食品檢測中現代生物技術的應用研究

Research on the Application of Modern Biotechnology in Food Detection

JIA Zijian （Zhumadian Vocational and Technical College， Zhumadian 463ooo， China）

Abstract： With the rapid development of the social economy and the continuous improvement of people's living standards，the public's health awareness is increasing dayby day.Food safety issues have become the focus of public atention. Modern biotechnology，with itsunique advantages，has shown great appication potential and value in the field of food testing.This paper conducts research from multiple dimensions such as the characteristics，application advantages， main technical typesand practical applications of modern biotechnology，systematically expounds the actual application situations of different modern biotechnologies in food testing，and provides theoretical references and practical guidance for promoting the upgrading of food safety testing technology and ensuring food quality and safety.

Keywords： modern biotechnology; food testing; technology type

當前，部分食品生產企業為延長產品保質期與提高產量，會添加對人體有害的物質，這些物質一旦進入人體，將對消費者健康構成嚴重威脅。傳統檢測方法耗時長、靈敏度不足、效率低下，難以滿足現代食品安全監管要求。現代生物技術作為一種前沿科技手段，以其快速、高效、精準的特點，逐漸成為食品檢測領域的重要技術支撐，在促進食品產業健康發展、保障消費者身體健康等方面發揮著重要作用。

1現代生物技術概述

1.1 現代生物技術的定義

現代生物技術是以生命科學為基礎，利用生物（或生物組織、細胞及其他組成部分）的特性和功能，設計、構建具有預期性能的新物質或新品系，以及與工程原理相結合，加工生產產品或提供服務的綜合性技術[]。這一定義明確了現代生物技術的本質特征，即通過現代科學手段對生物活動進行精準干預與控制，從而實現特定目標的系統性技術集成。

1.2 現代生物技術的特點

現代生物技術具備諸多顯著特點，這些特征使其在食品檢測領域的應用表現出獨特優勢。在精準性方面，現代生物技術能夠在分子水平識別目標成分，實現對有害物質的精確定量分析；其高效性表現為檢測速度快、周期短，顯著縮短結果獲取時間；特異性強，能夠針對特定目標物質開展選擇性檢測，有效避免干擾因素影響；靈敏度高，能夠檢測出極微量的污染物質，滿足嚴格的安全標準要求；操作簡便，便于技術推廣應用，降低專業技術門檻。這些優點共同構成了現代生物技術在食品檢測中的核心競爭力[1]

2現代生物技術在食品檢測中的應用優勢

2.1擴大食品檢測覆蓋面

現代生物技術在食品檢測領域的應用，極大拓寬了檢測范圍與覆蓋面。傳統檢測方法往往局限于特定類型指標檢測，而現代生物技術能夠在短時間內實現對食品中各類有害物質的全面檢測。通過建立多重檢測系統，一次操作即可同時分析多種指標，包括農藥殘留、重金屬污染、病原微生物和違禁添加劑等多類型危害因素。

2.2 提高食品檢測工作效率

現代生物技術作為食品檢測領域的新型技術手段，在實際應用中表現出極高的工作效率。相比傳統檢測方法，現代生物技術簡化了檢測操作流程，取樣至結果獲取時間顯著縮短。例如，生物芯片技術、生物傳感器技術等能夠實現對食品中蛋白質、病原微生物的快速檢測，檢測周期由傳統方法的數天縮短至數小時甚至數分鐘，大幅提升了檢測通量與工作效率[2。此外，現代生物技術檢測結果具備高度準確性與客觀性，降低了人為誤差干擾，使食品安全監管部門能夠更加迅速地作出科學判斷與決策。

3常見現代生物技術類型

3.1生物傳感器技術

生物傳感器技術集成了信號處理放大裝置與生物敏感元件，構成了高效檢測系統。在食品檢測應用中，生物傳感器通過化學或生物固定技術，將生物識別元件（如酶、抗體、核酸等）固定在換能器表面，當檢測物與生物敏感元件特異性結合時，會產生電信號、光信號或質量信號等可測量變化，這些變化經信號放大處理后輸出定量或定性結果。生物傳感器技術具備可重復應用、特異性強、操作便捷等優勢，廣泛應用于食品新鮮度評估、病原微生物檢測、食品添加劑分析等領域，為食品質量安全監管提供了高效、可靠的技術手段[]。

