现代生物技术在食品 安全检验时的应用

现代生物技术在食品
安全检验时的应用
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摘要：本文对在食品安全检验时应用的常用几种现代生物技术进行了综述。

主要包括分离培养法、免疫技术、分子生物技术、生物传感技术等在食品基本成分、食品添加剂、食品中污染物质、生物活性物质及微生物等[1]的检测中的应用。

关键词：现代生物检测技术食品检验
1.现代生物技术的基本简介
现代生物技术也称生物工程。

在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。

现代生物技术以分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学、遗传学、生理学、系统生物学等学科为支撑，结合了化学、化工、计算机、微电子等学科，从而形成了一门多学科互相渗透的综合性学科。

就其应用领域，可分为农业生物技术、医学生物技术、植物生物技术、动物生物技术、食品生物技术、环境生物技术等。

2.生物检测技术在食品检验中常用的生物检测技术
2.1 分离培养法
分离培养法，是传统而有效的生物分析方法，是针对食品中的病原微生物（如细菌、真菌和病毒等）以及其他有害微生物（如寄生虫等）的主要分析方法。

其主要过程是通过分离培养，得到目的培养物，然后利用形态学、生化特性加以鉴定，并可以用光学显微镜或电子显微镜等加以确证。

分离培养法的劳动强度大、耗时长，对于某些培养或分离困难的污染生物难于检测，但是它具有操作简便、无需昂贵的仪器设备、检测结果直观等优点，所以仍然是当今食品中染污等主要检测方法。

2.2 免疫学方法
免疫学方法，是利用抗体与抗原的特异性结合特性来实现食品中污染物检测的方法。

由于抗原抗体反应的特异性，所以该方法具有专一性（即抗杂质干扰的能力强），灵敏度高等优点。

免疫学方法的种类非常多，目前用于食品安全检测的主要包括免疫凝集反应、沉淀反应、酶联免疫吸附测定法、单克隆抗体等方法。

免疫学方法主要用于食品中生物性污染物（如病原菌和寄生虫）以及他们的代谢产物（如生物毒素等）的检测和分析。

另外食品中的化学污染物，例如农药、抗生素和激素等的残留也可以采用免疫学方法进行分析，首先必须制备特异性抗体，而对于一些小分子物质，例如生物毒素和农药残留等，由于本身没有免疫原性，所以首先必须对其进行改造，其过程复杂、繁琐。

另外，抗体的制备过程也比较麻烦，且不
宜与工业化生产。

目前科研人员已经研究出了一些能够迅速检测牛奶中黄曲霉毒素M1含量的免疫学检测方法，它们一般在5-10min内就能得到相应结果，检测方法迅速。

2.3 分子生物技术
分子生物技术就是通过蛋白质、核酸在分子水平上的研究，掌握其性质，利用其性质在分子结构水平上操作从而达到人们对生物的改造获得人们所需要的产物。

其种类很多，发展迅猛，概括起来主要有核酸分子杂交技术、PCR技术和重组DNA技术等几大类。

其中前两类技术近年来在食品安全检测和分析中得到了较好的应用，是当今发展最快的食品安全检测技术。

它主要用于食品生物性污染（病源微生物和寄生虫等）的检测和分析，具有特异和灵敏等优点。

2.4 生物传感器
生物传感器（Biosensor）是由固定化的并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等构成的分析工具或系统。

其工作原理是：生物识别元件中的生物材料（例如酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等）特异性的识别待检测的物质，产生相应的信号，转换器将信号转换成电信号，并经过检测器进行分析，电信号的大小和待测物质之间存在相关性，所以可以通过电信号大小测定待检测物质的含量。

生物传感器在检测中应用广泛，可检测食品的新鲜度，食品中细菌和病原菌，食品中的毒素，食品中添加剂等。

生物传感器采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，且具有灵敏度高、专一性强、可微型化，测定简便迅速、检测成本较低，准确性较高等优点。

