微生物检测技术在食品检验中的应用

◎ 张彩凤，闫 珍，范阳璇

（陕西科仪阳光检测技术服务有限公司，陕西 西安 710000）

当前我国食品安全整体呈现出稳中向好的形势，但在市场监管部门抽检过程中仍发现存在食品安全问题，其中因微生物污染引发的样品不合格率较高，以餐饮单位为高发区，说明食品安全监督与检验工作仍需持续深入开展。通过结合食品安全管理要求进行常用检测技术的梳理，对于食品检验工作水平与效率的提升具有重要现实意义。

1 技术特征

1.1 检验流程

根据相关检验机构的工作程序，当委托方下达任务、完成合同评审、确认检验资质后，即正式进入以下食品检验流程。①抽样工作，根据《国家食品安全监督抽检实施细则（2021年版）》要求，选派经由专业培训的抽样人员开展抽样工作，核对待检样品的类别、数量等基本信息，确认符合检验规定。②样品核对，由具体科室工作人员对接收的样品进行外观信息、状态标识、抽样类型、检验用量等信息的逐一核对，并完成照片采集。③样品制备，根据检测要求完成待测标准样品的制备，落实样品保护与存放。④样品检验，由工作人员依照检验标准进行标准品、仪器及各类试剂的核对，在检验过程中严格依据要求做空白试验等，做好样品质量控制。⑤复测实验，当检验后发现存在样品不合格问题时，需及时依据项目特征安排开展复测，将复测结果与初试结果进行比较分析，明确引发数据差异的原因，保证检验结果的准确合理。⑥生成原始记录，完成检验报告的校对、审核与签发，最终将检验数据录入平台中[1]。

1.2 技术特点

食品检验工作涉及的微生物来源较广、病原微生物类型多样，诸如人畜疾病感染、食品存放方法不当导致变质、食品运输过程中出现破损等因素均有可能造成病原微生物的传播[2]。在实际检验内容上，诸如致病菌类型、分布特征、菌落总数等指标均需详细列出，将上述指标实测结果与预设标准限值进行比较，用于判断食品的致病性，并且结合致病菌类型、菌落总数等指标能够辅助判断食品生产日期与有害物质、变质物质的掺入时间等，倘若任一指标超出限值均可判定该食品不符合卫生质量要求，相应地对于技术应用环节的准确性与检测时效性也提出了较高的要求[3]。

2 微生物检测技术的应用

2.1 基本检测技术

2.1.1 生理生化技术

（1）ATP生物发光技术。ATP即腺嘌呤核苷三磷酸的简称，该化合物广泛分布于活体生物中，通过运用该技术获取待测样品的ATP浓度数值，初步完成样品中活菌数量的估算；随后采用光度计获取待测样品的荧光强度，即可生成细菌数量的准确值。该技术适用于食品微生物的现场检测，具有便于操作、检测速度快的特点，应用防范较广[4]。以ATP生物发光法在酸奶微生物检测中的应用为例，检测步骤为先绘制出ATP生物发光值、样品微生物含量标准曲线，经由取样、提取ATP、添加酶反应试剂、样品微生物ATP发光值测定4项流程，最终以标准曲线的形式反映样品中微生物实际数值的测定结果，整体检测灵敏度较高，可在食品分析检测领域较好应用[5]。

（2）微量生化法。该方法可细分为两种技术，一种是热微量技术，根据食物中菌落在不同生长阶段的热量变化情况，实现对菌落生长周期与菌种的精确识别；另一种是放射测量技术，根据菌群不同生长周期释放的放射性CO2气体含量，完成菌种数量的计算，并推算出菌群类型，可在较短时间内快速准确完成微生物测定，具有较为理想的使用效果。

2.1.2 免疫学检测技术

该技术主要基于免疫学理论进行食品中病原菌、微生物的检测，其中非标记免疫分析作为典型技术之一，依托凝集反应、沉淀反应、补体参与、中和试验等多个环节完成对待测样品中细菌、病毒等微生物的检测。该技术对于检测仪器、设备的精密度无过高要求，能够保证检测结果的精确性，但由于涉及的检测流程较为烦琐，导致检测效率不高，目前仅适用于经济不发达地区或仪器配置落后区域的食品检测。