3.2聚合酶鏈式反應技術

聚合酶鏈式反應（PolymeraseChainReaction，PCR）技術作為分子生物學的重要手段，在食品檢測領域應用廣泛。該技術基于DNA堿基互補配對原理，通過特定溫度循環實現目標DNA片段的大量復制與擴增。PCR技術應用流程分為變性、退火、延伸3個階段：變性階段（ 90～96^°C ）使DNA雙鏈結構轉變為單鏈形式；退火階段（ 60～65°C ）引物與單鏈DNA緊密結合形成局部雙鏈;延伸階段（ 70～ 75°C ）Taq酶催化合成與模板匹配的完整DNA鏈。PCR技術在食品檢測中主要用于微生物分析，能夠在極低濃度下檢測出食品中的病原菌、致病微生物以及轉基因成分等，特別適用于快速、高通量的食品安全篩查工作。

3.3電子舌與電子鼻技術

電子舌與電子鼻技術通過模擬人體味覺、嗅覺感知機制，實現對食品成分的精準分析與識別。該技術利用類脂膜作為媒介，將食品氣味、味道信息轉化為可測量的物理信號，通過信號處理系統完成數據分析與判斷。在具體應用中，電子舌技術主要通過味覺傳感器陣列檢測食品中水分含量、新鮮度、酸堿度等關鍵指標；電子鼻技術則通過氣味傳感器捕捉食品揮發性成分，評估食品新鮮程度、腐敗狀況[3]。這兩種技術結合使用，能夠對食品品質進行全面評價，為食品安全監測提供客觀、準確的技術支持。

3.4膠體金免疫層析技術

膠體金免疫層析技術作為新型免疫標記技術，在食品快速檢測領域的應用表現突出。該技術利用氯金酸溶液（膠體金）作為標記物，結合纖維層析材料實現免疫反應的可視化檢測。在檢測過程中，樣品溶液在毛細作用下沿層析條移動，待檢測受體與樣本成分發生特異性免疫反應，形成可視化的聚集帶，通過觀察聚集情況判斷檢測結果。膠體金免疫層析技術操作簡便、結果直觀、檢測速度快，適用于食品中農藥殘留、獸藥殘留、真菌毒素等有害物質的現場快速檢測，為食品安全實時監管提供了重要技術支持。

3.5 生物芯片技術

生物芯片技術包括基因芯片與蛋白芯片兩大類型，均具備高通量、高精度的檢測特點。基因芯片技術通過在芯片表面固定大量已知序列的探針分子，利用熒光標記技術對待檢測樣品中的DNA序列進行分析，當標記的基因序列與探針發生互補配對時，會產生可檢測的特異性信號，從而實現對多種病原微生物的同時檢測。蛋白芯片則以蛋白質為檢測對象，通過在載體表面（如實驗室生物膜、玻片等）固定特異性抗體或抗原，捕獲樣品中的目標蛋白質，并利用熒光、化學發光等方式顯示檢測結果。生物芯片技術實現了食品中多指標、高通量的同步檢測，極大提升了檢測效率與精度。

3.6 DNA探針技術

DNA探針技術（核酸雜交技術）基于DNA堿基互補配對原理，能夠實現對特定核酸序列的精準識別。該技術通過同位素、生物素等標記物對特定DNA或RNA片段進行標記，形成帶有標記的DNA探針，當探針與待檢測樣品中的互補序列結合時，可形成穩定的雜交分子，通過檢測標記信號確定目標序列存在與否[3]。DNA探針技術敏感性高、特異性強、檢測精度高，適用于食品中轉基因成分、病原微生物基因組的檢測與鑒定，為食品安全風險評估提供了分子水平的技術支持。

