新技術在食品微生物檢驗檢測中的應用分析

黃璇瑩 羅錦霞 李維嘉 黃啟紅 林欽恒 伍玲燕

摘 要：食品微生物污染已成為食品安全和公眾健康領域的一個主要問題，微生物在食品中的存在可能導致食源性疾病的發生，給人們的健康帶來潛在威脅。為了保障食品安全，采用快速、準確且有效的食品微生物檢驗技術進行檢驗成為預防和控制食源性疾病的必要環節，可以防止食品變質和延長保質期、保持食品的口感和營養價值、避免食品受到污染。基于此，本文總結了食品微生物檢驗的必要性，論述了食品微生物檢驗的主要內容，分析了新技術在食品微生物檢驗檢測中的應用，以期為有關單位提供一定的參考，提高食品微生物檢驗檢測成效，保障人們的飲食健康。

關鍵詞：食品微生物；食品安全；檢測技術

Abstract： Microbial contamination in food has become a major issue in the fields of food safety and public health. The presence of microorganisms in food may lead to the occurrence of foodborne diseases， posing a potential threat to peoples health. In order to ensure food safety， the use of fast， accurate， and effective food microbiological testing techniques has become a necessary link in the prevention and control of foodborne diseases. It can prevent food spoilage， extend shelf life， maintain food taste and nutritional value， and avoid food contamination. Based on this， this article summarizes the necessity of food microbiological testing， discusses the main content of food microbiological testing， analyzes the application of new technologies in food microbiological testing， in order to provide certain reference for relevant units， improve the efficiency of food microbiological testing， and ensure peoples dietary health.

Keywords： food microorganism; food safety; detection technique

食品微生物檢驗的主要目的是檢測食品中的微生物污染，包括致病菌、腐敗菌和食品質量指標微生物等。通過檢驗，可以及早發現潛在的食源性病原體和微生物污染，防止發生食品中毒事件[1]。近年來，隨著科技的不斷發展，新技術的應用為食品微生物檢驗檢測帶來了許多新的可能性，這些新技術的出現為食品行業提供了更高水平的質量保證，有助于保障食品安全，減少食源性疾病的發生。

1 食品微生物檢驗的必要性

1.1 防止食品變質和延長保質期

微生物的生長和繁殖是導致食品變質的主要原因之一，某些微生物，如霉菌和酵母，會破壞食品的組織結構并產生異味，甚至產生有害的毒素。通過食品微生物檢驗，可以檢測到這些微生物的污染情況，從而及時采取措施防止食品變質，延長食品的保質期。

1.2 保持食品的口感和營養價值

微生物的生長和代謝可能會對食品的口感和營養價值產生嚴重影響。例如，某些微生物在食品中產酶，分解食品的蛋白質、脂肪和碳水化合物，導致食品變質、腐敗和營養損失。另外，有些微生物也可以產生氣體和酸，導致食品發酵或變酸，從而導致食品口感變差，出現異味或異色。通過食品微生物檢驗，可以及時檢測食品中的微生物數量和種類，從而控制微生物的生長和代謝過程，保持食品的新鮮口感和營養價值。

1.3 避免食品受到污染

食品微生物檢驗可為發現食品污染的來源提供幫助，從而避免同類污染的再次發生。例如，當發現食品中的某種微生物數量超標時，可以追溯其來源，可能是生產過程中的某個環節、儲存過程或原材料出現問題，通過對這些環節進行改進，可避免食品的再次污染。

2 食品微生物檢驗的主要內容

2.1 指標菌檢驗

在食品微生物檢驗中，特定的指標菌被用來評估食品的整體微生物狀態和安全性。例如，總菌落計數可反映食品在生產、處理、包裝和儲存過程中的整體微生物污染情況；霉菌和酵母菌的計數可用來評估食品的新鮮度以及食品包裝和儲存是否得當；大腸菌群數可反映食品在生產、處理或儲存過程中被糞便污染的程度[2]。如果指標性菌種的數量超出了規定的范圍，意味著在食品處理和儲存的過程中存在衛生問題，需進行深入的調查和處理。

2.2 致病菌

沙門氏菌、志賀氏菌、李斯特菌和金黃色葡萄球菌等致病菌能引發食源性疾病，對人體健康構成嚴重威脅[3]。這些致病菌可能來源于原材料的污染，或在食品處理、儲存過程中的交叉污染。通過檢測致病菌，可以發現食品安全問題，及時進行處理，預防食源性疾病的發生。

3 新技術在食品微生物檢驗檢測中的應用

3.1 生物化學技術

3.1.1 生物傳感器技術

生物傳感器技術是一種將生物分子（如酶、抗體等）與電子傳感器元件結合，以檢測特定物質存在的技術。該技術的關鍵在于生物識別元件的選擇和設計，可選擇不同的生物分子檢測不同的目標物質。在食品微生物檢驗中，生物傳感器具有廣泛的應用。例如，生物傳感器通過識別和檢測微生物的特異性生物標記物（如細胞壁成分、代謝物、毒素等），可以快速準確地檢測出微生物的存在。

