PCR技术在食品微生物检测中的运用

王忠桂

摘 要：当今食品安全问题成为人们关注的重点问题，食品行业机构和相关部门一直致力于探寻低成本、高效率、方便快捷的微生物检测方法，为食品生产加工过程中的质量监督提供可行方案。本文对PCR技术的种类、特点与优势、应用范围、所面临的问题以及在食品微生物检测中的运用和发展情况进行研究，为食品行业和相关部门提供参考和借鉴依据。

关键词：聚合酶链式反应技术（PCR）;食品;微生物

Application of PCR Technology in the Detection of Food Microorganisms

WANG Zhonggui

（Hebei Lvnong Testing Technology Service Co.， Ltd.， Langfang 065400， China）

Abstract： Food safety issues in today’s society have become the focus of people’s attention. Food industry organizations and related departments have been committed to exploring low-cost， high-efficiency， convenient and quick microbial detection methods to provide feasible solutions for quality supervision in food production and processing. This paper studies the types， characteristics and advantages， application scope， problems faced and application and development of PCR technology in food microbial detection， and provides a reference for the food industry and related departments.

Keywords： Polymerase Chain Reaction（PCR）; food; microorganism

我国现阶段的食品工业发展已进入关键转型升级期，由高速增长阶段迈向高质量发展阶段。食品的质量安全作为人们生活中的首要问题，与人们的生活健康息息相关，逐渐成为社会关注的热点。食品安全是食品行业保持健康发展的基石[1]。食品生产过程中一旦发生微生物污染，将会对人体的健康产生危害。因此，需要加强食品中的微生物检测来提升食品质量安全[2]。PCR技术是一种较先进的检测技术，在多个领域均有较广泛应用，在食品微生物检测领域，PCR技术具有准确性高、操作便捷的特点，可有效检测食品中的微生物含量。因此，食品微生物檢测中需摒弃操作复杂且准确率差的检测方法，发挥PCR技术的特点和优势，提高食品微生物检测的时效性和准确性[3]。

1 PCR技术概述

1983年MILLUS博士发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术，该技术是一种能对生物体DNA进行复制、扩增的技术，可对特定生物体的特定DNA的序列进行复制扩增。PCR技术的DNA扩增过程分为3个阶段，即变性阶段、退火阶段、延伸阶段。变性阶段中将DNA双链打开;在退火阶段中将特性异物与打开的DNA单链进行结合;在延伸阶段中，使用DNA聚合酶以DNA单链为模板进行DNA的合成，实现DNA分子的大量扩增，从而获得大量的DNA分子并进行检测分析[4]。PCR技术的特殊性在食品微生物检测中得到广泛应用，通过PCR技术对食品中所含有的微生物的DNA进行检测，以确定食品中含有的微生物的含量和种类。PCR技术可以提高食品微生物的检出率、时效性以及准确性，及时排除食品微生物污染对人们健康的威胁，提高食物安全屏障。

2 PCR技术的应用类型

2.1 普通PCR技术

通过PCR技术可以特异性地扩充待检微生物的基因片段，以实现快速获得检验结果的目的，与传统检测方法相比，PCR技术具有操作便捷、灵敏度高的特点，检测人员一般只要几个小时即可完成食品微生物的测定工作。其缺点是在目前的实际应用中，尚无法对待检测样品中的活体细胞和死亡细胞进行鉴别，只能对已知微生物的核酸序列进行测定。因此，还需要对食品中微生物对PCR技术的特异性反应进行更深入的研究。

2.2 多重PCR技术

多重PCR技术（Multiplex Polymerase Chain Reaction，mPCR）的工作原理是在同一PCR扩增过程中加上两对以上的引物，实现一次性完成多个核酸片段扩增的目的，使检测过程更加方便、快捷。例如，大肠杆菌、致病性弧菌和沙门氏菌等细菌就可以进行同步检测。与传统检测方法需大量生化实验相比，多重PCR技术可通过一次性扩增来进行批量检测，实用性和应用性较强。在食品微生物检测工作中，结合国家标准和行业标准，多重PCR技术可大量减少检验工作量，缩短检测时间，进行快速初筛，在大幅提升工作效率的同时还可以降低检测成本[5]。多重PCR技术的缺点是存在假阴性的情况。因此，需提升样品质量，排出干扰因子的影响，改进样品处理工作。

2.3 实时荧光定量PCR技术

荧光定量PCR技术（Quantitative Real-time PCR）属于分子生物学范畴，因此该技术可以结合先进生物技术进行应用，是在普通PCR技术的基础上利用荧光特性的不同进行核酸定量测定，具有敏感度高、检测范围宽、稳定性强的优点，且该方法无需进行PCR后续处理，可有效避免交叉感染，保障检查结果的精准性，目前在国内外食品微生物快速检测领域已广泛应用到荧光定量PCR技术[6]。但荧光定量PCR技术依然存在假阳性结果的缺点，且仪器设备昂贵，使用成本较高。

2.4 RT-PCR检测技术

逆转录-聚合酶链反应（Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction，RT-PCR）是一种更先进的检测技术，食品中所含有的大部分微生物种类均能使用该技术进行检测，且检测准确度高、灵敏性强，还可用于检测食品中含有的不同微生物种类，对不同微生物的特征进行区分。

