生物芯片在食品检测中的应用进展

◎ 张 玉

（武汉市华测检测技术有限公司，湖北 武汉 430000）

在各种食品安全事故频发的当今社会，公众对于食品安全问题越来越重视，加之现代食品种类与数量不断增加，对食品安全检测工作提出了更高的要求。生物芯片在20世纪90年代实现了快速发展，具有微量化与自动化等特征。在芯片技术的不断完善下，生物芯片技术被广泛地应用到医疗与农业领域中，促使相关领域在技术上实现了更高层次的发展。本文将对生物芯片技术在食品检测领域的应用进行分析，包括其自身所具备的优势以及在不同食品检测过程中的具体应用等各个方面。

1　生物芯片简述

1.1　生物芯片原理

①生物芯片技术借助杂交技术实现食品的基因检测，在实际检测中所应用的寡核苷酸需要完全包含序列上的所有电位。杂交技术能够顺利实现基因的检测与表达，在操作期间对于操作者的专业性要求较高。②杂交完成之后，应进行信息检测，同时还需要清理杂交分子，利用激光技术强化杂交后的综合性能，后将其传入到相应的计算机系统中，利用科学的方法进行控制[1]。③完成检测操作之后，应对各项数据进行分析，经由严格的筛选保存有价值的信息，剔除没有价值的信息。④信息鉴定，需要应用生物学知识对分析结果做出解释。

1.2　生物芯片优势

生物芯片与传统较为单一的检测方法相比，在众多方面都呈现出较为明显的优势，具体可分为以下几个方面：①检测效率较高。生物芯片技术能够同步检测大量基因，同时也能够快速的获取到海量数据信息，与传统检测技术进行对比对于同样数量的基因检测所花费的时间较少[2]。②高通量。生物芯片能够一次性将数百万DNA分子有序地点样在同一载体上，同时一次性地检测与分析大量生物分子，通量较高。③精度较高。生物芯片需要经由激光扫描共聚焦显微镜等各种高精度设备扫描杂交试验结果完成后的信号强度，极大地提升了检测精准度。以往所应用的杂交办法中核酸分子杂交技术较为复杂，多是人工操作，在工作效率以及精准度上均存在着一定的局限性，而生物芯片技术应有现代技术以及高精度仪器的应用有效地打破了这些限制。

2　生物芯片种类

2.1　基因芯片

基因芯片是一种较为成功的生物芯片种类，其应用原理为将固体基因表层集成的已知序列探针与核酸中的位置序列实现杂交，杂交后进行激光扫描，应用计算机综合检测探针的荧光信号与杂交探针的位置，综合多种数据信息对结果进行判断[3]。基因芯片具有应用成本较低、操作较为便捷等优势，属于现代芯片技术应用中的主要选择，也是芯片技术研发的成功代表。

2.2　蛋白质芯片

蛋白质芯片是将多数抗原分子有机排列在薄片载体上，应用蛋白质分子与样品中相关分子与标记分子进行结合，经由结合促使其利用相应的设备对检测结果做出可靠的分析。蛋白质新品技术能够实现单次大量分子检测工作，检测效果较好，能够为研究人员提供可靠的信息。蛋白质芯片在高质量检测过程中仅仅需要少量的样本即可获取到较为理想的检测结果，此项技术的出现进一步推动了生物芯片的发展。

3　生物芯片在食品检测中的应用

3.1　食品微生物检测

食品中的微生物对人体的健康具有较大的威胁，为此，在食品检测的过程中，微生物检测也是主要项目之一[4]。现代社会中，食品的种类不断增加，以往所应用的生物检测技术已无法满足现代食品中微生物检测的需求，无法完全控制食品安全问题。在基因芯片技术出现后，极大地提升了食品中微生物检测水平，降低了各种食品微生物对人体健康的威胁。

3.2　转基因食品检测

原有的转基因食品检测过程中应用到的技术在现代检测工作中逐渐呈现出滞后性，且现代所生产的食品中充斥着各种转基因，对食品检测工作也带来了更多的挑战。从现代流通在市场中的各类食品来看，部分农产品如小麦与大豆可借助于生物芯片技术实现可靠的检测。在芯片技术的不断完善下，其适用范围越来越广泛，可单次实现大量准基因产品的筛查，简化了原有检测工作流程，进一步提升了食品检测水平以及工作效率。

3.3　食品毒理学检测

在动物试验的检测方面，国外生物研究单位研发出全新检测工具，即毒理芯片。毒理芯片可有效控制检测期间的动物消耗，从而缓解耗时耗力问题，同时对于进一步提升检测结果可靠程度也具有重要意义。另外，毒理新品还能够结合不同病毒的特征与出现时间等实现科学检测，达到降低病毒对人体危害程度的效果，提升检测工作的综合质量。

4　生物芯片技术应用局限性及解决办法

4.1　检测灵敏度方面

在利用生物芯片技术进行食品检测中，现阶段存在的首要问题便是实验的灵敏度是否符合标准。虽然荧光检测技术可以在较大程度上提高检测期间的灵敏度，但在整个检测中仍然无法完全实现检测灵敏度的统一管理，导致检测的综合灵敏度会受到诸多因素的影响。荧光标记技术检测工作的标准较高，同时对于芯片自身的质量也具有较高的要求，需要应用现代激光共聚焦扫描仪才能够实现具体的检测工作。因此，相关管理者应熟练地利用生物传感器设备进行样品吸附，简化检测流程，同时还应经由半导体技术与纳米技术来进一步强化检测灵敏度。

4.2　标准检测办法缺失问题

现阶段，国内生物芯片技术还处在探索发展阶段，众多检测手段在科学性以及可靠性上还有待明确，生物芯片检测技术的应用缺少规范化的标准，此种情况对食品检测精准度以及检测结果的可靠性造成了一定的负面影响，同时也会增加资源损耗，不利于成本控制。针对此问题，需要结合实际检测工作需求选择最佳的检测手段，提升检测效率，间接地降低成本投入。

4.3　食品检测控制系统建设方面

食品检测控制系统实际上也就是芯片检测系统与分析方式，若控制系统不能有效地实现食品检测监督工作，食品检测技术也将无法发挥出最大化的价值。针对此，相关管理工作者需要关注芯片检测与系统分析等问题，借此来不断强化食品信息安全。

5　结语

本文针对生物芯片技术的应用做出了分析，从生物芯片自身的发展来看，在医疗卫生等各个领域均得到了广泛的应用，而在其引入到食品检测工作中之后，极大地提升了食品检测效率。从生物芯片在食品检测中的应用现状来看，主要应用方向为微生物、转基因、毒理芯片方面。在当前应用过程中，基于国内技术水平等因素的限制，还存在着一定的问题，包括缺少检测标准、检测灵敏度不足等，在未来发展过程中还需要将此作为方向深入研发，推动食品检测中生物芯片技术的快速发展。