食品安全检测中微生物检测技术的运用

摘 要：在食品供应链日益复杂的背景下，食品安全问题成为公共卫生领域面临的重大挑战，尤其是食源性疾病的预防与控制方面。微生物污染是食品安全领域中最普遍且最具挑战性的问题之一，它不仅影响食品的质量和消费者的健康，还可能对食品生产企业和国家的经济造成重大损失。在这种背景下，快速、准确地检测食品中的微生物污染成为确保食品安全的关键。本文深入探讨了微生物检测技术在食品安全检测中的应用，并提出通过技术进步应对食品安全检测面临的挑战。

关键词：食品安全；微生物污染；快速检测

Application of Microbial Detection Technology in Food Safety Testing

FU Jianrui

（Weifang HR-HC Testing Technology Co.， Ltd.， Weifang 261000， China）

Abstract： In the context of increasingly complex food supply chains， food safety issues have become a major challenge in the field of public health， especially in the prevention and control of foodborne diseases. Microbial contamination is one of the most common and challenging issues in the field of food safety. It not only affects the quality of food and the health of consumers， but may also cause significant economic losses to food production enterprises and countries. In this context， rapid and accurate detection of microbial contamination in food has become the key to ensuring food safety. This article delves into the application of microbial detection technology in food safety testing and proposes to address existing challenges in food safety testing through technological progress.

Keywords： food safety; microbial contamination; quick detection

食品安全问题不仅关系到消费者的健康和生命安全，也影响着食品生产企业的品牌形象以及国家的经济发展和社会稳定。在食品安全问题中，由微生物引起的食品污染和食源性疾病是最常见也是最严重的问题之一。细菌、病毒、寄生虫及霉菌等微生物可以在食品加工、包装、运输和储存过程中进入食品，导致食品腐败变质，甚至产生毒素，对消费者健康造成威胁。随着科学技术的发展，微生物检测技术已成为食品安全控制中不可或缺的工具，能够帮助检测和识别食品中的有害微生物，评估食品的微生物污染水平，从而确保食品的安全性和卫生质量。传统的微生物检测方法主要依赖于培养技术，这些方法虽然有效，但通常耗时较长，灵敏度和特异性有限[1-2]。因此，快速、高效、准确的微生物检测技术的研究和应用成为食品安全领域的研究热点。

1 食品中常见的微生物及影响

1.1 常见的食品微生物类型

食品中存在多种微生物，包括细菌、霉菌、酵母和病毒等。细菌在食品微生物中占据了极其重要的位置，它们既可以导致食品腐败，又可以在发酵食品的生产中起到关键作用[3]。例如，乳酸菌在酸奶和发酵乳制品的生产中起到至关重要的作用，而沙门氏菌和大肠杆菌等则可能导致食物中毒；霉菌和酵母广泛存在于食品中，主要影响食品的保质期和安全性；霉菌能在食品表面形成菌落，产生可能对人体健康有负面影响的毒素，如黄曲霉毒素；酵母在某些发酵食品的生产中发挥作用，如面包和啤酒的制造；病毒通过污染食品危害人体健康，如诺如病毒是引发食源性疾病的重要因素。

1.2 微生物对食品的影响

微生物对食品的影响是双面的，既有利也有弊。①某些微生物在食品制造过程中扮演着积极的角色。在发酵食品的生产中，如面包、酒、酸奶等，微生物通过其生命活动促进食品风味的形成和营养价值的提升。例如，酵母在面包制作过程中产生的二氧化碳使得面团膨胀，而乳酸菌在酸奶生产中通过发酵乳糖产生乳酸，赋予酸奶特有的酸味和浓郁的风味。②微生物也是威胁食品安全的因素之一。在不适宜的条件下，有害微生物如细菌和霉菌可以在食品中迅速繁殖，引起食品腐败变质，产生不良的气味、味道和外观变化，降低食品的感官品质和营养价值。更严重的是，一些微生物能够产生毒素，如肉毒杆菌和黄曲霉菌所产生的毒素，这些毒素对人体有害，即使在微生物被杀死后，毒素依然存在，可能导致食源性中毒甚至死亡[4-5]。

食品中微生物的影响不仅取决于它们的种类，还受到食品存储和处理条件的影响。因此，食品生产和加工过程中的微生物控制是食品安全管理中的核心环节。通过采取科学的加工方法和储存条件，如低温储存、热处理、干燥以及使用防腐剂等手段，可以有效控制或消灭有害微生物，保护食品不被污染，从而确保食品对消费者的安全和健康。

