微生物检验技术的研究进展

刘滨思

(黑龙江省中医药科学院 黑龙江哈尔滨 150060)

随着科学技术的不断进步,微生物的检验技术也得到了前所未有快速的发展,横向来说,微生物检验技术已经不局限于传统的培养方法,而是朝着多样化的方向发展,出现了电阻抗技术、分子生物学技术、微量生化技术、仪器法等方法；纵向来说,新技术手段、新仪器不断得到应用,随着学者们不断的探索,将会出现检验结果更加精确、检测速度更快的微生物检验新技术。

1 微生物检验技术的研究现状

当前微生物检验技术中得到广泛应用的典型方法有电阻抗法、分子生物学技术、微量生物法、快速酶触反应及代谢产物的检测技术以及仪器法等。

1.1 电阻抗法

电阻抗法是食品微生物检验中一种较为常用的方法,有着检验准确率高、便于操作等优点,广泛用于检验细菌总数、细菌类型(霉菌、大肠杆菌、酵母菌、沙门氏菌等)。电阻抗法的检验原理主要是基于细菌的代谢改变培养基的电阻抗,而每种细菌在相同培养条件下的熬点能力是不同的,通过阻抗的变化来判定细菌的种类和数量。具体检验过程为:将细菌置于培养基中,在一定的条件下使其生长繁殖,并由不带电的大分子化合物如蛋白质、脂肪、碳水化合物等逐渐代谢成为带有电荷的小分子化合物,如胺类、尿酸等,由此使培养基的导电性得到一定程度的增加,通过测试培养基的电阻抗随时间的变化情况,并同时做未培养细菌的培养基的对照实验,同时绘制两组数据的阻抗曲线图,通过与计算机内标准细菌阻抗图谱进行比对和分析,来确定细菌的类型和数量。

1.2 微量快速生化法

微量快速生化法创始于上世纪四十年代后期,到现今成为一种主要的微生物检验方法,优点是方便、快捷、结果可靠。微量快速生化法主要是借助于一种微生物鉴定用试剂盒为工具,该试剂盒根据需求不同内置有若干个含有干燥培养基的微管,在检验微生物时可将经过预处理的微生物液滴滴入微管中,这些微生物在培养基上发生酶促反应,随着反应时间的增加培养基的颜色逐渐变化,通过记录数据并将数据输入计算机内置专业分析软件内,经分析得出结论。

1.3 分子生物学技术

分子生物学技术是随着生命科学和化学逐步发展而形成的一种新型技术,在微生物检验中,可以在分子水平上分析微生物的线性结构来判定微生物的种类,是一种较为高端前沿的微生物检验技术,有着分析结果准确、敏感度高、特异性好、精度高等优点,缺点就是对实验设备及操作要求较高,方法较为复杂。在微生物检验中常见的分子生物学技术有核酸杂交法、质粒DNA图谱分型技术、聚合酶链反应技术、染色体DNA限制性内切酶分析技术等等,本文仅选择核酸杂交法作为研究对象,力求起到窥一斑而见全豹的作用。

核酸杂交法是在基因探针法的基础上发展起来的,基因探针技术原理是基于基因的最小分子DNA或RNA结构中碱基的特异性配对,采用相应细菌的已知DNA序列进行同位素标记,加入到经过解旋的待测定DNA样品中,根据最终得到的双链DNA数量确定菌种数量及种类。对于具有DNA的细菌而言,其遗传物质为DNA,对于只存在RNA的细菌,其遗传物质为RNA,因此微生物检测的基因探针又分为DNA或者RNA探针。核酸杂交法很好的解决了微生物检测的特异性以及敏感性问题,但是探针的制备复杂,影响其实际应用。

1.4 快速酶触反应及代谢产物的检测技术

由于细菌在生长繁殖的过程中不断合成和释放出某些特异性的酶,因此可以根据这些酶的特性选择相应的底物和指示剂,将其放置于培养基中培养,观察颜色的变化,从而判断出细菌的总数以及细菌的种类,可用于微生物细菌计数以及微生物种属的快速确定。

1.5 仪器分析监测法

仪器分析法主要有气相色谱法、mini-VIDAS法、Vietk-AMS法等,其中mini-VIDAS法与Vietk-AMS法自动化程度较高,但尚未得到广泛应用。本文主要以较为常用的气相色谱分析法为研究对象。在微生物检验中,气象色谱法是利用微生物在气象色谱仪上得到的色谱图来分析微生物的方法。该方法由于是先分离后检测的特定方法,因此比较适用于多组分样品的检验,如微生物种类较多的场合。其工作原理是是将微生物细胞经过水解、甲醇分解、提取以及硅烷化、甲基化等衍生化处理后,使之分离尽可能多的化学组分供气相色谱仪进行分析,得到色谱图,该色谱图中的大部分峰均是各种微生物的共性峰,因此这部分峰不在研究范围内,而每种微生物除了产生共性峰外,还会出现少量的特征峰,并且所有微生物的特征峰均出现在一张色谱图上,这些特征峰可用来坚定微生物的种类,具有效率高、精度高的特点,常用作细菌、霉菌以及酵母菌等的检验。

2 微生物检验技术的展望

随着科学技术的发展,各个学科领域都发生了翻天覆地的变化,而且随着时间的推移科学发展的速度会越来越快,因此作为食品安全与疾病防治基础工作的微生物检验技术也会发生翻天覆地的变化。预计在未来的工作中,微生物检验技术将与各领域的前沿技术间的结合更加紧密,例如计算机软件、硬件技术、生命科学技术、化学技术、原子物理技术等,并形成多学科为支撑体系的新的检验方法。微生物检验技术未来的发展方向应当是:第一,高检验效率；第二,检验快速；第三,高精度和高灵敏度；第四,高度自动化等。

3 结语

微生物检验技术方法有很多,每种方法都有各自的优缺点。而今,微生物检验技术正朝着多样化、自动化的方向发展,作为科研工作者,除了要与时俱进,不断掌握新的检测技术并应用于实践外,还要勇于创新,借助于当代其他学科的前沿技术,努力开发出检验精度更高、速度更快、操作更加简便、检验结果更加可靠的微生物检验方法,为人类的食品安全、疾病防治等事业做出应有的贡献。

[1]林蕾,张炜.食品微生物检验技术的研究进展.《现代农业科学》,2008.

[2]路则宝,白现广.分子生物学技术在微生物检验中的应用研究进展.《红河学院学报》,2013.

[3]张洁梅.食品微生物检验技术的研究进展.《现代食品科技》,2005.