生物技術在食品檢測中的應用研究

　　摘 要：當代社會人類對食品安全的關注度越來越高，相應的食品檢測技術也得到不斷改善。其中生物技術揮了重要的作用，PCR技術、酶聯免疫吸附技術（ELISA）、PCR-免疫技術（PCR-ELISA）、免疫親合色譜（IAC）、生物芯片（Biochips） 等技術以各自的優點，被廣泛地運用于食品檢測領域。 
　　食品安全不僅直接關系到人類的健康，還與國家的發展息息相關。近年來頻發的食品安全問題使得公眾和政府對食品檢測高度重視。本文概括描述了PCR技術、酶聯免疫吸附技術、PCR-免疫技術、免疫親合色譜、生物芯片這幾種技術在食品檢測中的應用，并進行了前景展望。 
　　一、PCR技術 
　　聚合酶鏈反應 （polymerase chain reaction，PCR），是一種擴增DNA片段的方法，原理是在DNA模板、引物、dNTP、緩沖液、MgCl2溶液和熱穩定DNA聚合酶的反應混合物中，通過模板DNA和引物之間的變性、復性和延伸這3步反應為一個周期，循環進行，指數增加DNA片段含量。其以特異性和靈敏度高、快速等優點，廣泛地應用在食品微生物檢測中。 
　　Rahn等[1]第一次用PCR的方法對沙門氏菌進行了檢測，檢出率為99.4%。Germini等[2]對雞蛋中的大腸桿菌O157：H7、沙門氏菌和單增李斯特菌等進行了多重 PCR檢測。何鴻舉等[3]等利用該技術快速檢測了腐爛蘋果的擴展青霉菌。 
　　二、ELISA 技術 
　　酶聯免疫吸附技術（enzyme-linked immu-nosorbent assay，ELISA）是建立在免疫酶學基礎上，利用酶標記的抗體或抗原作為主要試劑，根據抗原抗體反應的高度特異性，通過復合物中的酶催化底物呈色反應來對樣品中特定物質進行定性或定量的技術。此項技術在農藥和病原微生物、轉基因食品、獸藥殘留、違法添加物質、等食品安全檢測方面廣泛應用，如恩諾沙星和瘦肉精等。 
　　三、PCR-ELISA 技術 
　　PCR-ELISA 技術，也叫免疫-PCR技術，是將上述兩種技術聯合起來的一種技術。主要原理是將DNA分子作為標記物，在對DNA進行PCR擴增和電泳分析的同時進行抗原抗體反應。常用生物素作為連接分子，可形成抗原-抗體-親和素-生物素-DNA復合物，然后加入PCR擴增后的標記DNA。此法極大提高了檢測抗原的靈敏度，部分研究中顯示是ELISA 的10萬倍左右。Malomy等用此法檢測沙門氏菌，添加擴增內標后，當沙門氏菌濃度為104 CFU/mL時，可檢測出100% 的陽性樣品。這種方法與傳統方法相比，一致性為100% 。 
　　四、IAC 技術 
　　免疫親和色譜技術 （immnuoaffnity chromatography，IAC）是一種固相萃取技術。將抗體與惰性微珠共價結合形成免疫親和柱，讓含抗原的溶液流過柱子，抗原與固定了的抗體結合被截留，而其他物質則沿柱子流下，再洗脫抗原，得到純化的抗原，通常能一次性達到1000-10000倍的提純效率。IAC 技術已成為食品等檢測中一種重要的前處理方法。 
　　這項技術在獸藥殘留中的應用非常廣泛。應用IAC分析生物樣本中的愛比菌素，回收率80%～86%。2000年李俊鎖等在豬肉中添加l0～100ug/kg 的磺胺藥物時，回收率在 70.8%～94.1% 。 
　　五、生物芯片 
　　生物芯片（biochips）是運用分子生物學、分析化學和基因資訊等原理設計而成，進行高通量快速運算的集成芯片。常在小型基片上有序地點陣排列一系列位置固定的識別分子，將待測樣品加入其中進行雜交反應，反應強度利用化學發光法、同位素法或酶標法等顯示，進而用CCD攝像技術或精密掃描儀紀錄，最后利用軟件來處理、綜合并分析待測樣品信息。生物芯片與傳統的PCR相比，具有高通量、快速、精確、低成本等優勢。目前在食品安全檢測中主要為基因芯片，蛋白質芯片也得到了一定程度的應用。 
　　1.基因芯片 
　　基因芯片（gene chips，DNA micro-arrays）的探針是大量DNA或寡核苷酸。基因芯片把大量已知序列探針集成在同一基片上，經過標記的樣本的若干靶核苷酸序列通過與芯片特定位置上的探針雜交，根據堿基互補匹配原則，可確定樣本核苷酸的序列。通過處理和分析基因芯片雜交檢測圖像，對樣品中的大量基因信息進行分析。該技術優點為靈敏和高效等。 
　　Hardy等利用該技術對缺失型DMD患者進行了檢測。Borucki等建立了混合基因組微陣列的方法，能準確鑒別出各種近緣單核增多李斯特菌分離物。Gabig-Ciminska等采用該方法，4h內檢出細菌細胞或芽孢。 
　　2.蛋白芯片 
　　蛋白質芯片（Protein Array）是蛋白質與蛋白質結合的芯片技術。對固相載體進行特殊的化學處理，再將已知序列的蛋白探針（酶、受體、配體、抗原、抗體等）固定在基片上，根據蛋白質的相互結合作用，如受體配體特異性結合、抗原抗體特異性結合等，捕獲待測蛋白。常用于轉基因食品的安全監測等，并可快速、大量的對食品樣本進行檢測。 
　　左鵬等用該技術快速測定了食品中的氯霉素和磺胺二甲嘧啶。郭志紅等對豬和雞的組織樣品中的克侖特羅、鏈霉素等進行檢測，結果表明蛋白芯片試劑盒與ELISA試劑盒檢測效率相當，且與確證方法保持很強的一致性。 
　　“民以食為天”，而近年來，食品安全問題頻頻爆發，不但嚴重影響了人民群眾的健康，甚至一定程度上影響了整個國家的穩定與發展。而食品安全檢測技術對食品安全的保障起了很重要的作用。而生物技術在食品安全檢測中占有一席之地，包括上文論述的各種技術。 
　　其中生物芯片技術因其可在一次反應中進行多種信息的平行分析，而備受研究者的矚目。特別是基因芯片，其在人類基因組計劃研究中的應用，使其得到了快速而長足的發展。鑒于生物芯片技術在食品檢測方面的顯著優勢，其可能成為未來食品檢測技術發展的重要方向。該技術應向快速簡便、低成本、廣適用范圍、高靈敏度和高精確度方向發展。 
　　當然，其他幾項檢測技術也需要得到全方位的改善，“百家爭鳴”的局勢將會促進這些技術的共同發展，從而為人類的生活帶來更多便利。