2 食品安全检测中的微生物检测技术

2.1 传统的微生物检测技术

在食品安全检测中，传统的微生物检测技术仍然占有重要地位，其中培养法和显微镜观察是两种基本且广泛应用的方法。

2.1.1 培养法

培养法通过将食品样品中的微生物引入适合其生长的营养培养基中，然后在适宜的环境条件下（如温度、湿度等）培养一定时间，使微生物繁殖至可见的菌落。通过计数菌落数量，可以评估食品样品中微生物的含量。此外，根据不同微生物对特定营养培养基的生长反应，可以进一步鉴定出食品中存在的特定微生物种类。培养法因其简便、成本低廉而被广泛使用，尤其适合于对食品微生物总量的检测和特定有害微生物的鉴定。然而，这种方法通常需要较长的培养时间（通常几天到一周），并且对一些生长条件特殊或难以培养的微生物检测存在局限性。

2.1.2 显微镜观察

显微镜观察通过直接在显微镜下观察食品样品制作的涂片识别和计数微生物。这种方法可以提供微生物的形态学信息，对于快速检测食品中是否存在微生物污染以及初步判断微生物的类型非常有用。显微镜观察可以使用不同的染色技术，如革兰氏染色、孢子染色等，增加特定类型微生物的可见性，从而辅助微生物的识别和分类。尽管显微镜观察对于快速检测和初步识别微生物具有一定的价值，但通常需要经验丰富的技术人员进行操作，并且难以对微生物的数量进行精确计数，对于一些形态相似的微生物种类也难以准确鉴定。

2.2 现代微生物检测技术

2.2.1 分子生物学技术

现代微生物检测技术中，分子生物学技术因其高灵敏度和高特异性，在食品安全检测领域得到了广泛的应用。分子生物学技术主要依赖于检测食品样本中微生物的遗传物质，如DNA或RNA，从而实现对微生物的快速、准确识别和定量。

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是分子生物学技术中应用最为广泛的方法。PCR技术的核心在于使用特定的引物（短单链DNA片段），与目标微生物的特定DNA序列完美匹配。检测过程开始时，需要提取目标微生物DNA，然后将提取的DNA作为模板加入PCR反应混合物中。PCR反应通常经过3个主要的温度循环阶段：变性、退火和延伸。在变性阶段，混合物被加热至94～

98 ℃，高温使双链DNA解链成为两条单链。在退火阶段，温度降至50～65 ℃，使得引物能够与其互补的DNA模板特异性结合。在延伸阶段，温度调至72 ℃，DNA聚合酶开始沿着模板DNA合成新的DNA链。温度循环反复进行30～40次，每经过一次循环，目标DNA序列的数量理论上翻倍，通过这种方式，极少量的遗传物质可以在几小时内被大量复制。PCR技术的高度特异性来源于引物的设计，能确保仅扩增目标DNA序列，这使得PCR技术不仅可以用来检测食品中是否存在特定的有害微生物，还能够通过量化PCR（qPCR）技术对微生物的数量进行精确定量分析。qPCR通过在PCR反应中加入荧光标记物质，使得在每个扩增周期中荧光信号的增加与DNA的数量成正比，从而实现实时

定量。

实时荧光定量PCR技术通过在PCR反应过程中加入荧光标记，能够实时监测DNA扩增的过程，不仅能够识别微生物种类，还能准确测定微生物的数量。除了PCR技术，核酸杂交技术也是分子生物学中重要的检测手段。核酸杂交技术利用互补的核酸片段与目标微生物的遗传物质特异性结合，通过标记的探针发出的信号来检测微生物的存在。另外，基于序列的分析方法如次世代测序（Next-Generation Sequencing，NGS）技术，可以提供更加全面和深入的微生物群落分析，适用于复杂样品中多种微生物的同时检测和鉴定。

分子生物学技术的应用极大地提升了食品微生物检测的效率和准确性，能够在短时间内识别和定量食品样本中的微生物，尤其是对于那些难以培养或生长缓慢的微生物。这些技术灵敏度高，即使在极低的微生物含量下也能进行检测，能有效预防食源性疾病的发生。

2.2.2 免疫学技术

免疫学技术利用抗原和抗体之间的特异性结合反应来识别和定量食品中的微生物。免疫学技术的核心在于高度特异的抗体能够识别并结合到特定的微生物抗原上，从而实现对目标微生物的检测。酶联免疫吸附试验（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）、免疫层析技术以及免疫磁珠技术是其中的3种代表性方法。

