生物技术在食品检测方面的应用

生物技术在食品检测方面应用摘要:综述了DNA探针、PCR、生物芯片、胶体金免疫层析及ELLSA等生物技术基础原理及其在食品检测方面应用。关键词:生物技术DNA探针PCR生物芯片胶体金免疫层析ELLSA食品检测食品安全及质量与大家生活健康息息相关,也是影响食品工业发展及对外贸易关键原因。长久以来,广泛应用物理、化学、仪器等食品检测方法已不能满足现代食品检测需要。近些年发展生物技术检测方法因其特异生物识别功效,极高选择性,且正确、灵敏、快速、成本低廉,在食品科学领域中得到了广泛应用,尤其是在检测致病性微生物、转基因食品等方面不可或缺。就近几年食品检测中常见多个生物技术,诸如核酸杂交、PCR、生物芯片等做以介绍。1DNA探针技术111基础原理DNA探针技术又名核酸分子杂交技术,即两条不一样起源核酸链假如含有互补碱基序列,就能够特异性地结合而成为分子杂交链。在已知DNA或RNA片段上加上可识别标识(如32P同位素标识,生物素等),制成DNA探针,即可检测未知样品中是否含有与其互补序列,检测出样品中是否含有此种微生物。多年来DNA探针技术在食品微生物检测中应用十分广泛,现在已能够用DNA探针检测食品中大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、李斯特氏菌等。112DNA探针技术在食品检测中应用DNA探针用于食品中微生物检测关键是DNA探针构建。为确保检测结果高度特异性,必需依据具体检测目标,构建不一样DNA探针。构建DNA探针是以待检微生物中特异性保守基因序列为目标DNA,以该序列互补DNA作为杂交探针,对通常微生物而言,能够用决定该微生物特有生理、生化特征基因序列构建特异性DNA探针。2PCR及其改善技术在食品检测中应用211传统PCR技术聚合酶链反应(polymerasechainreation,PCR)是1985年诞生一项体外扩增DNA方法,是在模板DNA、引物和四种脱氧核糖核苷酸存在条件下,依靠于DNA聚合酶酶促合成反应,体外扩增特异DNA片段技术。食品检测中,PCR关键用于病原微生物、转基因食品检测。PCR方法对病原菌进行检测早在1992年就有报道,然而从食品中检测病原微生物到近几年才比较广泛地应用。现在,利用传统PCR技术能够检测出病原菌关键有单增李氏菌、肠出血性大肠杆菌0157、H7、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和性小肠耶尔森氏菌。1996年德国伯恩斯坦大学MeyerRolf等论证了PCR检测转基因食品可能性,以后,该技术被广泛应用于转基因食品检测。在现有得到相关国家安全评价商品化源基因食品中绝大多数含转录开启子CaMV35s、转录终止子NOS及抗生素抗性基因NPTÒ,这为建立对应PCR筛选检测方法提供了便利。迄今为止,利用定性PCR检测技术可检测如大豆、玉米、番茄、油菜等多个转基因作物。传统PCR技术在实际应用中表现出部分缺点,比如,只能定性而不能定量地检测,且在有死细菌存在情况下轻易产生假阳性、不能检测致毒微生物产生毒素等。所以各项新技术出现以及与PCR技术有机结合,发展起来一系列改善PCR技术。212实时定量PCR技术实时定量PCR技术是指在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实时检测整个PCR进程,最终经过标准曲线对未知模板进行定量方法。该方法能够对GMO进行定量分析,现在已被部分国家政府试验室采取。多年来,实时定量PCR技术在食品检测中应用研究越来越广泛。在食物加工过程中外源DNA污染定量,病原微生物检测、掺假量检测、转基因食品检测方面都含相关键应用。