分子生物学技术在食品检测中的应用限制因素及建议措施

丁卫平，张士财，汪斌

(1.滨州市食品药品检验检测中心，山东 滨州 256600;2.广西科学院国家非粮生物质能源工程技术研究中心，南宁 530007)

1 分子生物学技术在食品检测领域的应用现状

随着经济社会的飞速发展与人民群众生活水平的迅速提高，人民群众对食品品质的要求越来越高。满足广大人民群众的需求离不开监管部门的有效监管，而有效监管的基础则是食品检测部门的技术支撑。这就对食品检测行业提出了更高的要求，需要食品检测技术吸取最新的科技成果，跟上时代的步伐。

当前，除了色谱、质谱等传统化学分析技术持续发展外，分子生物学技术在食品检测中的应用也越来越广泛，其在食品掺伪、转基因产品鉴定、过敏原检测、致病微生物鉴别等领域发挥着越来越重要的作用。以调味品为例，分子生物学技术可以用于产品掺伪的检测，如可以检测芝麻酱中是否有芝麻成分[1]、调味品制作用的原料是否含有转基因产品[2]、鸡精中是否有鸡源性成分[3]，也可以用于调味品中微生物群落结构的检测[4-6]，还可以用于检测调味品中是否有非法添加成分如罂粟等[7]。与其他检测方法相比较，分子生物学技术在食品检测领域发挥着独特而不可替代的作用，越来越多的食品检测机构认识到了建设分子生物学实验室的重要性[8]。近年来，食品分子生物学检测方面的研究已经取得了很大的进步，但是由于一些因素的限制，分子生物学技术在食品检测中的应用现状仍不容乐观，具体体现在食品分子生物学检测实验室数量少、管理不够规范、专业技术人员缺乏、抽检样品分子生物学检测指标少等方面。而这种局面的改变就迫切需要社会各方面力量推进分子生物学技术在食品检测领域的应用，更好地为食品安全工作保驾护航。

2 食品分子生物学检测发展的限制因素

在食品检测领域，PCR扩增、荧光定量PCR、二维电泳等分子生物学技术已经有了广泛的应用并发挥着其他化学分析技术不可替代的作用。但是，与传统的化学分析技术相比，分子生物学技术在食品检测中的应用范围仍不够广泛。将分子生物学技术在食品检测中的应用限制因素主要归结为以下几个方面。

2.1 分子生物学实验室自身的特点

从分子生物学实验室自身来说，建设标准及费用高、资金投入大、对检验人员以及运行管理的高要求都限制了其发展。

张丽霞、贾海燕对分子生物学实验室的仪器配置进行了初步归纳[9]。从文章中可以看到分子生物学实验室要求的实验设备种类多、数量多，仅冷藏设备就需要配置多种规格，有些设备如核酸提取仪、荧光定量PCR仪、超微量分光光度计、凝胶成像仪、超低温冰箱等价格不菲，致使很多食品检测机构财力上难以承担，限制了分子生物学技术在食品检测机构中的应用。

分子生物学实验室的建设及运行管理与只做化学分析的食品检测实验室也有很大不同。分子生物学检测灵敏度高，但由于PCR扩增产物拷贝量大，其在检测过程中易产生难以消除的气溶胶污染[10]。据计算，一个气溶胶颗粒可含48000拷贝, 因而由其造成的污染是一个值得特别重视的问题，处理不及时会导致整个实验室污染，甚至关闭[11]。而且分子生物学实验室往往综合了生物学和化学两种类型的实验设置，安全隐患多，从而增加了管理中的危险因素[12]，这就对分子生物学的建设及管理提出了更高的要求。为保证检验质量，在建设之初检测机构就要严格按照GB/T 27403-2008及GB/T 19495.2-2004等标准建设分子生物学检测实验室，确保检验场所符合标准要求，从源头上减少污染。在日常检验过程中，应设计阳性对照、阴性对照、空白对照检查实验室的污染情况。除此之外，分子生物学实验室中样品的传递、不同房间衣服的更换、DNA残留的消除等也有非常严格的规定。建设标准及运行管理的高要求限制了食品分子生物学检测的发展。

高规格的实验室需要高素质的检验人员，从事食品分子生物学检测的检验员不仅需要理解分子生物学检测原理，熟悉分子生物学各项操作技术，而且还需要熟悉食品检测流程，解决检测中遇到的各种问题。专业检验人才的稀缺进一步限制了食品分子生物学实验室的发展。

2.2 检验标准

检验标准发展滞后和相关标准不完善是限制分子生物学技术在食品检测中应用的重要因素。当前检测标准以行业标准、农业部公告、农业部标准与国家推荐性标准为主，标准来源众多，标准制定原则不一致，有些标准制定日期较早且检测步骤非常复杂，难以适应现代检测需求。比如，有的标准中PCR反应的循环次数为35次，有的标准则为40次。如果PCR循环次数过多，可能会形成非特异性扩增，进而给后续检测带来误差。对要求循环次数为40次的检测标准来讲，如果Ct值为35～40，实验人员需要重复实验进行确认[13]，费时费力。

此外，在实际中人们有时更加关注的是量的问题，比如肉类掺假比例、转基因产品所占比例。执法人员也想通过检测结果确认是产品本身品质问题还是生产线产品交叉带来的痕量污染。而当前大多数标准中检测结果只能定性，不能定量，不利于检验结果的应用。

判定标准的缺失也是一个很重要的问题。当前，对于肉类掺假、转基因食品等问题，与食品添加剂、微生物等检验项目有清楚的合格/不合格判定标准相比较，分子生物学检测结果仍然缺乏相应的判定标准，这给结果判定及后续执法带来了很大的困难。

