PCR技術在食品微生物檢測中的運用

王忠桂

摘 要：當今食品安全問題成為人們關注的重點問題，食品行業機構和相關部門一直致力于探尋低成本、高效率、方便快捷的微生物檢測方法，為食品生產加工過程中的質量監督提供可行方案。本文對PCR技術的種類、特點與優勢、應用范圍、所面臨的問題以及在食品微生物檢測中的運用和發展情況進行研究，為食品行業和相關部門提供參考和借鑒依據。

關鍵詞：聚合酶鏈式反應技術（PCR）;食品;微生物

Application of PCR Technology in the Detection of Food Microorganisms

WANG Zhonggui

（Hebei Lvnong Testing Technology Service Co.， Ltd.， Langfang 065400， China）

Abstract： Food safety issues in today’s society have become the focus of people’s attention. Food industry organizations and related departments have been committed to exploring low-cost， high-efficiency， convenient and quick microbial detection methods to provide feasible solutions for quality supervision in food production and processing. This paper studies the types， characteristics and advantages， application scope， problems faced and application and development of PCR technology in food microbial detection， and provides a reference for the food industry and related departments.

Keywords： Polymerase Chain Reaction（PCR）; food; microorganism

我國現階段的食品工業發展已進入關鍵轉型升級期，由高速增長階段邁向高質量發展階段。食品的質量安全作為人們生活中的首要問題，與人們的生活健康息息相關，逐漸成為社會關注的熱點。食品安全是食品行業保持健康發展的基石[1]。食品生產過程中一旦發生微生物污染，將會對人體的健康產生危害。因此，需要加強食品中的微生物檢測來提升食品質量安全[2]。PCR技術是一種較先進的檢測技術，在多個領域均有較廣泛應用，在食品微生物檢測領域，PCR技術具有準確性高、操作便捷的特點，可有效檢測食品中的微生物含量。因此，食品微生物檢測中需摒棄操作復雜且準確率差的檢測方法，發揮PCR技術的特點和優勢，提高食品微生物檢測的時效性和準確性[3]。

1 PCR技術概述

1983年MILLUS博士發明了聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術，該技術是一種能對生物體DNA進行復制、擴增的技術，可對特定生物體的特定DNA的序列進行復制擴增。PCR技術的DNA擴增過程分為3個階段，即變性階段、退火階段、延伸階段。變性階段中將DNA雙鏈打開;在退火階段中將特性異物與打開的DNA單鏈進行結合;在延伸階段中，使用DNA聚合酶以DNA單鏈為模板進行DNA的合成，實現DNA分子的大量擴增，從而獲得大量的DNA分子并進行檢測分析[4]。PCR技術的特殊性在食品微生物檢測中得到廣泛應用，通過PCR技術對食品中所含有的微生物的DNA進行檢測，以確定食品中含有的微生物的含量和種類。PCR技術可以提高食品微生物的檢出率、時效性以及準確性，及時排除食品微生物污染對人們健康的威脅，提高食物安全屏障。

2 PCR技術的應用類型

2.1 普通PCR技術

通過PCR技術可以特異性地擴充待檢微生物的基因片段，以實現快速獲得檢驗結果的目的，與傳統檢測方法相比，PCR技術具有操作便捷、靈敏度高的特點，檢測人員一般只要幾個小時即可完成食品微生物的測定工作。其缺點是在目前的實際應用中，尚無法對待檢測樣品中的活體細胞和死亡細胞進行鑒別，只能對已知微生物的核酸序列進行測定。因此，還需要對食品中微生物對PCR技術的特異性反應進行更深入的研究。

2.2 多重PCR技術

多重PCR技術（Multiplex Polymerase Chain Reaction，mPCR）的工作原理是在同一PCR擴增過程中加上兩對以上的引物，實現一次性完成多個核酸片段擴增的目的，使檢測過程更加方便、快捷。例如，大腸桿菌、致病性弧菌和沙門氏菌等細菌就可以進行同步檢測。與傳統檢測方法需大量生化實驗相比，多重PCR技術可通過一次性擴增來進行批量檢測，實用性和應用性較強。在食品微生物檢測工作中，結合國家標準和行業標準，多重PCR技術可大量減少檢驗工作量，縮短檢測時間，進行快速初篩，在大幅提升工作效率的同時還可以降低檢測成本[5]。多重PCR技術的缺點是存在假陰性的情況。因此，需提升樣品質量，排出干擾因子的影響，改進樣品處理工作。

2.3 實時熒光定量PCR技術

熒光定量PCR技術（Quantitative Real-time PCR）屬于分子生物學范疇，因此該技術可以結合先進生物技術進行應用，是在普通PCR技術的基礎上利用熒光特性的不同進行核酸定量測定，具有敏感度高、檢測范圍寬、穩定性強的優點，且該方法無需進行PCR后續處理，可有效避免交叉感染，保障檢查結果的精準性，目前在國內外食品微生物快速檢測領域已廣泛應用到熒光定量PCR技術[6]。但熒光定量PCR技術依然存在假陽性結果的缺點，且儀器設備昂貴，使用成本較高。

2.4 RT-PCR檢測技術

逆轉錄-聚合酶鏈反應（Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction，RT-PCR）是一種更先進的檢測技術，食品中所含有的大部分微生物種類均能使用該技術進行檢測，且檢測準確度高、靈敏性強，還可用于檢測食品中含有的不同微生物種類，對不同微生物的特征進行區分。