3.7免疫學技術

免疫學技術基于抗原-抗體特異性反應原理，包括凝集反應法、熒光抗體法、酶聯免疫吸附法等多種類型。凝集反應法利用被檢測物質中的電解質環境，使抗原與抗體結合形成肉眼可見的凝集塊，通過觀察凝集情況判斷結果；熒光抗體法通過熒光物質（如二氯三嗪基氨基熒光素、異硫氰酸熒光素）標記抗體，利用熒光信號檢測抗原抗體復合物；酶聯免疫吸附法則利用酶標記抗原或抗體，通過酶催化底物產生顯色反應，根據顏色深淺判斷待檢物濃度[。免疫學技術操作相對簡便，檢測靈敏度高，已廣泛應用于食品中添加劑、農藥殘留、毒素等有害物質檢測。

4現代生物技術在食品檢測中的應用實踐

4.1農藥殘留檢測

農藥殘留問題長期以來一直是食品安全監管的重點與難點。傳統檢測方法操作煩瑣、周期長，難以滿足大批量快速篩查需求，而現代生物技術的應用極大地改善了這一問題，提供了高效、靈敏的檢測方案。生物酶抑制技術作為常用檢測手段，利用有機磷、氨基甲酸酯類農藥對膽堿酯酶活性的抑制作用，通過檢測酶活性變化確定農藥殘留水平。新型納米材料修飾電極與固定化酶技術結合，構建了穩定性強、響應速度快的便攜式農藥檢測裝置，現場檢測時間縮短至 10min 以內，檢出限可達 0.01mg^?kg^-1 。此外，生物免疫技術在農藥殘留檢測中的應用同樣表現突出。單克隆抗體技術結合酶聯免疫法，已成功開發出針對百草枯、草甘麟等高毒農藥的快速檢測試劑盒，操作簡便、特異性強，特別適合基層監管部門使用。基于分子印跡技術的新型生物識別系統，通過模擬抗體-抗原識別機制，合成了具有特定農藥分子識別位點的聚合物材料，結合熒光或電化學信號輸出，實現了對多種農藥的高選擇性檢測，克服了抗體不穩定性難題。據統計，現代生物技術的應用已使農藥殘留檢測周期從傳統方法的3～7d縮短至數小時，檢測通量提升 5～10 倍，為食品安全監管提供了強有力的技術支撐。

4.2食品營養成分檢測

食品營養成分作為消費者購買決策的關鍵依據，其準確檢測已成為食品質量評價的重要環節。現代生物技術為食品營養素分析提供了精確、快速的檢測方法，顯著提升了檢測效率與準確性。在糖類成分檢測方面，葡萄糖氧化酶生物傳感器技術突破了傳統測定方法的局限，通過固定化酶電極實現了對單糖、雙糖含量的實時監測，檢測靈敏度可達 0.1mg^.L^-1 ，特異性高且不受其他還原性物質干擾[4]。生物酶聯比色分析法已廣泛應用于食品中維生素檢測，利用特異性結合蛋白與熒光素標記技術，實現了對維生素A、D、E等脂溶性維生素的超微量檢測，檢測限遠低于傳統高效液相色譜法。在蛋白質成分檢測領域，免疫分析技術的應用同樣表現出色。Westem印跡法結合特異性抗體，能夠精確鑒定復雜食品基質中的特定蛋白質組分；質譜技術聯合蛋白質組學分析方法，可同時對上百種蛋白質進行定性定量分析，為深入研究食品蛋白質價值提供了科學依據。值得關注的是，新型生物標志物技術在礦物質檢測領域取得了突破性進展，通過特異性金屬結合蛋白作為識別元件，結合電化學傳感器，建立了對多種微量元素的同步檢測系統，檢測準確度變異系數可控制在12% ，顯著優于傳統原子吸收法。現代生物技術在食品營養成分檢測中的深入應用，使食品標簽信息更加科學準確，為消費者提供了可靠的營養信息參考。

4.3轉基因食品檢測

轉基因食品安全性問題引發社會廣泛關注，現代生物技術為轉基因成分的精準識別提供了科學手段。免疫層析技術作為快速篩查工具，利用特異性識別轉基因表達蛋白的單克隆抗體，能在 5～10min內完成轉基因成分初步鑒定，適用于現場快速檢測。實踐表明，膠體金免疫層析試紙條對常見轉基因大豆、玉米中的CP4-EPSPS蛋白、CrylAb蛋白檢出率超過 95% ，假陽性率低于 2% ，為轉基因食品市場監管提供了便捷工具。

