分子生物學在食品微生物檢測中的使用

◎ 朱炳江

（海寧紀亨保健食品有限公司，浙江 海寧 314412）

食品安全直接關系到人們的身體健康與生活質量，更關系到社會的穩定發展。我國一直將食品安全保障視為重要的工作任務，并不斷的開展與食品微生物檢測相關的技術研究。及時檢測食品中致病菌是保障食品安全的重要環節，與現代分子生物技術相比，傳統的食品微生物檢測技術成本較高，并且在微生物檢測速度、檢測精準性上有待提升。而分子生物學在特異性與靈敏性均表現出顯著的優勢，對進一步提高食品微生物檢測速度、精準度有著重要的作用。本文主要分析基因芯片技術、基因探針技術、聚合酶鏈式反應技術在食品微生物檢測中的具體使用路徑，從而提高食品微生物檢測效果。

1 分子生物學的相關概念及特點

分子生物學（Molecular biology）是生物學中的一個重要的分支，它是研究細胞不同系統中生物分子之間生物活性的分子基礎，如DNA、RNA、蛋白質之間的相互作用與生物合成。分子生物學是生物學中的一個大門類，分子生物學下又涵蓋了多種分子生物學技術，如常見的分子克隆技術、聚合酶鏈式反應技術、凝膠電泳技術、高分子印記和探針技術等。當前，分子生物學作為現代生物技術中最為先進的實驗手段之一，已經廣泛應用于食品微生物檢測與藥品檢測當中，在生命科學的各個領域隨處可見分子生物學技術。從分子生物學的實現機制上來講，分子生物學技術的理論基礎在于PCR（序列互補）與酶切（識別酶切特定序列）[1]。它在食品微生物檢測中主要體現出檢測速度快、檢測精準度、檢測步驟精簡的特點，以及對新型微生物的檢測體現出敏感性強、特異性顯著的特征。

2 分子生物學在食品微生物檢測中的應用現狀

當前，我國對食品的安全性尤為注重，而食品微生物檢測指標是衡量食品安全性的重要標準。分子生物學廣泛應用到食品微生物檢測當中，如基因探針技術，基因探針技術是分子生物學技術的重要組成，它能夠快速的檢驗出食品中存在的李斯特菌、金黃色葡萄球菌等微生物，由于這一檢測技術精準且快速，得到許多專家與工作者的高度重視[2]。就目前階段而言，雖然一些分子生物學技術在食品微生物檢測中發揮著重要作用，但由于一些分子生物學技術本身涉及到大量的技術資金、技術成果、技術資源的投入，因此，我國在食品微生物檢測的整體上對分子生物學技術的應用度仍然有待提升。如基因探針技術操作極為復雜、檢測成本昂貴，因此主要應用在實驗室領域。而生物芯片技術雖然檢測效率較為顯著，但是生物芯片本身具有明顯的復雜性、特殊性，導致目前生物芯片技術未能夠有效的推廣與應用到各個食品安全檢測領域中。實際上，當前我國進行食品微生物檢測，大多是將傳統鑒定技術與分子生物學技術相結合。雖然分子生物學技術在食品微生物的檢測上具有顯著的檢測速度快、檢測精準度高等優勢，但是在定量方面仍然存在著許多不足之處[3]。因此，將傳統的鑒定技術與分子生物學技術有機結合，也是未來我國食品微生物檢測的發展趨勢之一。