3 PCR技術的特點和優勢

傳統食品微生物檢測一般采用顯微鏡直接觀察法和平板計數法，傳統檢測方法的工作原理是對活菌的總數進行人工測定，以上兩種檢測方法具有設備簡易、操作簡單且成本低廉的優點，應用較為廣泛。但這兩種方法也存在明顯的缺點，其操作過程和結果較依賴于檢測人員的操作技術和鑒別能力，具有一定的主觀性，且整個檢測過程工作較煩瑣，試驗周期較長。因此，這兩種檢測方法難以保證其結果的客觀性、準確性和時效性，特別是在進行大批量檢測工作時，所需人力、物力較大且時效性非常差[7-8]，而使用PCR技術進行食品微生物檢測，可快速得到檢測結果，時效性高且準確率能得到保障。

3.1 操作流程便捷

傳統食品微生物檢測工作周期長、時效性差、檢查結果具有主觀性、欠缺準確度和整體工作效率較低。而應用PCR技術只需一名工作人員即可進行檢測工作，時效性和準確率高。

3.2 準確率高

食品中含有的微生物數量和種類較多，不同種類的微生物具有不同特征，造成檢測方法差異較大，傳統檢測方法難以對微生物種類進行鑒別區別。PCR技術可依據其技術特點對微生物種類進行有效鑒別與區分，是保障食品安全的重要技術。

3.3 時效性高

傳統食品微生物檢測技術對一般菌種的檢測需花費2 d以上的時間才能得到檢測結果，時效性較差，對于突發性食品安全事件無法及時采取有效應對措施，滯后的檢測結果會導致受微生物污染的食品流入市場，對消費者的健康造成較大危害。PCR技術的檢測過程在1 d內即可完成，可快速、及時地得到檢測結果，對指導食品安全生產以及保障消費者的健康安全具有重要意義[9]。

4 PCR技術在食品微生物檢測中應用

4.1 致病菌的檢測

在食品微生物檢測工作中，致病菌是一項重要檢測項目，傳統檢測方法操作過程較煩瑣，需進行菌種培養、收集分離以及檢測等環節，檢測周期一般在5 d以上，限制了食品監督部門的工作效率，而PCR技術可有效縮減致病菌檢測周期，提高食品監督部門的工作效率。致病菌的檢測流程如下。①富集細菌，通過離心過濾等方式進行細菌分離;②裂變過程，將獲得的DNA進行檢測;③使用特異性核酸探針和電泳來完成檢測DNA序列的工作，最終確定病菌的數量和種類。PCR技術在致病菌檢測上始于沙門氏菌，目前對該病菌的檢測方案已較為成熟[10]。隨著技術發展，PCR技術也在不斷拓寬技術應用范圍，不僅可以對沙門氏菌進行有效檢測，還能應用于金黃色葡萄球菌的檢測。

4.2 非致病菌的檢測

PCR技術可有效檢測食品中的非致病菌，但對于非致病菌的檢測范圍存在局限性，對食品中乳酸菌的檢測應用較多。乳酸菌是一種分布廣泛的非致病菌，具有較高的生物學價值。研究表明，大部分乳酸菌有益于人體健康，少部分乳酸菌對消費者健康存在危害。乳酸菌對各種生長環境的適應性較強，即使真空中乳酸菌也能生存。在食品生產中，乳酸菌應用較廣，常作為添加劑來使用。部分乳酸菌可作為防腐劑，能顯著抑制食物腐敗過程，延長食品保質期。使用PCR技術對乳酸菌進行檢測時，需充分了解乳酸菌的知識背景和生產規律，能夠快速得到乳酸菌的菌落資料，然后進行引物設計，檢測其發酵過程，監測食品在此過程中的腐敗程度，確定保質期的有效性[11]。另外，PCR技術也可應用于酸奶中的乳酸菌檢測且準確度較高。

5 PCR技術應用于食品微生物檢測所面臨的問題

食品生產過程中的微生物污染途徑較多，影響范圍也較大，是食品安全的關鍵問題。隨著社會發展，食品生產規模不斷擴大，同時危害來源也不斷增多，微生物污染范圍廣且檢測范圍增大。在現有的技術水平和生產規模下，食品微生物的檢測工作也隨之增加，而檢測技術的欠缺，導致食品污染事件發生概率增大。

6 在食品微生物檢測中如何加強運用PCR技術

食品檢測部門廣泛存在工作人員綜合能力素養水平不高的現象，因此應注意人才引進工作，尤其是針對PCR技術的培訓工作需加強，才能提升檢測部門的工作效果和工作效率。加大檢測人員的培養和支持力度，完善PCR檢測技術的人才培養機制，重視檢測人員的專業技能培訓，制定具體有效的培訓方案，提升PCR技術工作人員的知識水平和技術能力，幫助檢測人員樹立正確的工作態度和理念，提升職業道德素養，更好地保障食品生產的安全。

7 結語

食品生產質量安全工作與食品微生物檢測技術具有密切聯系，為了不斷提升食品微生物檢測的準確性和時效性，更好地滿足人們對食品質量安全的要求。我國正處于產業轉型時期，PCR技術的應用仍處于發展階段，相關部門和企業應注重提升食品檢測人員的綜合能力以及素養水平，提升對PCR技術的認知，拓展對PCR技術的實踐、應用能力，提高檢測工作的準確性和有效性，使PCR技術發揮保障食品安全，維護良好的食品市場環境的作用。

參考文獻

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