探究PCR技术在食品检测中的应用

顾晶晶 张亮

摘 要：随着现代社会的高速发展，食品安全问题已成为社会大众广泛关注的问题。为充分保障食品食用质量和营养，应加强食品检测技术的应用。聚合酶链式反应技术为常见的食品检测技术，为强化其在具体实践中的应用效果，本文主要对其概念和操作步骤进行阐述，分析其在食品检测工作中的具体应用，并展望该技术的未来发展趋势，旨在为相关食品检验技术革新和实践应用提供借鉴和参考。

关键词：食品检测;聚合酶链式反应技术（PCR）;应用

To Explore the Application of PCR Technology in Food Testing

GU Jingjing1， ZHANG Liang2

（1.Binzhou City， Shandong Province Inspection and Testing Center， Binzhou 256600， China; 2.Binzhou Economic and Technological Development Zone， Binzhou 256600， China）

Abstract： With the rapid development of modern society， food safety has become a widespread concern of the public. In order to fully ensure the food quality and nutrition， the application of food testing technology should be strengthened. Polymerase chain reaction technology is a common food testing technology. In order to strengthen its application effect in specific practice， this paper mainly expounds its concept and operation steps， analyzes its specific application in food testing， and looks forward to the future development trend of this technology， in order to provide reference for the innovation and practical application of relevant food testing technology.

Keywords： food detection; polymerase chain reaction （PCR）; application

聚合酶鏈式反应技术（Polymerase Chain Reaction，

PCR）是目前食品检测领域中应用范围较广的方法，在实践应用中具有提高食品质量的作用。特别是在食品安全问题备受关注的形势下，针对PCR技术的研究越来越多，对其应用也提出了更高的要求，以保证食品检测水平符合社会发展需求。为适应食品安全相关制度，检测人员应充分把握PCR技术的具体应用，了解其未来发展趋势，从而推动食品检测工作的有效开展，实现健康、良好的发展。

1 PCR技术概述

PCR技术全称为聚合酶链式反应技术，主要通过体外高效扩增制备特定的双链DNA片段，因此又可称为基因体外扩增法。通过营造适当的体外条件，将靶DNA变性为单链，再加入人工设计与合成的2段寡核苷酸引物，使其在DNA聚合酶、4种dNTPs底物等条件下，合成新DNA双链，且其可直接作为扩增模板，重复DNA多聚酶链式反应。在食品检验中，PCR技术的应用可分为3个步骤。①使用过滤法或离心法等对食品样本中的DNA进行纯化和提取。②采用PCR技术对样本DNA进行扩增[1]。③详细分析扩增后的产物。其中，扩增过程可细分为变性、退火、延伸等阶段。在变性阶段，样本DNA的双螺旋结构会被拆分为2条单链结构，食品中的特定性成分会在退火阶段发挥作用，即与DNA中的特定位置相结合，在延伸阶段形成具有新特征的DNA，从而完成食品检测。

2 食品检测中PCR技术的具体应用

2.1 检测转基因食品

转基因食品已成为人们餐桌上的主要食物类型之一，其是应用分子生物学技术，将某些动物、植物、微生物等1种或几种外源性基因转入其他生物的遗传物质中，使其表达有效的多肽或蛋白质等产物，并以此作为原料进行生产加工制成的食品。但经过多年的探索和研究发现，部分转基因食品对人体健康具有一定的危害。因此，要加强对转基因食品的检测，以保障食品质量安全。例如，对常见的大豆、玉米、油菜等食品，可应用PCR技术对其成分进行定性和定量分析，明确其特征性成分，从而消除人们对合格转基因食品的误解[2]。近年来，我国利用PCR技术可实现对转基因食品的快速检测。通常情况下，PCR技术检测转基因食品是对外源基因和DNA、蛋白质进行检测。例如，在转基因花椰菜食品检测中，常基于其叶病毒启动子和根癌农杆菌终止子序列合成2对不同引物及对应的2种荧光双链探针等，建立相应的PCR检测转基因成分启动子、NOS终止子，具有灵敏度高、特异性好等优势。