3 食品微生物檢測中主要分子生物學技術種類及使用路徑

3.1 基因芯片技術

基因芯片技術是信息科學與生命科學的結合體，其具體機制是將芯片上所存在的探針與樣品當中的靶基因片段進行特異性的核酸雜交。如今我國食品微生物檢測領域中，許多專家與工作人員已經開始大規模的使用基因芯片技術。由于基因芯片由多種核酸探針所共同組成，因此，在使用基因芯片技術進行食品微生物檢測的過程中，可以通過調整或增大探針的方式，不斷提高芯片的精準性、針對性，并且能夠通過人為的手段與措施進一步擴大基因芯片的檢測范圍，使其更好地應用到食品微生物檢測之中。當前，已經有研究者通過對基因芯片技術的使用，成功的檢測出了多種李斯特菌分離物，這對于我國食品微生物檢測的開展而言具有重要帶動作用。而根據當前基因芯片技術的應用現狀及特點，將基因芯片技術應用到食品微生物檢測中，可以圍繞著幾個方面著手。①將各種基因寡核苷酸點樣放置在芯片表面，確保實驗材料的完整、有效。②對食品微生物樣品進行處理，確保處理后的微生物樣品還能夠滿足檢測的實際需求，對經過處理后的微生物進行核酸擴增，并對微生物樣品的核酸進行有效提取，借助熒光素做好相應的標記。③將芯片上的寡核苷酸點樣與處理好的微生物樣品進行雜交，再通過分析樣品熒光分析模式和掃描儀定量，實現對樣品的檢測，從而得出所檢測的食品中是否存在某些特定的微生物，實現對食品微生物檢測的目的[4]。通過基因芯片的使用方法可知，基因芯片與核酸雜交極為相似，但是基因芯片技術更具食品微生物檢測的快速、多參數、高精準度、高靈敏性的特點，因此這是較為有效的食品微生物快速檢測方法。

3.2 基因探針技術

基因探針技術是一種核酸分子的雜交技術，它屬于基礎性的DNA分析技術。它是在Southern、Blotting等生物技術基礎上結合了PCR技術而發展起來的一種較為先進的分子生物技術種類。其基本機制是從微生物中提取或擴增特異性的DNA片段，將純化后的DNA片段進行標識，使其成為一種可被檢測的指示劑，如熒光劑、放射性同位素等，最后成為一種特異性的DNA探針。這一檢測技術主要運用了堿基的配對原理，使得互補的核酸單鏈能夠轉變成為雙鏈，從而實現對食品微生物的精準檢測。當前，基因探針技術在食品微生物檢測中的應用主要是對食品中存在的致病原菌進行有效檢測與判斷，從而為解決食品安全問題提供基礎性保障與條件?；蛱结樇夹g在食品微生物檢測中的實現路徑圍繞著幾點：①對食品進行樣本提取，充分的運用分離與標記病原體的核酸片段來對基因探針進行配置。②通過對基因探針的有效配置，使探針能夠與待檢測的樣品進行充分的雜交，將其作為實驗與分析對象。③對試驗出的目標物進行分析，此時，樣本中若含有特定的邊緣體，那么探針就會與目的性的核酸序列產生融合。再運用特定的方案對標記物進行檢測與測試，從而就能夠有效判斷出食品中的微生物[5]。與傳統的食品微生物檢測技術相比，基因探針技術能夠快速、準確地對食品中的病原微生物進行識別，從而實現對食品微生物快速檢測的目的。

3.3 聚合酶鏈式反應技術

聚合酶鏈式反應技術也被稱之為PCR技術，聚合酶鏈式反應技術主要是通過運用變性以及復性的原理，在特定引物的引導下，使DNA序列在規定時間內進行大量的復制，所形成的DNA序列會在短時內進行快速、大量的擴增。然后，再使用其他檢測技術與方法就可以及時得到食品性致病微生物檢測結果[6]。聚合酶鏈式反應技術在食品微生物檢測中的具體使用步驟為：①對食品微生物進行取樣，將模板DNA進行加熱，加熱至93 ℃左右一定時間后，讓模板DNA雙鏈或經PCR擴增形成的雙鏈DNA進行解離，使之成為單鏈，以便它與引物結合，為下輪反應作準備。②將模板DNA經過加熱變性成單鏈后，再將溫度降至55 ℃左右，在此過程中要確保模板DNA的穩定性與完好性，最后實現引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結合。③DNA模板-引物結合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP為反應原料，靶序列為模板，按堿基配對與半保留復制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補的半保留復制鏈。在此基礎上再進行上一個操作步驟的重復，實現變性-退火-延伸的循環，就可以獲取更多的半保留復制鏈，最后分析出食品中存在的一些微生物。與傳統的食品微生物檢測技術相比，該方法具備了靈敏度高、耗時短、檢測精準性強等顯著特點，能夠實現對食品中微生物的快速檢測。

4 結語

分子生物學技術能夠快速、精準的檢測出食品中存在的各種微生物，并對其進行分析與測驗，從而保障食品的安全。分析我國食品微生物檢測技術的應用現狀可知，分子生物學技術的應用與推廣仍然處于一個不斷深化的階段。通過對基因芯片技術、基因探針技術、聚合酶鏈式反應技術的使用分析，為我國食品微生物檢測提供價值性思路，從而有效保障食品安全性。