生物芯片技术在食品检测中的应用

苏健

摘 要：生物芯片技术是一种全新的微量分析技术。本文主要根据当前社会发展潮流，将整个生物芯片技术的原理以及流程进行简要的介绍，进而进一步描述整个生物芯片技术在食品检测中的具体应用。

关键词：生物芯片；食品检测；应用

随着科学技术不断发展，越来越多的高新科技产品开始用在人们的日常工作中去。生物芯片就是在这一趋势之中崛起的一种高新技术。它不仅涉及生物学中各种知识，更是将物理化学等知识融合起来，同时以计算机知识为基础，在整个生命科学中的建立起一架桥梁联系现代信息高新科技，也成为现代世界交叉综合性学科最受人们关注的学科。并且在短短几年时间内，它的高速发展速度却受到世界各国前沿科学的高度关注，并且多数国家中多将这一技术用在转基因的食品检测中。

1 生物芯片技术简要概述

所谓的生物芯片技术主要是利用合成的技术或者是少量点样的方法，将一些大型的生物分子，例如多肽片段以及一些组织、细胞的切片等样品按照一定的顺序固定在硅胶或者聚丙烯凝胶等胶状物的表面组成一种十分密集的二维分子排列，然后与这些需要检测的生物样品中的一些分子杂交，进而利用特殊的仪器诸如激光扫描一起或者联合摄像机等设备对杂交的信号的强度进行检测分析，继而来判断样品中样品分子的数量，进而达到生物芯片在食品检测中的目的。

制造生物芯片的基本流程：

所有生物芯片制造过程中都要包括四个基本环节，首先是要构建芯片，其次要制造样品，观察生物分子之间的相互反应以及结果检测进行分析。

1.1 构建芯片

现阶段所有芯片的制造主要是利用化学的方法，或者是表面化学或者是组合化学的方式来处理芯片，接着是将蛋白质的各种分子按照一定的顺序排列在芯片之中。因为芯片种类不同，制造的方法也完全不同，但主要的制作方法有两种，一种是原位合成的方法，一种是微矩阵点样两种主要方式。

1.2 制造样品

生物样品是一种复杂的生物分子混合物体，一般极少与芯片发生直接性的反应，所以要对整个样品进行生物处理。而在基因芯片中，一般需要将一些分子逆转录成cDNA才能进行标记继而进行检测。这种标记的方法类型众多，主要的方法有利用荧光进行标记的方法，还有利用同位素进行标记的方法。一般自造的蛋白质样品要在制作之前采取一些合适的方式对其进行溶解，只有这样才能保持蛋白质良好的活性。

1.3 生物分子间的相互反应

这是芯片检测最为关键的一个环节，一般需要将样品中的DNA同探针中的DNA进行相互杂交，继而根据探针的一系列相关的属性来选择杂交的条件。如果是检测基因表达，在研究其反应是需要一些盐高浓度、时间长以及温度低的一些条件。如果是检测基因是否突变，这就需要在几个小时之内在高温度低盐度的条件下进行一些特异性的杂交方式。

1.4 结果检测

在对结果进行检测时，一般要选择用激光扫描一起对芯片进行扫描，继而利用扫描仪将整个检测的结论加以扫描，进而转变成为可以进行处理的数据和图像。一般针对这些数据图像进行分析要按照三个步骤进行，首先是要将数据标准化，要将全部的数据按照一定的标准规范起来，单位相同才能做出正确的比较结果。其次是要针对数据进行选择，去掉一些不必要的基因数据。最后是要将数据按照一定的标准进行分组，进而给予生物学知识的解释。

2 生物芯片技术在食品检测中的应用

2.1 生物芯片技术在食品微生物检测中的应用

食品卫生检测中的一个重要方面是及时准确地检测出食品中的病原性微生物，这些致病微生物的存在会严重威胁人类的健康。传统的生化培养检测方法需要经过儿天的微生物培养和复杂的计数，操作繁杂，不能及时反映生产过程或销售过程中的污染情况，且灵敏度不高，使得食品的安全检测潜在一定的危险，给消费者带来很大的威胁；；PCR法快速，比前者灵敏，但成本高，假阳性多，也不是很好的检测食品微生物污染的方法。基因芯片可广泛的应用于各种导致食品腐败的致病菌的检测，该技术具有快速、准确、灵敏等优点，可以及时反映食品中微生物的污染情况。近年来许多研究者对生物芯片分析检测食品中常见致病菌进行了一系列探讨。

2.2 生物芯片技术在转基因食品检测中的应用

随着基因工程技术的迅速发展，转基因食品越来越多的出现在人们面前。基于人们对转基因食品发展过猛而可能导致不可预期结果的担忧和对消费者的知情权及选择权的维护，不论是生产商还是监督部门都需要一种准确高效的转基因食品检测手段。1999年10月，欧共体公布的转基因食品检测方法有酶联免疫吸附检测法和PCR法，前者存在加热可能使某些成分变性的缺点，后者受多种因素的影响，而且容易交叉感染，造成假阳性等缺点，使得这2种方法的应用受到一定的限制，检测结果不准确，效率低，周期长，不适合于对食品中大量不同转基因成分的快速检测。基因芯片具有高通量能并行检测的优点，仅靠一个实验就能筛选出大量的各种转基因食品，被认为是最具潜力的检测手段之一。

2.3 在食品毒理学研究中的应用

传统的食品毒理学研究必须通过动物实验模式来进行模糊评判，它们在研究毒物的整体毒性效应和毒物代谢方面具有不可替代的作用。但是，这不仅需要消耗大量的动物，而且往往费时费力。另外，所用的动物模型山于种属差异，得出的结果往往并不适宜外推至人，而且动物实验中所给予的毒物剂量远远大于人的暴露水平，并不能反映真实的暴露情况。所以，传统的动物实验仅仅是一种粗糙的、不精确的方法。Agshau等（1999）报道生物芯片技术的应用将在毒理学领域带来一场革命。生物芯片可以同时对儿千个基因的表达进行分析，为研究新型食品资源对人体免疫系统影响机理提供完整的技术资料。并通过对单个或多个混合体有害成分进行分析，确定该化学物质在低剂量条件下的毒性，并且分析推断出该物质的最低限量。

最近，美国环境卫生科学研究所的科学家小组开发了一种革命性的工具：毒理芯片（Toxchip）。虽然Toxchip不能完全取代动物实验，但它可以提供有价值的信息，以免做许多不必要的生物试验，大大降低动物消耗、经费和时间；山于基因表达对低剂量也很敏感，所以Toxchip用于生物学试验时，可在近似于人暴露的低剂量水平进行研究，这样就可以避免误差，更真实地反映暴露水平下人体对化学物的反应。

结束语

食品成分分析、新产品开发、食品安全全程控制体系等方面对食品分子检验手段提出更多、更高的要求。生物芯片技术因其可在一次反应中进行多种信息的平行分析，而受到研究者的瞩目，特别是基因芯片在人类基因组计划研究中的应用，不仅极大地促进了该项工作的进行，也使芯片技术在短短的几年间得到了长足的发展，并迅速在食品科学研究中得到广泛的应用。随着生物芯片技术的不断发展与完善，食品科学研究的逐步深入，生物芯片将会作为一种简便快捷的技术，为食品工业的发展带来极大的便利。

参考文献

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