2.2 检测食品中的有效成分

PCR技术能有效检测食品成分组成。大多数食品包装上有营养成分表，消费者可根据成分表进行选购。为充分保障食品的质量安全和营养价值，需对食品样本中的营养成分进行检测。为避免出现生产商虚标营养成分的情况，可采用PCR技术对食品中的各种营养成分及含量等指标进行检测。PCR技术的应用能有效指导消费者按自身营养需求选择合适的食品类型[3]。例如，对市场上常见的肉类、肉制品等进行检测，可通过PCR技术判断食品实际质量和成分类别与宣传是否相符，还可准确识别出食品中的其他动物性成分，避免出现以次充好的情况，从而提高食品的健康性和安全性，充分保障消费者的合法权益。

2.3 检测各类微生物菌群

PCR技术能准确检测出食品中的多种微生物菌群，常见的有大肠杆菌、沙门氏菌、绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌等微生物。大肠杆菌是人体常见的微生物菌群，可分为致病性大肠杆菌和非致病性大肠杆菌。致病性大肠杆菌易导致人体出现肠出血等症状，为确保食品食用安全，应积极应用PCR技术对食品中的致病性大肠杆菌进行检测。经基因提取、扩增等步骤，获取相应的DNA片段后进行比对，可有效检测食品中含有的致病菌。沙门氏菌是引发食物中毒的常见微生物种类，具有较强的感染性和危害性，因此需对沙门氏菌进行检测[4]。运用PCR技术可检出各个种类的沙门氏菌微生物，在实践操作中可达到100 CFU/mL或100 CFU/g的平均灵敏度，对人工污染样品的最低检出限可达到10 CFU/mL或100 CFU/g，能有效提高检测效率和质量。绿脓杆菌是人体中制造外毒素的一种微生物，对人体健康产生较大威胁。该微生物制造外毒素的行为由A基因控制，采用PCR技术能使其与特定引物相结合，扩增相关DNA，从而确定食品检测样本中绿脓杆菌的数量。目前，在食品检测领域，PCR技术的应用较广泛，检测效率高。金黄色葡萄球菌是一种能产生肠毒素的微生物，广泛分布于自然界，对人和动物均有较严重的感染特性。在全球食品安全问题中，该微生物导致的食物中毒事件占比较大。因此，在食品检测中越来注重应用PCR技术检测金黄色葡萄球菌，其能准确检测出食品样本中是否含有致病微生物，在实践中PCR技术具有较高的灵敏性。

3 食品检测中PCR技术的发展方向

3.1 PCR技术与变性梯度凝胶电泳技术联合

PCR技术在食品检测领域已基本发展成熟，在现代食品检测体系中能发挥积极作用。但随着食品生产原料来源日益广泛、生产技术不断革新，仍存在对PCR技术检测结果产生干扰和影响的因素，存在错判或偏差等可能。特别是在特殊情况下，不同引物之间可能会出现一定的抑制作用，导致引物与模板出现非特异性结合，造成检测结果呈假阳性或假阴性。因此，在未来的发展阶段中，仍需对PCR技术进行进一步研究。例如，对食品样本的DNA进行扩增，产生了不同长度的DNA片段，采用常规方法进行分析无法解决DNA片段混乱的问题，无法实现准确检测。因此，可将PCR技术与变性梯度凝胶电泳技术（Denatured Gradient Gel Electrophoresis，DGGE）结合，即先将样品中的DNA片段提取出来，将其作为模板，使用特异性引物扩增DNA，经电泳后能获得目标成分的DNA条带，通过与标准图谱进行对比分析，有助于准确鉴定目标成分[5]。条带的对比亮度越高，说明目标成分的含量就越多。