3 PCR技术的特点和优势

传统食品微生物检测一般采用显微镜直接观察法和平板计数法，传统检测方法的工作原理是对活菌的总数进行人工测定，以上两种检测方法具有设备简易、操作简单且成本低廉的优点，应用较为广泛。但这两种方法也存在明显的缺点，其操作过程和结果较依赖于检测人员的操作技术和鉴别能力，具有一定的主观性，且整个检测过程工作较烦琐，试验周期较长。因此，这两种检测方法难以保证其结果的客观性、准确性和时效性，特别是在进行大批量检测工作时，所需人力、物力较大且时效性非常差[7-8]，而使用PCR技术进行食品微生物检测，可快速得到检测结果，时效性高且准确率能得到保障。

3.1 操作流程便捷

传统食品微生物检测工作周期长、时效性差、检查结果具有主观性、欠缺准确度和整体工作效率较低。而应用PCR技术只需一名工作人员即可进行检测工作，时效性和准确率高。

3.2 准确率高

食品中含有的微生物数量和种类较多，不同种类的微生物具有不同特征，造成检测方法差异较大，传统检测方法难以对微生物种类进行鉴别区别。PCR技术可依据其技术特点对微生物种类进行有效鉴别与区分，是保障食品安全的重要技术。

3.3 时效性高

传统食品微生物检测技术对一般菌种的检测需花费2 d以上的时间才能得到检测结果，时效性较差，对于突发性食品安全事件无法及时采取有效应对措施，滞后的检测结果会导致受微生物污染的食品流入市场，对消费者的健康造成较大危害。PCR技术的检测过程在1 d内即可完成，可快速、及时地得到检测结果，对指导食品安全生产以及保障消费者的健康安全具有重要意义[9]。

4 PCR技术在食品微生物检测中应用

4.1 致病菌的检测

在食品微生物检测工作中，致病菌是一项重要检测项目，传统检测方法操作过程较烦琐，需进行菌种培养、收集分离以及检测等环节，检测周期一般在5 d以上，限制了食品监督部门的工作效率，而PCR技术可有效缩减致病菌检测周期，提高食品监督部门的工作效率。致病菌的检测流程如下。①富集细菌，通过离心过滤等方式进行细菌分离;②裂变过程，将获得的DNA进行检测;③使用特异性核酸探针和电泳来完成检测DNA序列的工作，最终确定病菌的数量和种类。PCR技术在致病菌检测上始于沙门氏菌，目前对该病菌的检测方案已较为成熟[10]。随着技术发展，PCR技术也在不断拓宽技术应用范围，不仅可以对沙门氏菌进行有效检测，还能应用于金黄色葡萄球菌的检测。

4.2 非致病菌的检测

PCR技术可有效检测食品中的非致病菌，但对于非致病菌的检测范围存在局限性，对食品中乳酸菌的检测应用较多。乳酸菌是一种分布广泛的非致病菌，具有较高的生物学价值。研究表明，大部分乳酸菌有益于人体健康，少部分乳酸菌对消费者健康存在危害。乳酸菌对各种生长环境的适应性较强，即使真空中乳酸菌也能生存。在食品生产中，乳酸菌应用较广，常作为添加剂来使用。部分乳酸菌可作为防腐剂，能显著抑制食物腐败过程，延长食品保质期。使用PCR技术对乳酸菌进行检测时，需充分了解乳酸菌的知识背景和生产规律，能够快速得到乳酸菌的菌落资料，然后进行引物设计，检测其发酵过程，监测食品在此过程中的腐败程度，确定保质期的有效性[11]。另外，PCR技术也可应用于酸奶中的乳酸菌检测且准确度较高。

5 PCR技术应用于食品微生物检测所面临的问题

食品生产过程中的微生物污染途径较多，影响范围也较大，是食品安全的关键问题。随着社会发展，食品生产规模不断扩大，同时危害来源也不断增多，微生物污染范围广且检测范围增大。在现有的技术水平和生产规模下，食品微生物的检测工作也随之增加，而检测技术的欠缺，导致食品污染事件发生概率增大。

6 在食品微生物检测中如何加强运用PCR技术

食品检测部门广泛存在工作人员综合能力素养水平不高的现象，因此应注意人才引进工作，尤其是针对PCR技术的培训工作需加强，才能提升检测部门的工作效果和工作效率。加大检测人员的培养和支持力度，完善PCR检测技术的人才培养机制，重视检测人员的专业技能培训，制定具体有效的培训方案，提升PCR技術工作人员的知识水平和技术能力，帮助检测人员树立正确的工作态度和理念，提升职业道德素养，更好地保障食品生产的安全。

7 结语

食品生产质量安全工作与食品微生物检测技术具有密切联系，为了不断提升食品微生物检测的准确性和时效性，更好地满足人们对食品质量安全的要求。我国正处于产业转型时期，PCR技术的应用仍处于发展阶段，相关部门和企业应注重提升食品检测人员的综合能力以及素养水平，提升对PCR技术的认知，拓展对PCR技术的实践、应用能力，提高检测工作的准确性和有效性，使PCR技术发挥保障食品安全，维护良好的食品市场环境的作用。

参考文献

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[2]张宁.PCR技术在食品微生物检测中的运用[J].中国食品，2021（5）：114.

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