分子生物学在食品微生物检测中的使用

◎ 朱炳江

（海宁纪亨保健食品有限公司，浙江 海宁 314412）

食品安全直接关系到人们的身体健康与生活质量，更关系到社会的稳定发展。我国一直将食品安全保障视为重要的工作任务，并不断的开展与食品微生物检测相关的技术研究。及时检测食品中致病菌是保障食品安全的重要环节，与现代分子生物技术相比，传统的食品微生物检测技术成本较高，并且在微生物检测速度、检测精准性上有待提升。而分子生物学在特异性与灵敏性均表现出显著的优势，对进一步提高食品微生物检测速度、精准度有着重要的作用。本文主要分析基因芯片技术、基因探针技术、聚合酶链式反应技术在食品微生物检测中的具体使用路径，从而提高食品微生物检测效果。

1 分子生物学的相关概念及特点

分子生物学（Molecular biology）是生物学中的一个重要的分支，它是研究细胞不同系统中生物分子之间生物活性的分子基础，如DNA、RNA、蛋白质之间的相互作用与生物合成。分子生物学是生物学中的一个大门类，分子生物学下又涵盖了多种分子生物学技术，如常见的分子克隆技术、聚合酶链式反应技术、凝胶电泳技术、高分子印记和探针技术等。当前，分子生物学作为现代生物技术中最为先进的实验手段之一，已经广泛应用于食品微生物检测与药品检测当中，在生命科学的各个领域随处可见分子生物学技术。从分子生物学的实现机制上来讲，分子生物学技术的理论基础在于PCR（序列互补）与酶切（识别酶切特定序列）[1]。它在食品微生物检测中主要体现出检测速度快、检测精准度、检测步骤精简的特点，以及对新型微生物的检测体现出敏感性强、特异性显著的特征。

2 分子生物学在食品微生物检测中的应用现状

当前，我国对食品的安全性尤为注重，而食品微生物检测指标是衡量食品安全性的重要标准。分子生物学广泛应用到食品微生物检测当中，如基因探针技术，基因探针技术是分子生物学技术的重要组成，它能够快速的检验出食品中存在的李斯特菌、金黄色葡萄球菌等微生物，由于这一检测技术精准且快速，得到许多专家与工作者的高度重视[2]。就目前阶段而言，虽然一些分子生物学技术在食品微生物检测中发挥着重要作用，但由于一些分子生物学技术本身涉及到大量的技术资金、技术成果、技术资源的投入，因此，我国在食品微生物检测的整体上对分子生物学技术的应用度仍然有待提升。如基因探针技术操作极为复杂、检测成本昂贵，因此主要应用在实验室领域。而生物芯片技术虽然检测效率较为显著，但是生物芯片本身具有明显的复杂性、特殊性，导致目前生物芯片技术未能够有效的推广与应用到各个食品安全检测领域中。实际上，当前我国进行食品微生物检测，大多是将传统鉴定技术与分子生物学技术相结合。虽然分子生物学技术在食品微生物的检测上具有显著的检测速度快、检测精准度高等优势，但是在定量方面仍然存在着许多不足之处[3]。因此，将传统的鉴定技术与分子生物学技术有机结合，也是未来我国食品微生物检测的发展趋势之一。

