新技术在食品微生物检验检测中的应用分析.pdf

Aug.2023 CHINA FOOD SAFETY 181食品科技新技术在食品微生物检验检测中的应用分析黄璇莹，罗锦霞，李维嘉，黄启红，林钦恒，伍玲燕（广东省科学院测试分析研究所（中国广州分析测试中心），广东广州 511400）摘要：食品微生物污染已成为食品安全和公众健康领域的一个主要问题，微生物在食品中的存在可能导致食源性疾病的发生，给人们的健康带来潜在威胁。为了保障食品安全，采用快速、准确且有效的食品微生物检验技术进行检验成为预防和控制食源性疾病的必要环节，可以防止食品变质和延长保质期、保持食品的口感和营养价值、避免食品受到污染。基于此，本文总结了食品微生物检验的必要性，论述了食品微生物检验的主要内容，分析了新技术在食品微生物检验检测中的应用，以期为有关单位提供一定的参考，提高食品微生物检验检测成效，保障人们的饮食健康。关键词：食品微生物；食品安全；检测技术Application Analysis of New Technology in Food Microbiological Inspection and DetectionHUANG Xuanying,LUO Jinxia,LI Weijia,HUANG Qihong,LIN Qinheng,WU Lingyan(Institute of Test and Analysis,Guangdong Academy of Sciences,Guangzhou Analysis and Testing Center,Guangzhou 511400,China)Abstract:Microbial contamination in food has become a major issue in the fields of food safety and public health.The presence of microorganisms in food may lead to the occurrence of foodborne diseases,posing a potential threat to peoples health.In order to ensure food safety,the use of fast,accurate,and effective food microbiological testing techniques has become a necessary link in the prevention and control of foodborne diseases.It can prevent food spoilage,extend shelf life,maintain food taste and nutritional value,and avoid food contamination.Based on this,this article summarizes the necessity of food microbiological testing,discusses the main content of food microbiological testing,analyzes the application of new technologies in food microbiological testing,in order to provide certain reference for relevant units,improve the efficiency of food microbiological testing,and ensure peoples dietary health.Keywords:food microorganism;food safety;detection technique食品微生物检验的主要目的是检测食品中的微生物污染，包括致病菌、腐败菌和食品质量指标微生物等。通过检验，可以及早发现潜在的食源性病原体和微生物污染，防止发生食品中毒事件1。近年来，随着科技的不断发展，新技术的应用为食品微生物检验检测带来了许多新的可能性，这些新技术的出现为食品行业提供了更高水平的质量保证，有助于保障食品安全，减少食源性疾病的发生。