2.2 快速检测技术

2.2.1 生物传感器检测技术

该技术集成物理、化学、生物学等多学科基础理论，根据活性生物普遍存在的物理变化特征及其发生化学变化时形成的感应条件，借助相关转换器实现对反应变化情况的捕捉，并以电子信号的形式进行信息传递、生成反应数据，辅助计算机设备完成活体浓度的计算。其中生物传感器作为一项核心设备，凭借其跨学科交叉特征保证设备使用性能的灵敏度与精确度，将其运用于复杂食品的微生物检测环节，可实现待检测病原微生物的快速在线实时分析与变化情况追踪定位，满足实际检测要求。生物传感器技术与酶抑制检测技术结合，开发基于酶的生物传感器技术可实现对果蔬、农产品中农药残留量的检测。LIU等将乙酰胆碱酯酶固定在3-羧基苯硼酸-还原氧化石墨烯-纳米金的玻璃碳电极上，开发了一种纳米复合材料电化学酶传感器，最终成功实现对克百威等农药残留量的检测[6]。

2.2.2 电阻电导检测技术

该技术以生物、化学理论为基础，将微生物在食品中繁殖的特性等同于大分子、小分子物质间的转化过程，例如通过观察食品中含有蛋白质分解后形成氨基酸的过程，测得培养液中电阻阻值出现变化，根据具体测量数值进行导电情况的测算，由此反推出食品中所含菌落的数量，进而完成微生物的判定工作，并且支持判断食品保质期。在使用该技术进行食品检验时，还需依赖微生物计数仪、全自动微生物检定仪等测量仪器设备辅助执行具体操作，根据电阻、电容等数据测算出微生物数量，生成切实可参考的食品检验数据，便于相关检验人员判断食品是否合格。

2.2.3 质谱技术

该技术主要融合生物基因组、代谢组学、蛋白质组学等多种研究理论，常被应用于海产品、发酵产品的食品质量检验中，利用该技术可将待测样品中的革兰氏阳性菌进行有效分离，并建立光谱指纹图图谱列表，根据种属特异性的峰值、质量数等指标完成细菌鉴别与判定。例如，刘印平等运用顶空进样-气相色谱-负化学离子源串联三重四级杆质谱技术进行海鱼中苯系物、多溴联苯眯的测定，先取待测海鱼作为样品，通过90 ℃温育后取出样品、振荡平衡30～40 min， 并顶空进样，利用色谱柱完成样品的分离，再基于MRM与外标法获取最终检测结果，实现对海鱼中苯系物含量的测定。检测结果表明，苯系物在 3.0～85.0 μg·kg-1的浓度范围内呈线性相关，计算出平均回收率保持在82.8%以上，相对标准偏差不超过9.8%，收获理想检测效果[7]。

2.2.4 色谱法与荧光分析技术

通常食品中细菌生长、繁殖的不同阶段均表现出差异化生理特征，选取微生物生长代谢产物进行测定，即可完成细菌类型识别与繁殖时间的判断。①利用气相色谱技术进行食品中大肠杆菌的测定，预先对食品中的大肠杆菌进行衍生化处理，利用气相色谱仪原理、参考CO2气体生成量完成食品中微生物化学组分的判定，用于检测出食品的细菌污染程度，其灵敏度、检测效率均保持在较高水平。②运用自动荧光酶分析技术对食物进行免疫测定，将表面承载抗原的载体经由化学反应生成复合物抗原，在保留反应液的基础上，利用清洗剂将其他物质进行完全清除，随后通过添入酶反应底物发挥催化作用，使得产物依附于原有载体表面、发生变色现象，并且根据产物生成量实现对待测微生物含量的判定。例如，辛思培等运用双抗夹心化学酶联免疫方法针对牛奶中肠出血性大肠杆菌O157:H7进行检测，取1 L原奶作为样品，依据1.0×105CFU·mL-1检测限进行样品中大肠杆菌的检测，仅需1～1.5 h即可完成待测菌种的快速测定，该方法的最低检测限可达到2.5×104CFU·mL-1，节省传统检测技术所需的富集培养时间，且检测速度与结果精度均较为理想[8]。

