摘要:随着环境污染的不断加剧,病原微生物对人类造成的威胁也越来越大。近年来,国内外由病原微生物引起的食源性疾病事件频频发生,引起了社会各界的广泛关注。在传统检测方法的基础上,目前已经改进开发了一些快速的检测工艺和技术,微生物检测技术已逐渐由传统的培养水平向更高水准的水平迈进。微生物快速检测技术具有快速、经济、操作简单、适用广泛等诸多优点,显现出良好的商业应用前景。
关键词:食品安全;病原微生物;快速检测
前言
食品微生物是指与食品有关的微生物的统称,包括有食源性病原微生物、生产型食品微生物、食物变质。由于食品微生物对人身体健康的重要影响,采用先进的检测技术对其进行准确、有效的检测也显得尤为重要。
1 食品中病原微生物概述
病原微生物是指可以侵犯人体,引起感染甚至传染病的微生物,又称病原体。病原体中,以细菌和病毒的危害最大。病原微生物指朊毒体、寄生虫(原虫、蠕虫、医学昆虫)、真菌、细菌、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体、病毒。病原微生物依附在食物上的过程中,短时间内无法通过肉眼观察出来。在传统的病原微生物检测过程中,一般通过使用增菌培养基增加目的菌的数量,或使用选择性培养基达到获得单个纯化微生物的目的。整个检测过程繁琐,需要耗费大量的人力物力,而且检测周期长、灵敏度低,难以满足国内外对食品安全检测的要求。目前,国内外许多相关机构和学者都致力研究快速检测技术和方法,已改进开发了一些快速的检测工艺与技术,微生物检测技术已逐渐由传统的培养水平向更高水准的水平迈进。
2 传统微生物检验技术
传统病原微生物的检查是以染色、培养和生化鉴定等为主,这些方法测试结果比较可靠,特别是微生物的分离培养,。在当前形势下,该方法仍然是很多微生物病原体检测的"金标准"。然而,细菌在生长繁殖时需要耗费不少的时间,这使得检测周期一直不能降低;与此同时,很多病原体的培养还会与营养需求、抗生素的使用以及病原体含量多少等因素相关。然而由于时代的发展,这种技术已远远不能满足对各种病原微生物的诊断,特别是针对流行病学的研究。随着现代科学技术的不断发展,特别是物理化学技术、分子生物技术、免疫学等的不断发展,新的微生物诊断技术和方法己广泛被应用。
3 微生物快速检测技术
3.1 阻抗法
微生物在代谢生长过程中会引起培养基的电特性变化,阻抗法正是通过测量该变化从而间接的测定微生物的含量。培养基中蛋白质、脂肪、碳水化合物等电惰性的大分子营养物质能被微生物转化分解为氨基酸、乳酸盐等微电活性的小分子物质。培养基电阻性与微生物的浓度在微生物生长的不同时期有着不同的关系。通过检测培养基的电阻抗从而推算出微生物的浓度。优点是能够检测绝大部分食品微生物。
3.2 分子生物学技术
3.2.1 多聚酶链式反应技术(PCR)
PCR的基本原理是在体外对特定的双链DNA片断进行高效扩增,故又称基因体外扩增法。通过体外酶促反应合成特异性DNA片段,再通过扩增产物来识别细菌。由于PCR灵敏度高,理论上可以检出一个细菌的拷贝基因,因此在细菌的检测中只需短时间增菌甚至不增菌,即可通过PCR进行筛选,节约了大量时间。但PCR技术也存在一些缺点:食物成分、增菌培养基成分和其他微生物DNA对Taq酶具有抑制作用,可能导致检验结果假阴性;操作过程要求严格,微量的外源性DNA进入PCR后可以引起无限放大产生假阳性结果;扩增过程中有一定的装配误差,会对结果产生影响。美国快力康公司推出了全球第一台PCR全自动检测仪BAX系统,克服了手工操作PCR的缺点,能用于检测细菌,敏感性和特异性都非常好。
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3.2.2 DNA芯片技术
生物芯片是基于玻片和尼龙膜等的载体,有序排列了很多生物活性分子。这些分子在单位面积上密度非常高,从而在一次试验下,就能够同时检测到多种疾病或者对多种生物样品进行分析。
生物芯片根据芯片上固定的生物活性分子的不同可以分为蛋白芯片和基因芯片。而基因芯片的活性分子是寡核苷酸探针或靶DNA。DNA芯片与传统的检测方法相比,具有少样品需求、可快速、准确、高效地显示病原体的遗传信息的优点,已被广泛应用在分析宰基因序列、快速诊断病原微生物感染、研究变异及耐药机制、揭示发病机制以及感染性疾病的诊断和治疗等。由此可见,基因芯片技术发展前景和空间非常广阔。
3.3 ATP生物荧光技术
ATP是一种高能磷酸化合物,含量相对稳定,普遍存在于各种细菌细胞中,并且是所有生物生命活动的最终能量来源。ATP生物荧光技术的原理是荧光素在荧光素酶的催化作用下,通过ATP的激活使之与氧进行结合,从而将化学能转化为光能,即释放出光量子。通过ATP不断提供能量,荧光分子不断被激活,即ATP的浓度与发光强度呈线性关系。ATP 生物荧光技术不需要进行微生物的培养,可以在几分钟内得到检测结果,目前普遍应用于肉制品杂菌污染鉴定、饮料中的微生物测定、调味品的微生物检测等。除此之外,选取合适的ATP 提取剂能够降低外界干扰,增强对微生物的特异性识别,最终提高检测灵敏度和检测效率。
3.4 酶联免疫吸附技术
酶联免疫吸附技术其实是免疫荧光技术和放射免疫技术的结合,其原理是将抗原或抗体吸附于固相载体,在载体上进行免疫酶染色,底物显色后,通过定性或定量分析有色产物量,从而确定样品中待测物质含量。目前的分类方法众多。主要技术类型有双抗体夹心法、间接法、捕获法、竞争法。这种技术具有可定量、反应灵敏准确、标记物稳定、适用范围宽、结果判断客观、简便完全、检测速度快以及费用低等特点,且同时可进行上千份样品的分析。
4 食品微生物检测技术的发展趋势
基于食品微生物检测技术中目前存在的不足之处,其发展趋势必将朝着以下几点进行:
(1)标准化与国产化。从我国目前对食品微生物的检测情况来看,大多数检测都是采用国外的快速检测法,这也造成了检测成本高,缺乏国家相应的标准等缺点。因此,大力在引进并融合国外的先进技术,研究出符合我国检测产品标准的检测技术,同时还需加大力度建立国家标准与规范。
(2)提高质量与准确性。应用新工艺、高科技,提高与实验相关产品的质量,并优化设计特殊培养基,进而提高检测技术的灵敏度与特异性。
(3)充分发挥各检测技术的优势。在进行食品微生物检测时,必须熟知各种检测技术的优缺点,有效地做到扬长避短,从而使其检测技术能够最大程度地发挥自己的优势。
5 结束语
食品微生物检测技术正朝着简便、高效、快速、标准化、高精度和自动化的方向快速发展。每种快速检测工艺技术都有其独特的优点,相关从业人员可根据不同检测目标及检测条件选择适当的检测方法,还可以将几种方法复合起来使用,以提高检测的准确性。我们应该不断发展和完善微生物快速检测技术,利用好这一技术,使它为人类公共卫生、食品安全、营养健康与疾病预防发挥出更大的作用。
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论文作者:李嘉德
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/17
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