1食品微生物检验的必要性1.1防止食品变质和延长保质期微生物的生长和繁殖是导致食品变质的主要原因之一，某些微生物，如霉菌和酵母，会破坏食品的组织结构并产生异味，甚至产生有害的毒素。通过食品微生物检验，可以检测到这些微生物的污染情况，从而及时采取措施防止食品变质，延长食品的保质期。作者简介：黄璇莹（1985），女，广东广州人，本科，工程师。研究方向：食品类、饲料类微生物检测。182 食品安全导刊 2023年8月（下）食品科技1.2保持食品的口感和营养价值微生物的生长和代谢可能会对食品的口感和营养价值产生严重影响。例如，某些微生物在食品中产酶，分解食品的蛋白质、脂肪和碳水化合物，导致食品变质、腐败和营养损失。另外，有些微生物也可以产生气体和酸，导致食品发酵或变酸，从而导致食品口感变差，出现异味或异色。通过食品微生物检验，可以及时检测食品中的微生物数量和种类，从而控制微生物的生长和代谢过程，保持食品的新鲜口感和营养价值。1.3避免食品受到污染食品微生物检验可为发现食品污染的来源提供帮助，从而避免同类污染的再次发生。例如，当发现食品中的某种微生物数量超标时，可以追溯其来源，可能是生产过程中的某个环节、储存过程或原材料出现问题，通过对这些环节进行改进，可避免食品的再次污染。2食品微生物检验的主要内容2.1指标菌检验在食品微生物检验中，特定的指标菌被用来评估食品的整体微生物状态和安全性。例如，总菌落计数可反映食品在生产、处理、包装和储存过程中的整体微生物污染情况；霉菌和酵母菌的计数可用来评估食品的新鲜度以及食品包装和储存是否得当；大肠菌群数可反映食品在生产、处理或储存过程中被粪便污染的程度2。如果指标性菌种的数量超出了规定的范围，意味着在食品处理和储存的过程中存在卫生问题，需进行深入的调查和处理。2.2致病菌沙门氏菌、志贺氏菌、李斯特菌和金黄色葡萄球菌等致病菌能引发食源性疾病，对人体健康构成严重威胁3。这些致病菌可能来源于原材料的污染，或在食品处理、储存过程中的交叉污染。通过检测致病菌，可以发现食品安全问题，及时进行处理，预防食源性疾病的发生。3新技术在食品微生物检验检测中的应用3.1生物化学技术3.1.1生物传感器技术生物传感器技术是一种将生物分子（如酶、抗体等）与电子传感器元件结合，以检测特定物质存在的技术。该技术的关键在于生物识别元件的选择和设计，可选择不同的生物分子检测不同的目标物质。在食品微生物检验中，生物传感器具有广泛的应用。例如，生物传感器通过识别和检测微生物的特异性生物标记物（如细胞壁成分、代谢物、毒素等），可以快速准确地检测出微生物的存在。生物传感器的主要优点是灵敏度高、检测速度快，而且可以进行连续在线监测。通过设计不同的生物识别元件，生物传感器可以针对性地检测各种微生物，而且由于生物传感器的检测过程通常是实时的，可以即时监测微生物的生长状态和活动，对于食品安全监控具有重要意义。但是，目前生物识别元件的稳定性和再生能力是制约其应用的主要问题，而且对于复杂的食品样品，生物传感器可能受到其他成分的干扰，导致检测结果出现偏差。3.1.2ATP 生物发光技术腺 苷 三 磷 酸（Adenosine Triphosphate，ATP）是所有生物细胞进行能量代谢的重要物质，而 ATP 生物发光技术是基于生物化学反应原理的一种快速微生物检测方法，主要是通过测量食品样品中总细胞ATP 含量评估食品中微生物的总活体数量。在 ATP生物发光技术中，ATP 通过火山藻酮酶的催化作用与火山藻素反应生成荧光，荧光的强度与 ATP 的数量呈正比，通过测量荧光强度，可以快速准确地估计出食品样品中微生物的活体数量。ATP 生物发光技术的优点是检测速度快，通常只需要几分钟到几十分钟，比传统的微生物培养法快。该方法灵敏度高，可以检测到极低的微生物数量。但是，ATP 生物发光技术只能检测活体微生物，对死亡或休眠状态的微生物无法检测，而且食品中的非微生物成分（如酵母、酶等）也可能含有 ATP，可能会对检测结果产生影响。3.2光谱技术3.2.1近红外光谱技术近红外光谱（Near Infrared，NIR）技术是一种利用近红外光波段对物质进行光谱分析的技术，主要反映分子振动和转动的光谱信息，可用于分析物质的化学组成和结构特性。