在食品安全检测及品质控制中发挥着重要的作用。

2.5 生物芯片[2]
生物芯片（Biochip）即借助微加工和微电子技术。

将大量已知序列的核酸或蛋白质片段有序地组合在一个微小基片表面,通过与标记的核酸或蛋白质分子进行反应，分析待检标本的相应成分。

目前生物芯片主要用于人类疾病的诊断、人类基因组的研究、药物筛选、DNA 测序、农作物优育优选等。

由于生物芯片可以在很小的基片上固定大量的生物识别分子，如DNA片段、RNA片段、抗原或抗体分子、蛋白质等，所以在食品检测中有望实现同时检测多个指标。

因此，生物芯片在食品安全与营养方面会有广阔的应用前景。

食品营养成分的分析（蛋白质），食品中有毒、有害化学物质的分析（包括农药、重金属、有机污染物、激素），食品中污染的致病微生物的检测，食品中的污染的生物毒素（细菌毒素、真菌毒素）的检测等大量工作几乎都可以用生物芯片来完成。

目前国内此领域的工作才刚刚开始，但已显示出良好的应用前景，如已建立了利用免疫芯片技术检测食品中黄曲霉毒素和葡萄球菌肠毒素、
农药、雌激素、生物碱的方法。

另外、建立了检测各种蛋白毒素类生物战剂和检测化学战剂的免疫芯片和酶芯片技术。

相信在不久的将来，生物芯片技术作为一项高灵敏、快速的分析方法在食品安全检测、检验方面将获得广泛应用。

2.6 DNA探针杂交技术[3]
近年来，DNA探针杂交技术在食品微生物检测中的应用研究十分活跃，目前已可以用DNA 探针检测食品中的大肠杆菌（Escherichia coli）、耶希菌（Yersinia enteroclitica）、沙门菌（Salmonella）、志贺菌（Shigella spp）、李斯特菌（Listeria monocytogenes）、金色葡萄球菌（Sta phylococcus aureus）等。

探针技术检测食品中微生物的关键是DNA探针的构建。

为了保证检测方法的高度特异性，必须根据具体的检测目标，构建各种不同的DNA探针。

DNA 探针杂交与PCR技术联合使用检测食品微生物具有特异性强、灵敏度及操作简便快速等特点，将是今后食品微生物检测技术的一个重要研究方向。

目前利用DNA探针技术检测食品中的微生物已取得了不少成果。

美国的Gene-Trak公司已开发出大肠杆菌的商品化DNA探针系统。

该系统最快可在1h内完成检测操作，灵敏度为大肠杆菌细胞1000cf u／g或1000cfu ／ml食品样品。

美国环保署早在1990年就已正式使用DNA探针杂交技术检测饮用中大肠杆菌发展，特别是基因测序技术的发展，各种新的DNA探针杂交检测技术的出现，将会使该项技术在食品卫生检测中的应用更加广泛。

3 食品安全检测技术的发展趋势
随着世界经济的全球化，食品跨国界和跨地区的流通越来越频繁，各种食品安全事故和隐患也呈迅速扩展和蔓延之势，对人类健康和安全构成了极大的威胁；另一方面，随着社会生产力的发展和生活水平的提高，人们对食品安全的要求越来越高，这些已促使各种食品安全保障体系的推广和应用，也促进了食品安全检测技术的改良、改进和提高，以及一些新的检测方法的研究和生产，从而带动食品安全检测方法出现新的发展方向和趋势。

对食品安全检测方法要求越来越高；食品安全检测方法的灵敏度要求越来越高；检测方法的特异性要求越来越高；一次实验同时分析多种污染物；检测方法更简便[4]。

[1] 陈福生.食品安全检测与现代生物技术[M].化学工业出版社2004
[2] 陈忠斌.生物芯片技术[M].化学工业出版社2003
[3] 钟卫鸿.基因工程技术[M].化学工业出版社2007
[4] 王晶，王林，黄晓蓉.食品安全快速检测技术.化学工业出版社2002。