3.2 应用定时定量PCR技术

PCR技术的未来发展主要是在传统操作技术的基础上增加荧光标记环节，从而形成定时定量PCR技术。相关人员在食品检测中只需对荧光信号进行检测，即可对目标成分实时监测。在具体应用中，该检测方法所需时间短、精确度较高，将会逐渐替代传统的PCR技术，成为食品检测领域的主要方法。

3.3 强化多重PCR技术研发应用

多重PCR技术是指利用多条引物、多条模板在相同的反应体系下同时对多个DNA片段进行扩增，明显提升了工作效率和质量，在成本上也有明显的优势。虽然目前该技术仍处于起步阶段，但發展速度较快、应用效果明显。未来研究重点主要集中在增加引物数量方面，实现经1次DNA扩增后即可完成所有食品样本成分的检测;并注重优化现有反应条件，提高扩增效率、降低检出限[6]。

4 PCR技术应用存在的问题与优化分析

目前，PCR技术在食品检测领域中具有较好的应用效果，但随着食品工业的不断发展，在实践检测中也存在一定的缺陷和问题[7]。为更好地适应未来生物科技发展以及食品检测的需求，应对该技术进行持续性的优化和改进。例如，采用实时荧光定量PCR技术时，其会受到同源或者异源DNA背景影响，而且还会受到寡核苷酸杂交特异性以及探针比例、细胞裂解效率等因素的干扰，从而导致定量分析结果出现一定的偏差，很容易产生假阳性结果。为对该问题实施优化，可在检测操作中，充分验证设计引物的特异性，保证检测条件最优。同时需要尽量降低定时定量PCR仪器的成本，发展新的荧光燃料，提升检测分析的灵敏度，简化样品制备程序，实现机械化、自动化检测[8]。

在多重PCR技术应用中，部分引物之间存在抑制作用，同时引物与其他模板之间在特异性结合方面也存在一定不足。所以针对该问题的优化，需要充分考虑不同引物之间、与模板之间的相互作用，有效优化引物设计条件、PCR反应条件等，从而尽可能避免出现假阳性和假阴性结果。此外，相关检测单位及人员，还应明确食品成分复杂性、样品采集处理等因素的影响，为规避DNA提取出现误差、模板与扩增引物选择不合理，则需严格控制变性梯度凝胶电泳处理片段的大小，通常情况下不得超过500 bp。同时对电泳图谱片段实施有效测序，避免出现混杂情况，如在变性梯度凝胶电泳分析的过程中，可采用适当的软件包对扩增片段的分子梯度开展标准化处理，有利于提高批量化样品检测准确性和效率[9]。

5 结语

食品安全问题关系到社会和谐和市场稳定发展，为充分保障食品质量安全，应进一步强化检测技术的应用。PCR技术作为一种具有检测速度快、检测结果准确率高的方法，可对转基因食品、食品中的有效成分、主要致病微生物等进行检测，应得到更广泛地应用，以保障食品安全。为促进食品行业的健康、良好发展，需在未来阶段联合PCR技术与DGGE技术、应用定时定量PCR技术、强化多重PCR技术研发应用等，推动食品检测行业进一步发展。

参考文献

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[2]董蕾，黄晓波，刘静璇.多重PCR技术在食品检测中的应用与展望[J].安徽农业科学，2020，48（11）：15-18.

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[7]田小兰，冯俊丽，汪艺.一种快速高效的DNA提取方法及其在qPCR检测金黄色葡萄球菌中的应用[J].食品科技，2019，44（2）：344-350.

[8]田小兰，冯俊丽，汪艺.一种快速高效的DNA提取方法及其在qPCR检测金黄色葡萄球菌中的应用[J].食品科技，2019，44（2）：344-350.

[9]吴宪.PCR技术在食品微生物检测中的应用探究[J].粮食科技与经济，2019，44（1）：47-50.

作者简介：顾晶晶（1984—），女，山东沂南人，硕士，工程师。研究方向：食品安全检测与食品微生物检测。