在食品微生物检测中，近红外光谱技术主要用于快速、无损检测食品中的微生物污染情况。近红外光谱技术能提供食品样品全面和连续的光谱信息，可以更全面和准确地评估食品的微生物污染情况。近红外光谱技术通常只需要几分钟就可以完成分析，无需对样品进行复杂的前处理，操作简单方便，Aug.2023 CHINA FOOD SAFETY 183食品科技不会对食品样品造成损害，适合大批量样品的检测。但是，目前对于复杂的食品样品，近红外光谱有时会受到其他成分的影响，导致检测结果不够准确。3.2.2高光谱图像技术高光谱图像技术也被称为高光谱成像或高光谱扫描技术，是一种先进的光谱技术，能够同时获取物体在大量连续光谱波段的反射、吸收或发射信息，并将这些信息构建为立体的高光谱数据立方体。与近红外光谱技术一样，高光谱图像技术具有无损检测、检测速度快等特点，但高光谱图像技术可以提供丰富的光谱信息和空间分辨率，适用于区域性检测和图像分析；而近红外光谱技术则侧重于特定波段范围内的光谱特征分析，更适合于快速、非破坏性的物质成分分析和质量控制。3.2.3拉曼光谱技术拉曼光谱技术是一种依赖于拉曼散射现象的分析手段，拉曼散射是光照射在物质上时，除了发生弹性散射外，还会产生频率与入射光不同的散射光，这种散射光包含了物质分子振动、转动等状态的信息，进而可以获取样品的结构和化学成分信息。拉曼光谱技术被广泛应用于物质的识别和定量分析。在食品微生物检验检测中，拉曼光谱技术具有以下优势。精度高。拉曼光谱能够非常精确地提供微生物的化学和结构信息，因此能够对微生物进行精准的识别和定量分析。速度快且无损。拉曼光谱的检测过程快速，通常只需几分钟，且为非接触式无损检测，不会改变样品的性质。操作简便。相较于传统的微生物检测方法，拉曼光谱技术无须复杂的样品预处理过程，只需要将样品置于检测器下即可。但拉曼光谱技术也存在一些局限性，对于复杂的样品，如含有多种微生物的食品，拉曼光谱可能会受到其他微生物或食品成分的干扰，影响检测结果的准确性。此外，拉曼光谱设备的成本相对较高，在一定程度上限制了其在食品微生物检验检测中的应用。3.3免疫学检测技术3.3.1酶联免疫吸附酶 联 免 疫 吸 附（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）是一种利用抗原-抗体特异性结合和酶标记技术进行定性和定量分析的实验方法。该方法灵敏度高、特异性强，已广泛应用于医学、生物学和食品科学等领域。在食品微生物检验检测中，酶联免疫吸附技术有以下优势。灵敏度高。ELISA 技术可以检测出极少量的微生物，对于寻找微量的微生物污染源非常有效。特异性强。ELISA 技术是基于抗原和抗体之间的特异性反应进行检测，可以精确地识别并检测特定种类的微生物。适应性广。ELISA 可应用于各类食品样品，包括固态、半固态和液态食品。但是，实施 ELISA 需要具有一定的实验条件以及专业人员，增加了检测成本，同时由于 ELISA 依赖于特定的抗原-抗体反应，可能无法检测到某些新出现或未知的微生物。3.3.2免疫磁性微球技术免疫磁性微球（Immunomagnetic Beads，IMBs）技术是一种结合了免疫学和磁性材料学的技术，通过使用被抗体覆盖的磁性微球（抗体是能够特异性识别并结合到目标微生物的蛋白质）来捕获和分离目标微生物4。目前，该技术在食品微生物检验检测中得到了广泛应用。免疫磁性微球技术在食品微生物检验检测中的优势如下。效率高。磁性微球的磁性使得它们能够在样品中快速和有效地捕获目标微生物，大大提高了检测的效率。灵敏度高和特异性强。由于免疫磁性微球技术是基于抗原-抗体的特异性反应，因此其具有很高的灵敏度和特异性。灵活性和可扩展性强。可根据需要选择不同的抗体覆盖磁性微球，以检测不同的目标微生物。但免疫磁性微球技术需要复杂的步骤和高昂的成本，而且对于某些低浓度的微生物，磁性微球可能无法完全捕获，从而影响检测结果的准确性。3.4质谱技术质谱技术是一种基于带电离子质量和电荷的检测技术，可用来鉴定化合物的分子量和结构，定量分析物质的组成，在化学、生物学、医学、环境科学以及食品科学等多个领域都得到了广泛的应用。质谱技术的优点如下。精准鉴定。质谱技术可以精准地鉴定出微生物的种类，因为每种微生物都有自己特有的蛋白质谱，可以看作是其“指纹”，因此质谱技术在微生物鉴定方面有很高的精确度。