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生物技术在食品安全检测中的应用

2018.6.25

　　[摘要]由于人们生活质量水平的提高，对食品安全问题的关注度越来越高，在一定程度上食品检测技术水平得到了不断提高，从而使各种新设备、新技术不断应用于食品检测中。现如今，生物技术在食品检测中得到了广泛的应用，不仅提高了食品检测的精确度，而且拓展了食品检测的新方向，大大地提高了食品的安全性。文章就生物技术在食品安全检测中的应用进行详细的分析，以此为相关从业人员提供参考依据。
　　目前，食品的安全性受到了人们的高度关注，不仅对人类的健康生存具有重要的影响，还关系着我国经济和社会的发展。由此可见，食品安全检测的重要性。作为食品生产企业和政府监管机构，必须严格控制食品的品质，检测人员应做好食品安全检测工作，以此实现现场无损检测和快速检测。由于传统的食品检测方法已经不能满足现代社会的发展，基因探针法、PCR技术、免疫学检测技术、生物芯片和生物传感器技术等生物技术在食品安全检测中得到了广泛应用。具体分析如下：
　　一、基因探针技术
　　基因探针技术即DNA探针技术，又称分子杂交技术，是利用DNA分子的变性、复性以及碱基互补配对的高度精确性，对某一特异性DNA序列进行探查的新技术。
　　目前，基因探针杂交方法总体上可以分为两种：一种是异相杂交；另外一种是同相杂交，其关键技术都在于DNA探针的构建。例如，在食品微生物检测中，大肠杆菌具有葡糖苷酸酶的特性，利用大肠杆菌中编码该酶的基因序列作为目标DNA，并制成DNA探针，用以检测食品中的总大肠杆菌。与传统微生物检测方法相比，基因探针技术不仅能克服传统食品微生物检验方法的不足，而且还具有特异性强、灵敏度高和操作简便、省时等优点。与此同时，基因探针技术也存在其局限性，如检测成本高、速度慢、效率相对较低，这些都是在以后的科研中需要改进的地方。
　　二、2PCR技术
　　PCR技术又名聚合酶链反应技术，是由Korana于1971年最早提出核酸体外扩增的设想而产生的，并经过多年的实践研究发展，近年来才逐渐应用到食品安全控制中。PCR由变性，退火（复性），延伸三个基本反应步骤构成，其基本工作原理是以拟扩增的DNA分子为模板，以一对分别与模板互补的寡核苷酸片段为引物，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留复制的机制沿着模板链延伸直至完成的DNA合成。经过n次扩增后，PCR产物（复制出的DNA片段）可达2n个，可以满足各种分析的需要。2011年，实时荧光定量PCR技术在转基因食品检测领域中的应用和Taq Man PCR快速检测食品中的空肠弯曲菌都是近期PCR技术在食品检测中比较成功的案例。
　　PCR技术只需要使用很微量的物质，就能扩增到大量我们需要的目的片断，并且可以对检测样品进行定性和定量的分析。但同时PCR实验室要求严格，检测仪器价格昂贵，技术含量高，操作复杂，对相关技术人员要求较高。
　　三、免疫技术
　　抗原与抗体的结合反应是一切免疫测定技术的最基本原理。免疫技术一般可分为三类：免疫标记技术、免疫沉淀反应和免疫凝集试验。免疫检测是目前生物学检测方法中用途最广泛的一种方法，具有特异性强、灵敏度高、方便快捷、分析容量大、检测成本低等特点，尤其对于食品检测非常敏感，通常会用在蛋白质结构分析中。
　　目前最常用的免疫学检测技术中，酶联免疫吸附试验（ELISA）在食品检测方面已得到普及。ELISA是将特异的抗体标记上酶制成酶标抗体酶标抗体既具有抗原抗体反应的特性，又具有酶的底物催化特性，它与相应的抗原结合后，加上相应的底物，根据底物显色的深浅对抗原做出定性或定量的判断。例如用该法检测转基因玉米所加工的食品中Cry1A（b）蛋白便是成功的案例。由于酶既有很高的催化效率，可极大的放大反应效果，从而使测定达到很高的灵敏度和稳定性。不过在应用中ELISA分析法也有一定的局限性，在被检测样品的蛋白浓度较低时可能会出现阴性，因此，ELISA分析法一般用于对鲜活组织的检测和对接受基因工程改造生物体的初步检测。
　　四、生物芯片技术
　　生物芯片是将大量生物识别分子按预先设置的排列固定于一种载体（如硅片、玻片及高聚物载体等）表面，利用生物分子的特意性亲和反应，如核酸杂交反应，抗原抗体反应等来分析各种生物分子的存在及其量的一种技术。
　　基因芯片的最大优点在于其高通量。传统方法检测众多基因要经历多次实验而且自动化程度低，因而每次实验之间是存在系统误差的。基因芯片可以克服这个缺点，众多基因的探针的标记、杂交等过程是在一次实验过程中完成的，而且自动化程度高，数据客观可靠。基因芯片的缺点在于其不能对待检测基因在多细胞类型组织中的精确定位进行判断。另外很多蛋白质调节其功能主要不是依赖其是否表达或表达量高低，而是依赖蛋白质磷酸化-去磷酸化等方式。在这种情况下，用核酸类生物芯片就没有什么意义了，正在研究开发中的蛋白类芯片可能会有所作为的。
　　五、生物传感器技术
　　生物传感器（Biosensor）：是由固定化并具有化学分子识别功能的生物材料、换能器件及信号放大装置构成的分析工具或系统。其主要由生物敏感元件、换能器和信号处理放大装置构成。生物传感器技术应用于食品检测方面的优势很多，它响应快，样品用量少；分析操作简单；除缓冲液外无需添加试剂；可连续分析，联机操作，易于实现自动化测量等等。
　　当前，生物传感器技术在食品检测方面功能主要有两个方面：一是检测鱼、肉和牛乳等食品的新鲜度；二是用来检测食品滋味及熟度。例如：日本农林水产省研制出一种传感器，可“品尝”肉汤的风味，用于肉汤生产过程的质量控制。
　　结束语
　　总之，生物技术在我国食品安全检测中得到了广泛的应用，生物技术凭借自身独特的优势，在食品安全检测中发挥了巨大的应用潜能。随着我国科学技术的发展，通过各方研究人员的共同努力，生物技术在食品安全检测中的应用越来越成熟，从而提高了我国食品的安全系数，以此确保了人们生活的质量。