘留有農藥污染、抗生素污染以及非法添加物危害等。生物芯片技術能夠借助靶分子雜交的方式，更加高效、準確地完成食品污染情況的分析，做出精準的生物學判斷。例如在實際應用當中，檢測人員通過微陣列芯片，利用蛋白質、青霉素酶探針策略，可以對食品當中所包含的青霉素、抗生素、可卡因、赭曲霉素等污染物含量做出判斷，并結合相關安全標準，對其是否超標進行識別。

農產品轉基因工程的開展，也使得部分農產品轉基因安全問題進入到人們的視線。事實上，目前市場中存在的轉基因農產品主要可以分為基因修飾食品以及直接生產食品兩種。對于生物芯片技術來說，通過芯片陣列的方式，可以有效對食品所采用的轉基因方式進行識別，幫助消費者更清楚地認識到所選食品的轉基因情況，保障消費者的知情權[6]。

3 PCR技術

3.1 PCR技術的技術手段

相比于前兩種生物技術而言，PCR技術發展時間相對較長，最早的PCR技術可以追溯到20世紀80年代，作為一種具有一定歷史的食品檢測技術，傳統PCR技術并不是目前食品安全檢測技術中的最新應用技術。但是隨著生物DNA技術的發展，傳統的PCR技術也得到了充分的發展和創新，目前應用于食品安全檢測當中的PCR技術已經與傳統PCR技術在檢測原理、檢測方法以及檢測效率方面存在較大差異。目前。生物技術領域所采用的PCR技術主要借助生物DNA體外擴增來實現檢測工作，在檢測中，檢測人員需要對PCR過程中的不同溫度階段進行控制，從而匯總到某一個食品微生物中，PCR再通過對該微生物的檢測完成對其的復制，最終實現對于食品安全性的判斷。在現代信息技術的影響下，PCR技術能夠與計算機應用系統相互結合，從而實現自動化檢測能力，提高檢測效率。在應用當中，PCR自動化技術能夠大幅度降低檢測過程繁瑣度，從而降低人工檢測參與情況，避免因人工檢測存在誤差造成的檢測精度不足等問題。新技術的應用，使得傳統的PCR技術迎來了新的發展契機。

3.2 PCR技術的檢測內容

食品病原微生物檢測是食品安全檢測中重點環節，與前兩種技術一樣，生物PCR技術同樣可以高效完成食品病原微生物的檢測工作。以沙門氏菌的檢測為例，檢測人員可以利用計算機自動化系統對PCR檢測進行特異性設置，根據特異性對沙門氏菌的DNA片段進行復制，從而完成對于檢測樣品食品當中沙門氏菌含量的觀察和判斷，最終達到檢測目的。在DNA擴增處理過程中，為了充分提高沙門氏菌的檢測水平，現階段檢測技術人員開始轉變原有的單一PCR技術應用方式，轉而利用多重PCR技術提高檢測效率。多重PCR技術的應用除了能夠提高檢測效率之外，還能夠降低綜合成本，充分發揮檢測價值。

與生物芯片技術相同， PCR技術的現代化應用，同樣將食品轉基因情況的檢測工作需求考慮在其中，因此現代自動化PCR技術同樣可以完成對于農產品中食品的轉基因檢驗，為消費者提供放心食品。常見的轉基因農產品如大豆、玉米、水稻等，都可以借助PCR技術來完成轉基因判斷。在檢測當中，檢測人員可以采用細菌細胞過濾的方式，提取食品樣品DNA，再借助DNA擴增技術，對其是否存在轉基因現象做出辨別[7]。

4 結語

作為食品安全檢測中的重要步驟，生物技術檢測的技術創新腳步不能停歇。目前應用的最新技術雖然在一定程度上滿足了多樣性食品檢測的需求，但是創新發展仍然繼續。許多尖端生物技術的發展能夠進一步提高食品安全檢測能力。