生物傳感器的主要優點是靈敏度高、檢測速度快，而且可以進行連續在線監測。通過設計不同的生物識別元件，生物傳感器可以針對性地檢測各種微生物，而且由于生物傳感器的檢測過程通常是實時的，可以即時監測微生物的生長狀態和活動，對于食品安全監控具有重要意義。但是，目前生物識別元件的穩定性和再生能力是制約其應用的主要問題，而且對于復雜的食品樣品，生物傳感器可能受到其他成分的干擾，導致檢測結果出現偏差。

3.1.2 ATP生物發光技術

腺苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）是所有生物細胞進行能量代謝的重要物質，而ATP生物發光技術是基于生物化學反應原理的一種快速微生物檢測方法，主要是通過測量食品樣品中總細胞ATP含量評估食品中微生物的總活體數量。在ATP生物發光技術中，ATP通過火山藻酮酶的催化作用與火山藻素反應生成熒光，熒光的強度與ATP的數量呈正比，通過測量熒光強度，可以快速準確地估計出食品樣品中微生物的活體數量。

ATP生物發光技術的優點是檢測速度快，通常只需要幾分鐘到幾十分鐘，比傳統的微生物培養法快。該方法靈敏度高，可以檢測到極低的微生物數量。但是，ATP生物發光技術只能檢測活體微生物，對死亡或休眠狀態的微生物無法檢測，而且食品中的非微生物成分（如酵母、酶等）也可能含有ATP，可能會對檢測結果產生影響。

3.2 光譜技術

3.2.1 近紅外光譜技術

近紅外光譜（Near Infrared，NIR）技術是一種利用近紅外光波段對物質進行光譜分析的技術，主要反映分子振動和轉動的光譜信息，可用于分析物質的化學組成和結構特性。在食品微生物檢測中，近紅外光譜技術主要用于快速、無損檢測食品中的微生物污染情況。近紅外光譜技術能提供食品樣品全面和連續的光譜信息，可以更全面和準確地評估食品的微生物污染情況。

近紅外光譜技術通常只需要幾分鐘就可以完成分析，無需對樣品進行復雜的前處理，操作簡單方便，不會對食品樣品造成損害，適合大批量樣品的檢測。但是，目前對于復雜的食品樣品，近紅外光譜有時會受到其他成分的影響，導致檢測結果不夠準確。

3.2.2 高光譜圖像技術

高光譜圖像技術也被稱為高光譜成像或高光譜掃描技術，是一種先進的光譜技術，能夠同時獲取物體在大量連續光譜波段的反射、吸收或發射信息，并將這些信息構建為立體的高光譜數據立方體。與近紅外光譜技術一樣，高光譜圖像技術具有無損檢測、檢測速度快等特點，但高光譜圖像技術可以提供豐富的光譜信息和空間分辨率，適用于區域性檢測和圖像分析；而近紅外光譜技術則側重于特定波段范圍內的光譜特征分析，更適合于快速、非破壞性的物質成分分析和質量控制。

3.2.3 拉曼光譜技術

拉曼光譜技術是一種依賴于拉曼散射現象的分析手段，拉曼散射是光照射在物質上時，除了發生彈性散射外，還會產生頻率與入射光不同的散射光，這種散射光包含了物質分子振動、轉動等狀態的信息，進而可以獲取樣品的結構和化學成分信息。拉曼光譜技術被廣泛應用于物質的識別和定量分析。

在食品微生物檢驗檢測中，拉曼光譜技術具有以下優勢。①精度高。拉曼光譜能夠非常精確地提供微生物的化學和結構信息，因此能夠對微生物進行精準的識別和定量分析。②速度快且無損。拉曼光譜的檢測過程快速，通常只需幾分鐘，且為非接觸式無損檢測，不會改變樣品的性質。③操作簡便。相較于傳統的微生物檢測方法，拉曼光譜技術無須復雜的樣品預處理過程，只需要將樣品置于檢測器下即可。但拉曼光譜技術也存在一些局限性，對于復雜的樣品，如含有多種微生物的食品，拉曼光譜可能會受到其他微生物或食品成分的干擾，影響檢測結果的準確性。此外，拉曼光譜設備的成本相對較高，在一定程度上限制了其在食品微生物檢驗檢測中的應用。

3.3 免疫學檢測技術

3.3.1 酶聯免疫吸附

酶聯免疫吸附（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）是一種利用抗原-抗體特異性結合和酶標記技術進行定性和定量分析的實驗方法。該方法靈敏度高、特異性強，已廣泛應用于醫學、生物學和食品科學等領域。

