分析基因芯片技术在食品检测中的应用

分析基因芯片技术在食品检测中的应用 摘要：本文通过对基因芯片技术的概述，了解基因芯片技术的原理分类，以及特点和操作过程，然后阐述了基因芯片技术在食品检测各个方面的运用，最后分析该技术存在的缺陷、改进方法以及未来前景。 关键词：基因芯片 食品检测 应用 中图分类号：TS207 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2014）02-0033-02 1 概述 基因芯片技术是近十几年来生命科学领域中的重要发展，其应用越来越广泛，是一项基于基因表达和基因功能研究的高新技术，基因芯片技术是鉴别微生物和转基因成分最有效的手段之一，基因芯片技术作为一种新的检测技术，已经广泛应用于生命科学、医学和农业领域，是当今世界高度交叉、高度综合的前沿科学与研究热点。 2 基因芯片技术 2.1 基因芯片技术原理、分类以特点 2.1.1 基因芯片技术原理 基因芯片（Gene chip），它属于生物芯片的一种，采用人工的方法，将设计好的基因片段有序的、高密度的排列在固相载体上的一种信息检测的生物芯片，即应用已知序列的核酸探针对未知序列的核酸序列进行杂交检测，它综合了分子生物学、微电子学、高分子化学合成技术、激光共聚焦扫描技术和计算机科学等学科知识，被认为是又一次革命性的技术突破。 2.1.2 基因芯片技术的特点 基因芯片技术简单，自动化控制程度高，检测分子数量多，具有高通量、并行性、微型化等特点，是一门极有发展前途的技术。 2.2 基因芯片技术的过程 基因芯片技术主要包括四个最基本的环节：（1）芯片的制备；（2）原位合成；（3）样品的制备和标记。 3 在食品工业中的应用 3.1 在食品中微生物检测中的应用 3.1.1 基因芯片检测微生物的基本原理 将各种基因寡核苷酸点样于芯片表面，微生物样品DNA经PCR扩增后制备荧光标记探针，然后再与芯片上寡核苷酸点杂交，最后通过扫描仪定量和分析荧光分布模式来确定检测样品是否存在某些特定微生物1。 3.1.2 基因芯片技术检测食品常见致病菌 细菌是食品最常见的污染，食品中常见致病菌的检测在食品检测中十分重要，致病菌污染食物造成巨大的经济损失，严重的会威胁人类的健康，食品微生物检测是是确保食品质量和安全的重要手段，同时也是防止致病菌的污染和各种食源性传染病的蔓延的重要手段，但是传统的检测方法耗时又费力，灵敏度低，此时基因芯片技术就显现出它的优点得到广泛的应用。 基因芯片是根据细菌的16SrDNA基因的高度保守来检测病原细菌的，这样的方法操作简单，可以同时在一个固相上按入大量不同的基因探针，这样一次就可以检测大量的病菌，可以鉴定菌株，然后进行分析。 检测食物中的致病性病菌，像一些致病性弧菌、沙门氏菌等，引起人肠道的急性传染病，是人腹泻呕吐，严重的还有生命危险，此时基因芯片可以扩增基因片段的长度，同时检测多个致病病菌，节省检测的成本和时间，同时可以对突发性的传染病进行早期的诊断，防止发生恶性事故。 3.1.3 基因芯片技术在食品微生物研究中的应用 （1）对于那些不能在体外培养，难以估计产物中细菌种数的活菌，可以用基因芯片直接分析产物中的微生物种群，同时可以用来研究不同温度、地点等条件下的微生物种群的分布情况，基因芯片技术在食品微生物研究中具有重要作用。（2）基因芯片还可以检测不同的储藏条件甚至是不同产地的色拉蔬菜中的微生物体系，还可以用来检测水源中微生物的种类，特别是其中的致病微生物的种类，防止水源被污染，同时可以对症治理水源，净化水源。（3）基因芯片可以研究病毒微生物的代谢过程以及整体的毒性效应，它可以同时多几千个基因的表达进行分析，通过研究可以了解到菌株在自然群体内遗传多样性的范围和特性，给预防食品原材料中病毒的防治提供资料。（4）基因芯片可以在检测食品中潜在的致病原，可以用来区分相近的难以区分的病菌，对症下药，同时还可以鉴别微生物的死活，像在食品的样品中检测到了致病的微生物，但是不能确定这些微生物的死活，是否对人体还有危害，就可以利用基因芯片技术来进行检测。 3.2 在转基因食品检测中的应用 随着基因工程技术的发展，转基因食品越来越多出现在人们的生活当中，但是人们对这种新型的生物具有一定的担忧，对于转基因食品的安全问题目前还有较大的争论，而基因芯片技术可以快捷准确的检测，也可以判断待测样品是否为转基因产品，这样不仅可对转基因食品进行定性检测，而且还可以定量的检测其类别。转基因检测常用的方法有蛋白检测法、核酸检测方法以及普通PCR检测，转基因成分检测最容易出现假阳性和假阴性这两种情况，然而基因芯片中含有特定的探针，从而保证了检测的质量，仅靠一个实验就可以筛选出转基因的食品。 4 基因芯片技术存在的问题 4.1 存在问题 （1）基因芯片技术需要具备大量的已测得的、详细准确的DNA、cDNA片段的信息，但目前基因序列信息缺乏，限制了基因芯片技术在微生物检测与诊断中的应用，而且基因及基因芯片技术专利的限制，也是限制基了因芯片技术的应用。（2）费用比较昂贵，一套完备的仪器需要几十万到上百元万。（3）每次杂交反应后，其敏感性都要降低。此外，样品制备和标记还比较复杂，现在食品原料中越来越多的转入基因以及致病菌的复杂化也是越来越严峻的问题。 4.2 解决方法 我们可以提高基因芯片的特异性重复性，简化检测操作方法，改进和提高相关技术，增加信号检测的灵敏度以及研制和开发高度集成化样品制备、基因扩增、核酸标记及检测仪器。 5 结语 具有高密度和高通量能力的基因芯片技术，虽然具有重要的作用，但是存在的问题还很严峻，但是随着现在科技的发展，基因芯片技术会越来越成熟，它的应用成本会逐渐降低，在食品检测以及其它方面的应用就会更加的普遍