食品微生物快速檢測方法研究

摘 要：食品微生物污染已成為威脅人類健康的重大公共衛生問題，迫切需要高效監測手段?？焖贆z測技術因具有檢測周期短、靈敏度高、自動化程度高等優勢，在食品檢驗領域展現出廣闊的應用前景。本文分析了免疫學、生物傳感器、電化學、分子生物學和光譜5大類快速檢測技術的原理和在食品微生物檢測中的應用，提出了加大人才培養力度、加強技術創新、建立監管機制等建議，旨在推動快速檢測技術在食品安全領域的推廣應用，為食品安全提供有力的技術支撐。

關鍵詞：食品檢驗；微生物檢驗；快速檢測方法；應用

Study on Rapid Detection Method of Food Microorganism

HUANG Yuan

（Qiannan Inspection and Testing Institute， Duyun 558000， China）

Abstract： Microbial contamination of food has become a major public health problem threatening human health， and efficient monitoring methods are urgently needed. Rapid detection technology has shown broad application prospects in the field of food inspection due to its advantages of short detection cycle， high sensitivity， and high degree of automation. This article analyzes the principles and applications of five categories of rapid detection technologies， namely immunology， biosensors， electrochemistry， molecular biology， and spectroscopy， in food microbiology testing. Suggestions are proposed to increase talent cultivation， strengthen technological innovation， and establish regulatory mechanisms， aiming to promote the promotion and application of rapid detection technologies in the field of food safety and provide strong technical support for food safety.

Keywords： food inspection; microbial testing; rapid detection methods; application

食品微生物檢測是保障食品安全的重要環節。傳統的平板培養法和顯微鏡檢測法雖然操作簡單，但存在周期長、人工操作量大、靈敏度和特異性較低等不足，難以滿足現代食品安全監測的要求。近年來，免疫學、生物傳感器等技術在食品微生物檢測領域得到了廣泛應用，形成了一系列快速檢測新方法。這些方法具有靈敏度高、特異性強、自動化程度高及檢測周期短等優勢，可有效檢出細菌、病毒、寄生蟲等多種微生物污染，能精確鑒別微生物種屬[1]。與傳統方法相比，快速檢測技術無須復雜的培養過程，大大提高了檢測效率，可滿足食品生產、流通、監管等各環節對快速高效快速微生物檢測的需求，為食品安全提供了有力技術支撐。

1 食品微生物快速檢測技術概述

食品微生物快速檢測技術是近年來興起的一類新型檢測手段，與傳統的平板培養法和顯微鏡檢測法相比，具有檢測周期短、靈敏度高、自動化程度高等優勢。這些新技術主要來源于免疫學、生物傳感器、電化學、分子生物學和光譜等學科前沿理論和尖端技術的滲透與融合，通過對微生物的抗原抗體反應、代謝產物、核酸以及光譜指紋等特征進行檢測和識別，能夠在極短時間內精確鑒別出細菌、病毒、寄生蟲等多種微生物，可滿足當代食品安全監控對高通量、高效率微生物檢測的迫切需求。

2 傳統檢測方法

2.1 平板培養法

瓊脂平板培養法是食品微生物檢測最傳統、最基本的方法之一。其原理是將消毒后的培養基加入適量瓊脂，制成固體培養皿，然后將待測食品樣品接種到平板表面，置于恒溫培養箱中培養一段時間。不同類型的微生物對營養成分和生長條件的要求不同，通過添加選擇性培養基成分，可以選擇性地培養出特定類型的微生物。經過一段時間的培養后，不同種屬的微生物在平板上會形成不同形態和特征的菌落，借助顯微鏡等儀器對菌落的形態、大小、顏色等特征進行觀察和鑒定，從而確定樣品中存在何種微生物。該方法操作簡便，但需要較長的培養周期，一般需要24～48 h甚至更長時間，且人工操作量大，檢測效率低下。

2.2 顯微鏡檢測法

顯微鏡檢測法是另一種傳統的食品微生物檢測方法。其原理是利用顯微鏡對微生物細胞的形態學特征進行觀察和鑒別。實際操作時要先將待測食品樣品進行適當處理和稀釋，制成微生物懸液，然后將少量懸液滴加到載玻片上，使微生物細胞均勻分散，最后在顯微鏡下觀察和計數微生物細胞[2]。不同種屬微生物的細胞大小、形狀、排列方式等特征存在差異，經過專業人員的觀察和對比，能夠初步鑒別出樣品中存在的微生物種類。這種方法直觀便捷，能夠對活細胞和死細胞進行區分，但檢出限較高，鑒別難度大，操作人員需要經過專門培訓，且存在一定的主觀性，檢測質量參差不齊。