3 食品微生物检测中主要分子生物学技术种类及使用路径

3.1 基因芯片技术

基因芯片技术是信息科学与生命科学的结合体，其具体机制是将芯片上所存在的探针与样品当中的靶基因片段进行特异性的核酸杂交。如今我国食品微生物检测领域中，许多专家与工作人员已经开始大规模的使用基因芯片技术。由于基因芯片由多种核酸探针所共同组成，因此，在使用基因芯片技术进行食品微生物检测的过程中，可以通过调整或增大探针的方式，不断提高芯片的精准性、针对性，并且能够通过人为的手段与措施进一步扩大基因芯片的检测范围，使其更好地应用到食品微生物检测之中。当前，已经有研究者通过对基因芯片技术的使用，成功的检测出了多种李斯特菌分离物，这对于我国食品微生物检测的开展而言具有重要带动作用。而根据当前基因芯片技术的应用现状及特点，将基因芯片技术应用到食品微生物检测中，可以围绕着几个方面着手。①将各种基因寡核苷酸点样放置在芯片表面，确保实验材料的完整、有效。②对食品微生物样品进行处理，确保处理后的微生物样品还能够满足检测的实际需求，对经过处理后的微生物进行核酸扩增，并对微生物样品的核酸进行有效提取，借助荧光素做好相应的标记。③将芯片上的寡核苷酸点样与处理好的微生物样品进行杂交，再通过分析样品荧光分析模式和扫描仪定量，实现对样品的检测，从而得出所检测的食品中是否存在某些特定的微生物，实现对食品微生物检测的目的[4]。通过基因芯片的使用方法可知，基因芯片与核酸杂交极为相似，但是基因芯片技术更具食品微生物检测的快速、多参数、高精准度、高灵敏性的特点，因此这是较为有效的食品微生物快速检测方法。

3.2 基因探针技术

基因探针技术是一种核酸分子的杂交技术，它属于基础性的DNA分析技术。它是在Southern、Blotting等生物技术基础上结合了PCR技术而发展起来的一种较为先进的分子生物技术种类。其基本机制是从微生物中提取或扩增特异性的DNA片段，将纯化后的DNA片段进行标识，使其成为一种可被检测的指示剂，如荧光剂、放射性同位素等，最后成为一种特异性的DNA探针。这一检测技术主要运用了碱基的配对原理，使得互补的核酸单链能够转变成为双链，从而实现对食品微生物的精准检测。当前，基因探针技术在食品微生物检测中的应用主要是对食品中存在的致病原菌进行有效检测与判断，从而为解决食品安全问题提供基础性保障与条件。基因探针技术在食品微生物检测中的实现路径围绕着几点：①对食品进行样本提取，充分的运用分离与标记病原体的核酸片段来对基因探针进行配置。②通过对基因探针的有效配置，使探针能够与待检测的样品进行充分的杂交，将其作为实验与分析对象。③对试验出的目标物进行分析，此时，样本中若含有特定的边缘体，那么探针就会与目的性的核酸序列产生融合。再运用特定的方案对标记物进行检测与测试，从而就能够有效判断出食品中的微生物[5]。与传统的食品微生物检测技术相比，基因探针技术能够快速、准确地对食品中的病原微生物进行识别，从而实现对食品微生物快速检测的目的。

3.3 聚合酶链式反应技术

聚合酶链式反应技术也被称之为PCR技术，聚合酶链式反应技术主要是通过运用变性以及复性的原理，在特定引物的引导下，使DNA序列在规定时间内进行大量的复制，所形成的DNA序列会在短时内进行快速、大量的扩增。然后，再使用其他检测技术与方法就可以及时得到食品性致病微生物检测结果[6]。聚合酶链式反应技术在食品微生物检测中的具体使用步骤为：①对食品微生物进行取样，将模板DNA进行加热，加热至93 ℃左右一定时间后，让模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA进行解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备。②将模板DNA经过加热变性成单链后，再将温度降至55 ℃左右，在此过程中要确保模板DNA的稳定性与完好性，最后实现引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。③DNA模板-引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链。在此基础上再进行上一个操作步骤的重复，实现变性-退火-延伸的循环，就可以获取更多的半保留复制链，最后分析出食品中存在的一些微生物。与传统的食品微生物检测技术相比，该方法具备了灵敏度高、耗时短、检测精准性强等显著特点，能够实现对食品中微生物的快速检测。

4 结语

分子生物学技术能够快速、精准的检测出食品中存在的各种微生物，并对其进行分析与测验，从而保障食品的安全。分析我国食品微生物检测技术的应用现状可知，分子生物学技术的应用与推广仍然处于一个不断深化的阶段。通过对基因芯片技术、基因探针技术、聚合酶链式反应技术的使用分析，为我国食品微生物检测提供价值性思路，从而有效保障食品安全性。