2.3 食品加工特点

深加工食品众多、检测难度高也是限制食品分子生物学检测发展的重要因素。分子生物学检测的基础是以样品中提取的核酸或蛋白质为基础，不同加工工艺对食品中核酸或蛋白质的破坏程度不同[14-16]，如温度、pH值、微生物发酵、机械力、微波、辐射等因素对食品中DNA/蛋白质的提取都会有不同程度的影响。在一些高度精炼、深度加工的食品中，其核酸或蛋白质破坏程度更为严重，提取困难，选取检测基因或蛋白时需要综合考虑多重因素，否则会给后续的检测带来极大困难。比如人们关心的食用植物油转基因成分、调味品转基因成分、阿胶中驴源性成分问题等[17-19]，当前检测仍然面临较大困难。

2.4 抽检数量

抽检数量较少限制了分子生物学技术在食品检测中的发展。从国家和地方组织实施的监督抽检和风险监测中可以发现，食品添加剂、农兽药残留、重金属、微生物、生物毒素等项目与群众食品安全关系最为密切，抽检也以这些检验项目为主[20]。分子生物学相关检测项目在国家整体抽检数量中占比很少，仅在国家和地方组织的风险监测中有少量抽检。由于分子生物学检验任务较少，很多检测机构建设分子生物学实验室积极性不高，已建成的实验室中相关设备利用率也比较低。

3 食品分子生物学检测发展的解决对策

当前，市场上的很多产品如黄豆酱等调味品和大豆油、玉米油等精炼植物油生产厂家都宣称采用非转基因原料制作，普通的消费者仅凭外观难以判断商家宣传的真伪性，当前的抽检力度也难以满足消费者的需求。为了保障消费者的知情权，查明商家宣传的真伪性，提高分子生物学技术在食品检测中的应用范围，建议可以从以下几个方面进行努力。

3.1 加大支持力度

建议相关政府部门加强对检测机构建设分子生物学实验室的支持力度，加大专业人才引进和培养力度，使更多检测机构拥有专业的检验场所、检测设备和高水平的检验人员。建议在分子生物学实验室建设方面成立专家委员会，加强对新建实验室分区、通气等方面的指导，使新建实验室符合国家标准，从源头上减少污染，为可靠的检测结果提供环境保障。

3.2 推广应用新技术

科学技术是第一生产力，应加强新技术如数字PCR、可视芯片法等的推广应用，提高检测质量与效率。

传统的分子生物学检测方法往往采用内参基因定量的方法，由于分子生物学检测灵敏度高，影响因素众多，在实际操作中往往差之毫厘、谬以千里，不能真实反映样品中相关成分的真实含量。数字PCR仪是仪器公司近些年推出的新型产品，与传统的PCR仪原理不同，它通过将样品DNA充分稀释至单分子水平进行多个单元的扩增反应再收集信号计算样品的原始浓度或含量，具有能对样品进行绝对定量的特点[21]。由于数字PCR优点显著，其用于食品检测方面的研究越来越多[22,23]。从2017年开始，国家及地方陆续颁布了一些使用数字PCR方法的国家标准、行业标准、地方标准和团体标准，这些标准主要用于转基因产品和致病微生物的检测。随着数字PCR的深入研究，其在食品检测中将拥有更广阔的应用前景。

可视芯片法近些年发展迅速，芯片上的杂交信号肉眼可见且具有高通量的特点，能一次性检测多种目标产物，已经应用于食品中过敏原、外源基因成分、动物源性成分等方面的检测[24,25]。如能进一步降低成本，将具有更加广阔的应用前景。

对于植物油、调味品中外源基因成分的检测[26,27]、阿胶中驴源性成分的检测[28,29]，也涌现出了越来越多的研究。这些研究在DNA提取、检测基因选取、扩增方法选择等方面对上述食品的检测进行了优化，取得了可喜的进展。如能吸取科技发展和科学研究最新成果，加强类似新技术的开发、推广和应用，可以给监管部门提供更好的技术支撑，为人民群众饮食安全更好地保驾护航。

3.3 完善标准体系，提升标准质量

建议在国家层面组织相关力量开展现有标准体系的评价、确认、改进与整合工作，在吸取现有标准优点的基础上制定一批应用范围广、操作步骤简单、适应现代检测需求的新标准，方便检测工作的开展。比如，可以加强食品致病菌鉴定中分子生物学技术的应用[30]，将分子生物学鉴定与传统的理化鉴定相结合，发挥不同方法的优势，提高检测的准确性。与此同时，相关部门还应制定相应的判定标准，以便对检测结果进行合格性判定，方便监管部门执法。

3.4 增加抽检数量

建议在各级食品抽检任务中，适当加大分子生物学相关检测指标的抽检数量，促进检验技术的应用开发，提高已建或在建实验室仪器设备的利用效率，发现市场存在的问题，为监管人员提供思路和指明方向。

4 展望

随着科学知识的普及，广大人民群众的科学素养及食品安全意识也随之提高，对食品掺假、转基因食品、食品过敏原等问题的关注度也越来越高，这既为下一步食品监管指明了方向，也对整个监管体系提出了更高的要求。而要在人民群众关心的这些问题的监管上迈出新步伐，则离不开食品检测部门的技术支撑和分子生物学技术的深度应用。由于分子生物学技术的发展日新月异，相关部门应及时吸取分子生物学技术发展的最新成果，构建规范完整的标准体系，推动分子生物学技术在食品检测中的进一步应用，为保障人民群众的饮食安全做好服务。