3 微生物快速檢測方法及應用

3.1 免疫學快速檢測方法

免疫學快速檢測技術利用抗原與抗體之間高度專一性的免疫反應原理，對食品中的特定微生物及其代謝產物進行定性定量分析。免疫層析技術是將抗體或抗原固定在多孔膜條基質上，利用毛細管析出原理在測試區和對照區產生免疫反應，形成可視的信號條帶。該方法檢測時間短（10～30 min），操作簡便，但靈敏度較低（104～106 CFU·mL-1）。免疫磁珠分離技術則是將抗體偶聯到納米磁性微球上，通過磁場富集并分離目標微生物，富集率可達99%。結合聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）或培養計數，可實現高通量快速檢測，靈敏度可達102～103 CFU·mL-1[3]。酶聯免疫分析技術利用酶與抗體或抗原特異性結合，催化底物產生可測量的發色或發光信號，可定量檢測靶標微生物。其中酶聯免疫吸附試驗靈敏度高（102～104 CFU·mL-1），適用于多種病原體的檢測。免疫學快速檢測方法特異性好、操作簡便，但受抗體制備和存儲條件影響較大，成本相對較高，已廣泛應用于食品中沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌等病原體的快速檢測。

3.2 生物傳感器檢測方法

生物傳感器檢測技術是將生物分子識別元件與信號轉換元件有機結合的一種新型檢測手段。生物識別元件包括酶、抗體、核酸等，能與靶標微生物及其代謝產物發生高度專一的生物學反應；信號轉換元件則將這一生物反應轉化為可測量的電流、電位、光等物理信號并輸出。其中，電化學生物傳感器是應用最廣泛的類型。例如葡萄糖氧化酶生物傳感器，利用葡萄糖被氧化時釋放電子，通過檢測電流信號變化可檢測微生物代謝產生的葡萄糖濃度變化，檢測限低至102 CFU·mL-1。熒光生物傳感器則可通過檢測細菌RNA或標記物質的苂光信號實現快速檢測，靈敏度可達10 CFU·mL-1。生物傳感器在多項食品污染物快速監測中展現出優異性能。例如，肉類中沙門氏菌檢測的免疫磁珠電化學紙基分析裝置，檢測時間僅2 h，檢出限為102 CFU·mL-1，準確度高達98%。生物傳感器具有快速、高通量、無損及可在線連續監測等優勢，但生物活性因子的穩定性較低和成本較高制約了其廣泛應用。

3.3 電化學快速檢測方法

電化學快速檢測方法是利用微生物代謝活動導致的電化學信號變化來定性和定量分析微生物，主要技術包括電阻抗法、伏安法、電位法等。電阻抗法是最常見的一種電化學快速檢測方法，它利用微生物在代謝過程中產生的離子導致培養基電阻發生變化進行檢測。當微生物數量較多時，代謝產生的離子濃度升高，培養基電阻就會下降。通過測量電阻變化值并與標準曲線比對，可定量檢測培養基中微生物的數量[4]。伏安法則是通過測量微生物代謝產生的可氧化還原物質與工作電極之間的氧化還原電位，間接測定微生物濃度，常用的有BIAS伏安法、TNAD伏安法等。電位法是基于微生物代謝活性導致培養基氧化還原電位變化的原理，通過測量電位值變化來監測微生物的生長狀況。電化學檢測方法不需要復雜的裝置，操作簡單，重現性好，且可實現在線、自動化檢測，是一種理想的快速分析手段。

3.4 分子生物學快速檢測方法

分子生物學快速檢測技術是利用微生物的核酸作為檢測靶標，通過分子水平的特異性識別和檢測，實現對細菌、病毒等微生物的快速鑒別和定量分析，聚合酶鏈式反應是其中應用最廣泛的一種。PCR技術可以對微量微生物基因組或質粒DNA進行數百萬倍的指數擴增，檢出靈敏度可達10～100個細胞/mL[5]。實時熒光定量PCR技術將熒光報告分子引入反應體系，可實現對微生物的定量檢測，檢測限可低至1 cps/反應。核酸分子雜交是利用單鏈DNA或RNA與其互補鏈特異性結合的原理，通過標記探針與靶核酸雜交產生苂光等可測信號。其檢出靈敏度可達105～107個細胞/mL?；蛐酒夹g則是在固相載體上高密度并行地固定成千上萬種特異性探針，通過雜交實現對復雜微生物群系成分的同步檢測，單次檢測可覆蓋數百種細菌。這些技術靈敏度高、特異性強、自動化程度高，但對樣品前處理要求較高，存在抑制物和污染物干擾等缺陷，檢測成本也相對較高。