比如,,Sandberg等用检测谷物基因来控制那些缺乏麦麸婴儿食物;曹际娟等检测了肉骨粉中牛羊源成份;,Muleg等检测葡萄中曲霉菌污染程度;潘良文等对转基因油菜中Barnase基因成功地进行了测定。Alery等也证实了该技术是估量食品中一般小麦量理想技术。213PCR2DGGE技术PCR2DGGE技术是由Sheffield等1989年首次提出,将变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术和PCR技术结合起来,可分离长度相同不过碱基不一样DNA片段混合物,在变性条件合适情况下能分辨一个碱基对,含有特异性强、敏感性高特点。利用该技术,Ampe等从面团中中判定乳杆菌和木薯淀粉发酵中微生物菌落。214巢式和半巢式PCR巢式PCR(nestedPCR)是在一般PCR基础上发展起来一个PCR技术,其原理是设计两对引物,其中1对引物在另1对引物扩增产物片段上,经过2次PCR反应对某个基因进行检测。半巢式PCR(semi2nestedPCR)原理与巢式PCR基础相同,只是半巢式PCR只有1对半引物,有1个引物被用于两次PCR反应中。这两种方法能够降低假阳性出现,同时能够使检测下限下降多个数量级。从理论上来说,用巢式和半巢式PCR能够检测到低于10-11g/LLDNA模板量,且含有高度特异性,其结果通常不需要再用其她方法来验证。另外,多重PCR[8],RAPD2PCR[21],PCR2ELISA[13]等也在食品检测中有广泛应用。3生物芯片技术及其在食品检测中作用生物芯片是20世纪80年代末在生命科学领域中快速发展起来一项高新技术,它关键是指经过微加工技术和微电子技术在固格体芯片表面构建微型生物化学分析系统,以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其她生物组分正确、快速、大信息量检测。生物芯片关键特点是高通量、微型化和自动化,其中基因芯片和蛋白质芯片在食品检测中广泛应用,分别从基因和蛋白水平实现对病原性微生物及转基因食品等检测。311基因芯片技术基因芯片(DNA芯片、DNA微阵列)是将多种基因寡核苷酸点样于芯片表面,待检样品DNA经PCR扩增后,制备荧光标识探针,然后再与芯片上寡核苷酸点杂交,最终经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特定基因。因基因芯片技术能够立刻、正确地检测出食品中病原性微生物,多年来受很多研究者青睐。31111基因芯片技术在食品卫生检测中应用Appelbaum在对多个细菌进行判别时,兼顾了基因序列保守性(含有细菌所共有16SrDNA保守序列)和各菌种间差异性,设计了一个判别诊疗芯片不仅敏感度高于传统方法,而且操作简单,反复性好。Borucki等构建混合基因组微阵列,可正确判别多种近缘单核增多李斯特菌分离物;Volokhov等经过单管复合体扩增和基因芯片技术检测和判别6种李斯特菌。Call等经过分析E1coliO157BH7Shiga样毒素Ò及溶血素A发觉基因芯片可正确检测多种E1coliO157BH7分离物;Chandle等确定免疫磁珠分离结合微阵列可检测生禽肉清洗液中E1coliO157BH7,其检测限达10CFU/mL;空肠弯曲菌是食源性腹泻关键病因,但其关键生物学特征尚不甚了解,Dorrell等经过比较11株空肠弯曲菌全基因组序列证实该菌荚膜决定Penner血清型,为确定该菌致病性相关指标指出深入研究方向。另外,Wilson等采取病原体诊疗区基因扩增和20个寡核普酸藻红素标识探针开发出一套多病原体识别(MPID)微阵列,可正确识别18种致病性病毒、原核生物和真核生物,对炭疽杆菌检测限低至10。Chizhiko等采取寡核苷酸芯片研究大肠杆菌、志贺氏菌及沙门氏菌抗原决定簇和毒力因子与其致病性关系,发觉细菌毒力因子可用于肠道致病菌分析检测。31112基因芯片技术在转基因食品检测中应用现在国际上尚无科学汇报证实转基因食品永久安全性。