定量分析。质谱技术不仅能鉴定出微生物种类，还可以进行定量分析，帮助判断微生物的数量是否超标。高通量。质谱技术可以同时分析大量的样品，大大提高了检测的效率。无须培养。传统的微生物检测方法通常需要对微生物进行培养，而质谱技术无须这一步骤，大幅缩短了检测时间。虽然质谱184 食品安全导刊 2023年8月（下）食品科技技术可以精准鉴定和定量微生物，但在处理复杂样品时，操作烦琐。3.5分子生物学技术3.5.1PCR 技术聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一种分子生物学技术，用于复制特定的 DNA序列，使其数量大大增加。在食品微生物检验检测中，PCR 被用于检测和识别特定的微生物物种5。通过设计针对特定微生物 DNA 序列的引物，可以精确地检测到微生物是否存在。PCR 的优点是灵敏度高和特异性强，缺点是对实验室设备和操作人员的专业要求较高。3.5.2环介导等温扩增技术环 介 导 等 温 扩 增（Loop-Mediated Isothermal Amplification，LAMP）是一种核酸扩增技术，只需要在一种恒定的温度条件下就可以进行 DNA 扩增，无须经过 PCR 中的温度变化步骤，因此 LAMP 比 PCR更适合于田间使用或资源有限的环境。LAMP 的优点是可以快速、简单和低成本地进行 DNA 扩增，对于模板 DNA 的质量和纯度的要求比 PCR 低。LAMP的缺点是其产物的大小和数量难以控制，因此难以用于定量分析。3.5.3核酸探针技术核酸探针技术是一种标记过的短片段核酸，可通过互补配对的方式特异性地结合到目标 DNA 或RNA 序列。在食品微生物检验检测中，核酸探针常用于特定微生物的检测和鉴定。与 PCR 和 LAMP 相比，核酸探针的优点是操作简单、灵敏度高，能够在复杂的样品中检测出目标微生物。但核酸探针技术需专门设计和制备探针，且对样品处理程度、实验条件、人员专业性的要求较高。4结语新技术的应用极大提高了食品微生物检验检测的效率和准确性，包括提高样品处理的速度、增强检测灵敏度和特异性及提供更全面的微生物种类信息等。虽然目前这些技术还存在一定的局限性，但在未来随着科技的进步和发展，这些技术将被不断优化，从而更好地满足食品微生物检验检测的需要。参考文献1 黄雅倩.食品微生物检验内容及检测技术方式分析 J.现代食品,2023,29(4):192-194.2 高爱华,孙佰平.食品微生物检测技术的应用 J.中国食品工业,2022(22):80-82.3 江峰锦,郑良萍.食品微生物检验内容及检测技术方式分析 J.中国卫生产业,2019,16(25):169-170.4 廖晓玲.新技术在食品微生物检验检测中的应用J.现代食品,2023,29(7):92-94.5 苏秀芹.食品微生物检验质量的提升策略分析 J.现代食品,2023,29(5):124-126.测方法，它的设备和试剂成本较低，能够降低检测费用，提高检测的可扩展性。因此，生物传感技术在食品质量安全领域中的应用前景广阔，将为食品检测和监管领域带来革新和进步。3结语总而言之，食品质量安全领域的技术更新换代较快，需要持续的科研投入和人才培养，以确保技术的先进性和可持续性。同时，建立健全的食品检测技术评价体系和质量控制体系也是一个重要的课题。在政府、企业和公众各方的共同努力下，检测技术在食品质量安全领域中将会不断完善和发展，为人们提供更加安全、健康的食品。参考文献1董娜,罗蓰超,杨忠宝.色谱及质谱检测技术在粮食质量安全监测中的应用研究J.粮食加工,2022,47(5):127-132.2 张姝.计量控制在食品质量安全检测中的应用 J.质量与市场,2020(11):128-130.3 方志超.食品检测在食品安全监管中的重要作用与技术应用 J.食品界,2022(1):56.4 耿天宇.食品检验检测技术应用现状及分析 J.现代食品,2021(1):121-123.5 王召玲.探析食品中重金属检测常用方法的研究进展 J.现代食品,2020(21):120-122.6 吴楠.食品检验检测质控常见问题及管理策略 J.商品与质量,2021,22(13):214.7 孙雅君.浅析食品检验检测的质量控制 J.现代食品,2021,29(21):157-159.（上接第 180 页）