在食品微生物檢驗檢測中，酶聯免疫吸附技術有以下優勢。①靈敏度高。ELISA技術可以檢測出極少量的微生物，對于尋找微量的微生物污染源非常有效。②特異性強。ELISA技術是基于抗原和抗體之間的特異性反應進行檢測，可以精確地識別并檢測特定種類的微生物。③適應性廣。ELISA可應用于各類食品樣品，包括固態、半固態和液態食品。但是，實施ELISA需要具有一定的實驗條件以及專業人員，增加了檢測成本，同時由于ELISA依賴于特定的抗原-抗體反應，可能無法檢測到某些新出現或未知的微生物。

3.3.2 免疫磁性微球技術

免疫磁性微球（Immunomagnetic Beads，IMBs）技術是一種結合了免疫學和磁性材料學的技術，通過使用被抗體覆蓋的磁性微球（抗體是能夠特異性識別并結合到目標微生物的蛋白質）來捕獲和分離目標微生物[4]。目前，該技術在食品微生物檢驗檢測中得到了廣泛應用。

免疫磁性微球技術在食品微生物檢驗檢測中的優勢如下。①效率高。磁性微球的磁性使得它們能夠在樣品中快速和有效地捕獲目標微生物，大大提高了檢測的效率。②靈敏度高和特異性強。由于免疫磁性微球技術是基于抗原-抗體的特異性反應，因此其具有很高的靈敏度和特異性。③靈活性和可擴展性強。可根據需要選擇不同的抗體覆蓋磁性微球，以檢測不同的目標微生物。但免疫磁性微球技術需要復雜的步驟和高昂的成本，而且對于某些低濃度的微生物，磁性微球可能無法完全捕獲，從而影響檢測結果的準確性。

3.4 質譜技術

質譜技術是一種基于帶電離子質量和電荷的檢測技術，可用來鑒定化合物的分子量和結構，定量分析物質的組成，在化學、生物學、醫學、環境科學以及食品科學等多個領域都得到了廣泛的應用。

質譜技術的優點如下。①精準鑒定。質譜技術可以精準地鑒定出微生物的種類，因為每種微生物都有自己特有的蛋白質譜，可以看作是其“指紋”，因此質譜技術在微生物鑒定方面有很高的精確度。②定量分析。質譜技術不僅能鑒定出微生物種類，還可以進行定量分析，幫助判斷微生物的數量是否超標。③高通量。質譜技術可以同時分析大量的樣品，大大提高了檢測的效率。④無須培養。傳統的微生物檢測方法通常需要對微生物進行培養，而質譜技術無須這一步驟，大幅縮短了檢測時間。雖然質譜技術可以精準鑒定和定量微生物，但在處理復雜樣品時，操作煩瑣。

3.5 分子生物學技術

3.5.1 PCR技術

聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種分子生物學技術，用于復制特定的DNA序列，使其數量大大增加。在食品微生物檢驗檢測中，PCR被用于檢測和識別特定的微生物物種[5]。通過設計針對特定微生物DNA序列的引物，可以精確地檢測到微生物是否存在。PCR的優點是靈敏度高和特異性強，缺點是對實驗室設備和操作人員的專業要求較高。

3.5.2 環介導等溫擴增技術

環介導等溫擴增（Loop-Mediated Isothermal Amplification，LAMP）是一種核酸擴增技術，只需要在一種恒定的溫度條件下就可以進行DNA擴增，無須經過PCR中的溫度變化步驟，因此LAMP比PCR更適合于田間使用或資源有限的環境。LAMP的優點是可以快速、簡單和低成本地進行DNA擴增，對于模板DNA的質量和純度的要求比PCR低。LAMP的缺點是其產物的大小和數量難以控制，因此難以用于定量分析。

3.5.3 核酸探針技術

核酸探針技術是一種標記過的短片段核酸，可通過互補配對的方式特異性地結合到目標DNA或RNA序列。在食品微生物檢驗檢測中，核酸探針常用于特定微生物的檢測和鑒定。與PCR和LAMP相比，核酸探針的優點是操作簡單、靈敏度高，能夠在復雜的樣品中檢測出目標微生物。但核酸探針技術需專門設計和制備探針，且對樣品處理程度、實驗條件、人員專業性的要求較高。

4 結語

新技術的應用極大提高了食品微生物檢驗檢測的效率和準確性，包括提高樣品處理的速度、增強檢測靈敏度和特異性及提供更全面的微生物種類信息等。雖然目前這些技術還存在一定的局限性，但在未來隨著科技的進步和發展，這些技術將被不斷優化，從而更好地滿足食品微生物檢驗檢測的需要。

參考文獻

[1]黃雅倩.食品微生物檢驗內容及檢測技術方式分析[J].現代食品，2023，29（4）：192-194.

[2]高愛華，孫佰平.食品微生物檢測技術的應用[J].中國食品工業，2022（22）：80-82.

[3]江峰錦，鄭良萍.食品微生物檢驗內容及檢測技術方式分析[J].中國衛生產業，2019，16（25）：169-170.

[4]廖曉玲.新技術在食品微生物檢驗檢測中的應用[J].現代食品，2023，29（7）：92-94.

[5]蘇秀芹.食品微生物檢驗質量的提升策略分析[J].現代食品，2023，29（5）：124-126.