2.2.5 分子生物技术

（1）PCR技术。该技术适用于乳酸菌、大肠杆菌、双歧杆菌等细菌的检测，基于生物学原理获取待测样品细胞，通过将其DNA片段进行放大观察，遵循目标特异性原则完成微生物的识别与定位，保证检测过程的灵敏性与快捷性。

（2）PCR衍生技术。其中代表性技术包含实时荧光定量PCR，根据DNA扩增反应，选取嵌入式荧光化学染料对PCR循环后的产物进行定量测试，在整体测试过程中仅在加入试样环节开管，其他操作均呈现为密闭性特征，不需要执行PCR技术模式下的后处理操作，有效实现对扩增产物的动态识别与实时检测，具有良好的智能化与抗干扰水平，避免因核酸污染影响到检测结果。PCR-DGCE作为另一代表性技术，主要根据生物学的DNA指纹原理进行食品中微生物的识别判定，在DNA电泳过程中利用聚丙烯酰胺凝胶对产物进行解链，改变DNA片段序列，迅速溶解DNA分子，待染色后完成不同序列DNA分子的区分，以此实现对目的片段序列的有效识别，适用于发酵食品的检验。

3 相关建议

3.1 强化监督机制建设

2021年初至今，我国陆续发布新《食品安全法》《食品安全国家标准 较大婴儿配方食品》（GB 10766—2021）等一系列法规标准，标志着我国食品安全监管体系的日臻完善。在依托法规政策强化顶层保障的基础上，行业内部还应进一步加强相关检测与监督机制的建设，以微生物检测为切入点进行技术应用流程、实施要点与相关规范的细化设计，明确在检测技术应用过程中涉及的各项风险因素及人为主观影响，聚焦食品原料生产、加工、制作与销售等环节落实具体监督检查工作，并联系产业链上下游拓宽技术应用范围，引入物联网等平台建立资源与信息共享机制，为食品安全监管工作提供有力支持。

3.2 完善食品检验系统

当前微生物检测技术在食品检验领域的应用范围较广，既涉及食品工业生产环节双歧杆菌、乳酸菌等有益菌种含量的检测与鉴定，同时也包含食品原料获取、加工等环节可能因人畜疾病传播产生的有害病原微生物，此外还涉及食品运输与销售环节因保存不当、过期等产生的微生物，在整体检测过程中的干扰条件较为复杂，对于检测技术应用水平提出较高要求。基于此，还需进一步完善现有食品检验系统设计，根据微生物不同类型、感染与传播途径进行检验方法、检测标准的细化分类，引入多种先进技术、自动化仪器设备完善食品检验环节的软硬件基础设施，借此有效规避以往检验工作中常见的错误问题，为食品检验结果的精确度与完整性提供保障。

3.3 落实检验效果评价

评价机制的建设对于技术应用效果判断具有重要意义，考虑到微生物检测技术在实际应用环节可能受多种因素干扰影响到数据结果的可靠性，因此还需引入健全的评价机制进行检测项目类型、检测内容指标、评价标准的设计，自动生成检测结果，更好地提升食品检验的现代化水平。

4 结语

现阶段依赖于食品安全监管机制的高压态势，以沙门氏菌、葡萄球菌为代表的食源性疾病在我国各省市呈现零散分布特征，食品安全保障工作初具成效。伴随食品安全检测需求的持续递增，要求相关从业人员引入多种快速检测技术及配套设备为执法抽样提供支持，在实际检测过程中遵守操作规程、执行规范操作，为检测效率与检测结果的精确性提供保障，共同营造良好食品安全环境。