所以,对转基因食品进行检测和标识势在必行。基因芯片能够检测出食品中是否含有转基因,以及含有何种转基因。缪海珍采取基因芯片(上海博星基因芯片有限企业制备)对大豆、玉米、油菜、棉花等转基因农作物样品进行检测。该芯片中加了CaMV2P基因,可判定CaMV35S阳性是否是因为病毒污染样品所致,从而对大豆、玉米、油菜和棉花四大类农作物转基因背景都有了了解,所以该基因芯片检测范围广。312蛋白芯片及其应用体久安全性术正蛋白质芯片与基因芯片原理相同,不一样是前者是预先将大量蛋白质、蛋白质检测试剂或检测探针以预先设计方法固定在玻片、硅片及纤维膜等固定载体上。该方法可对多种蛋白质、抗体及配体进行检测,填补基因芯片检测不足。含有多元样品同时检测、可直接测量非纯化分析物、样品用量少、样品无需任何标识物、含有分辨和排除干扰信号能力、检测速度快、结果直观等特点Rowe建立一个基于荧光免疫检测方法抗体芯片,检测葡萄球菌内毒素、耶尔森氏菌产生特异性抗原和部分细菌感染造成脓毒血症特异标志物,并检测了对含芽抱杆菌、噬菌体、葡萄球内毒素3大类型个样品。在转基因食品检测方面,因为外源基因最终是以蛋白质或多肽形式得以表示,经过对蛋白质芯片设计不一样探针阵列、使用特定分析方法可使该技术在此方面含有较高应用价值,是未来转基因食品安全检测关键方向。4胶体金免疫层析技术在食品检测中应用胶体金免疫层析技术(immuno2chromatographicassay,ICA)在医学上应用较多,在食品检测领域应用在近几年才发展起来。该方法操作简单、检测时间短、便于现场操作,能够为现场执法带来科学依据。现在,中国研究关键集中在食品安全问题领域,这类检测通常需要进行定性分析或简单半定量分析。411在食品中有害微生物检测中应用胶体金免疫层析技术可用于食品中有害微生物检测。如食品中常见致病菌有大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、布氏杆菌、霍乱弧菌等。,王静等利用双抗体夹心法检测E.coliO157,最低检出浓度为1@105CFU/mL,仅耗时15min。邵晨东等于用该技术检测沙门氏菌O9抗原,最小检出量为4@105CFU/条。412在检测食品中药品残留及有害物中作用食品中药品残留残留物多为小分子物质,属于半抗原,制备抗体时需要将其与大分子蛋白(如人血清白蛋白、卵清白蛋白等)进行偶联,制备人工抗原进行检测。,张明等采取SMZ2HSA(磺胺甲噁唑2人血清白蛋白)免疫新西兰白兔制得抗体,用胶体金技术对磺胺类药品SMZ残留进行检测,表明该方法对SMZ标准溶液灵敏度达成50ng/mL,整个检测反应在5-10min内完成。赵晓联等于采取竞争免疫层析技术检测食品中黄曲霉毒素B1,制得检测试纸条,其最低检测限为215ng/mL。另外,李余动等对检测氯霉素残留研究,陈小旋对猪肉中盐酸克伦特罗残留检测研究都采取了胶体金免疫层析技术,得到了能够快速方便检测试纸条。413在检测食品中违禁药品应用任辉采取竞争免疫层析法检测食品中吗啡,最小检测质量为45Lg/mL。方邢有等于一样采取竞争性免疫层析技术检测食品中罂粟碱,得到试纸条检出限为012Lg/mL,正确检出率约为97%。现在,中国这一领域研究仍处于试验室阶段,尚无国产成型产品。有待于立刻研制出多品种、高质量免疫层析产品,不仅可避免中国资金大量外流,而且对改善食品质量与安全,提升中国国民健康水平,将起到不容忽略作用。5小结总而言之,多项生物技术因其低成本、高效、高通量和高特异性等特点已经渗透着食品检测领域,其优越性日趋显著,成为未来食品安全检测中生力军。但每种方法难免有其不足,在应用中需依具体需要进行选择或搭配使用,也期待多种方法优化和新技术新方法问世,从而为大家赖以生活食品提供安全和营养可靠保障。参考文件[1]张奇志.D