分子生物學檢測方法在轉基因食品精確鑒定中發揮核心作用。實時熒光定量PCR技術通過設計針對35S啟動子、NOS終止子等通用調控元件的特異性引物，實現了對轉基因成分的高靈敏度檢測，定量檢測限可達 0.1% ，滿足國際通行的轉基因標識要求。多重PCR技術則能同時檢測多種轉基因元素，顯著提高了檢測效率。此外，新型數字PCR技術突破了傳統PCR技術的定量限制，實現了低含量轉基因成分的絕對定量，檢測精度可達 ±0.05% ，為轉基因食品準確標識提供了技術保障。

基因芯片與新一代測序技術的應用，進一步拓展了轉基因食品檢測的深度與廣度。高通量基因芯片可同時檢測上百種轉基因元素，適用于未知樣品的初篩；新一代測序技術則能夠檢測未知轉基因事件，發現新型轉基因組分，為轉基因監管提供了全方位技術支持。這些技術的應用使轉基因食品檢測從簡單定性走向精確定量、從已知檢測擴展至未知篩查，全面提升了轉基因食品安全監管能力。

4.4食品致病菌檢測

食品致病菌導致的食源性疾病時有發生，現代生物技術的應用大幅提升了致病菌檢測效率。PCR技術針對沙門氏菌16SrRNA特異性序列進行擴增，檢測靈敏度比傳統培養法提高數十倍。熒光定量PCR實現了金黃色葡萄球菌毒素基因的快速檢測，24h 內即可出具檢測報告；基因芯片技術可同時篩查多種病原菌，包括大腸桿菌、李斯特菌等常見食源性致病菌。質譜分析技術結合生物標記物識別，可在數小時內完成病原菌精準鑒定；ATP生物熒光檢測則提供了食品衛生狀況的快速評估方案[5]。

4.5啤酒腐敗菌檢測

啤酒生產過程中的微生物控制直接關系產品質量與安全性。現代生物技術為啤酒腐敗菌檢測提供了創新方案。例如，分子生物學技術可用于乳酸桿菌、啤酒花耐受乳桿菌等腐敗菌特征基因檢測；基質輔助激光解吸電離-飛行時間質譜（Matrix-AssistedLaserDesorption/Ionization Time-of-FlightMassSpectrometry，MALDI-TOF）技術通過微生物蛋白指紋圖譜分析，實現了對啤酒中腐敗菌的快速鑒定；生物發光技術結合特異性底物，構建了針對特定腐敗菌的檢測系統；流式細胞術則可區分啤酒中活菌與死菌，提供微生物活性評估。這些技術手段幫助啤酒生產企業實現了生產全程的微生物風險監管，從而保障產品質量安全，最終為消費者提供品質穩定的啤酒產品。

5結語

現代生物技術憑借其高效、精準、便捷的特點，已成為食品檢測領域不可或缺的技術支撐。在實際應用中，現代生物技術已廣泛應用于多個領域，極大拓寬了食品檢測的覆蓋面，并提升了檢測的準確性與工作效率。未來，隨著生物技術不斷創新發展，食品檢測技術將持續升級，為消費者飲食安全提供更加可靠、全面的保障。針對當前技術應用中存在的成本高、操作人員專業要求高等問題，還需進一步推動技術簡化與普及，以確保現代生物技術能夠更好地服務于食品安全監管工作，保障公眾健康。

參考文獻

[1]吳彤.現代生物技術在食品檢測領域中的應用[J]大眾標準化，2011（增刊1）：73-75.

[2]潘云娣，楊文鴿.現代生物技術在食品檢測中的應用[J].生物技術通報，2004（6）：26-29.

[3]王宏慧，任亞敏.現代生物技術在食品檢測領域中的應用[J].現代食品，2020（18）：135-136.

[4]王蕙禎.食品檢測中現代生物技術的應用研究[J]現代食品，2020（10）：113-115.

[5]魏丹.現代生物技術在食品檢測領域中的應用[J]現代食品，2020（7）：116-117.