（1）酶联免疫吸附试验技术。ELISA依赖于高度特异性的抗体与酶的结合能力定量检测食品中的特定微生物或其代谢物。检测过程中，抗体被固定在固相载体上，用于捕获样品中的目标抗原。随后与酶标记的第二抗体结合，通过添加底物引发颜色变化，该变化的强度与样品中目标抗原的含量成正比。ELISA具有高度的特异性和灵敏度，已成为食品安全检测中用于快速筛查和定量分析微生物含量的有效工具。

（2）免疫层析技术。免疫层析技术常用于制作快速检测试纸，是一种基于抗体与抗原特异性结合的快速诊断方法。当样品液滴加到试纸上，样品中的抗原与试纸上预先固定的抗体结合，随着毛细作用使混合物迁移，进而与标记有可视化信号（如金颗粒）的二抗结合，形成颜色变化或条带。该技术操作的简便性和快速性使其特别适用于现场测试，如食品安全现场快速筛查和初步检测。

（3）免疫磁珠技术。免疫磁珠技术结合了免疫学原理和磁性纳米技术，通过磁珠表面修饰的特异性抗体捕获样品中的目标微生物。捕获后，利用磁场简单地将磁性珠子及其结合的微生物从样品中分离出来，便于后续定量分析或进一步微生物培养和鉴定。免疫磁珠法提高了从复杂样品中快速富集目标微生物的能力，显著提升了检测的灵敏度和准确性，尤其适用于那些低浓度微生物的检测和需要高灵敏度检测的场合。

免疫学技术由于其高特异性和灵敏度，在食品安全检测中发挥着重要作用，特别是在快速检测和现场检测方面显示出了独特的优势。通过技术创新和方法优化，免疫学技术在提高食品安全监测效率和精度方面的应用前景广阔。

2.2.3 生物传感器技术

生物传感器技术融合了生物学、化学和微电子技术，提供了快速、灵敏且经济有效的检测手段。生物传感器能够将生物识别事件转换为易于量化的电信号的分析设备，其工作原理基于特异性生物识别元件（如酶、抗体、微生物细胞等）与目标分析物（此处为食品中的微生物或其代谢产物）的相互作用。当目标微生物或其代谢产物与生物识别元件发生特异性结合时，会引起传感器的物理或化学变化，通过转换器转换为电信号，进而被检测和量化。

生物传感器的关键优势在于其快速响应和高度特异性，能够在几分钟到几小时内完成对食品样本中特定微生物或毒素的检测，这对于食品安全监管和及时应对食源性疾病暴发具有重要意义。生物传感器的设计越来越向着便携化、小型化发展，使得现场快速检测成为可能，为食品安全检测提供了更多灵活性和便利性。在食品安全检测中应用的生物传感器技术包括基于酶的传感器、抗体基传感器（免疫传感器）和基于细胞的传感器等。其中，抗体基传感器因其对特定微生物或毒素具有高度特异性的识别能力而被广泛应用。通过工程化改造，传感器还能够增强其对低浓度目标物的检测能力，进一步提高检测的灵敏度和准确性。

3 结语

随着人们对食品安全关注度的日益提高，微生物检测技术在保障食品质量和安全中的作用变得尤为重要。从传统的培养法和显微镜观察到现代的分子生物学技术、免疫学技术以及生物传感器技术，微生物检测领域已经取得了长足的进步。尽管现有的微生物检测技术已经能够满足大部分食品安全检测的需求，但仍面临着诸如提高检测灵敏度、降低成本、简化操作流程等挑战。随着生物技术、纳米技术、信息技术等的进一步发展，新的检测技术和方法将不断涌现，这些技术预计更加快速、灵敏、便捷和经济，能够实现对食品中微生物污染的更早预警和更有效控制。

参考文献

[1]祁来芳，刘丽英.微生物检测技术在食品检验中的应用分析[J].百科论坛电子杂志，2020（13）：347-348.

[2]马海燕，宋琳琳.微生物检测技术在食品安全检测中的应用[J].现代食品，2023，29（14）：152-154.

[3]冯琦，王婷，杨利，等.试析食品检验中的微生物标准化检测技术[J].中国标准化，2023（16）：154-157.

[4]张梦瑶.浅析食品检验中的微生物检测技术[J].品牌与标准化，2023（6）：63-65.

[5]张会.食品安全检测中微生物检测技术的运用研究[J].现代食品，2023，29（22）：150-152.

作者简介：付建瑞（1989—），男，山东招远人，本科，工程师。研究方向：检验检测及质量管理。