3.5 光譜快速檢測方法

光譜快速檢測技術是利用微生物細胞的生物大分子（如蛋白質、核酸、脂質等）對特定波長光的吸收、散射、發射等光譜行為，對微生物的種屬、濃度等進行“指紋識別”，主要技術包括拉曼光譜、紅外光譜、熒光光譜等。拉曼光譜技術利用入射光與分子發生非彈性散射產生的拉曼散射光來獲取分子振動信息。它對水的拉曼散射很小，可直接對生物樣品進行分析，是研究生物大分子結構的重要工具。不同物種的細菌拉曼光譜呈現獨特的“指紋圖譜”，能夠實現種屬水平的鑒別，靈敏度可達103 CFU·mL-1。紅外光譜是通過測量樣品對4 000～400 cm-1紅外光的吸收來獲取分子振動信息。與拉曼光譜互補，可用于研究蛋白質、核酸等生物大分子的結構和構象。傅里葉變換紅外光譜技術結合人工神經網絡等模式識別手段，可實現對復雜樣品中微生物的快速鑒別。熒光光譜技術利用熒光團激發后發射熒光的現象，能快速檢測微生物內源熒光團或熒光標記物的存在，同樣具有較高的檢測靈敏度。這些光譜技術無須復雜前處理，操作簡便快捷，正逐步在食品微生物快速檢測中得到應用。

4 相關建議

4.1 加大人才培養力度

為推動我國食品微生物檢測技術的發展，應加大人才培養力度，可在高校和科研機構設立食品微生物檢測相關專業，開設系統的課程體系，培養復合型、高水平的檢測人才。同時鼓勵高校與企業開展產學研合作，邀請業內專家為學生提供實踐指導，使學生能夠充分掌握前沿理論知識并獲得實操鍛煉，縮短人才培養周期。企業也應注重內部員工的在職培訓，聘請專家開展各類專題講座，不斷提升從業人員的專業素質。政產學研多方通力合作，構建人才培養的長效機制，為我國食品微生物檢測事業可持續發展提供智力支持和人力資源保障。

4.2 加強技術創新

技術創新是推動食品微生物檢測領域持續進步的根本動力。相關部門應高度重視科研投入，鼓勵開展基礎研究和前沿探索，不斷推陳出新。要注重對新理論、新方法、新技術的研發，努力擴展檢測手段，提高檢測準確性和靈敏度，縮短檢測周期，降低檢測成本。同時加強對高通量檢測、智能化檢測等前沿技術的攻關，推動檢測自動化、智能化進程，提高監測的高效性和便利性。同時，政府和企業應建立創新激勵機制，為科研人員創造良好環境，充分調動他們的工作熱情和創新活力。

4.3 建立監管機制

加強對于食品微生物檢測的監管至關重要。政府相關部門應制定統一的檢測標準和規范，明確檢測機構的資質審核、人員要求、儀器設備配備及實驗室環境等各個環節的具體標準，并定期進行檢查評估，對不合格的機構予以懲處。同時，建立覆蓋食品加工、流通、餐飲等全流程的監管體系，落實檢測制度，規范檢測操作，確保檢測數據真實可靠。監管部門還應加大執法力度，對違法違規行為從嚴查處，維護行業秩序。同時，要加快建立第三方獨立檢測機制，邀請中立公正的專業機構介入，對重點食品開展抽樣檢測，監督檢測機構的工作，促進行業自律。

5 結語

綜上所述，我國食品微生物快速檢測技術雖取得一定進展，但與發達國家相比仍存在一定差距。食品安全事關民生，加快微生物檢測技術發展意義重大。要加大人才培養力度，為檢測事業培養更多高素質復合型人才；應該加強技術創新，不斷推陳出新，推動檢測手段自動化、智能化；應該建立嚴格的監管機制，規范檢測行為，確保檢測數據真實可靠。只有持續努力，采取有力措施，不斷完善人才隊伍、技術水平、監管體系，我國食品微生物檢測事業才能全面走上快車道，為守護舌尖安全筑起堅實屏障，更好地保障人們的身體健康，促進食品行業高質量發展。

參考文獻

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