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食品微生物检测技术和进展

摘 要：随着食品工业的迅速发展 ,建立食品病原微生物的快速检测方法对于食品质量控制和监管及人们健康有着重要的意义。本文综述了食品中微生物检测技术,详细阐述了最新发展起来的生物传感器技术的原理、应用及发展前景。

关键词：食品 ,微生物,检测技术 ,进展

在食品生产、 加工、 储存、 运输和销售的各个环节中,微生物的大量繁殖均会引起食品腐败变质、 导致食源性感染或食物中毒,随着近年来环境污染的不断加剧,病原微生物对人类所造成的威胁越来越大。尤其是近年来世界各国相继发生的重大食品安全事件,给食品安全敲响了警钟。发展简易、快速的食品微生物检验方法对于食品质量控制和监管非常重要。近年来随着分子生物学、微电子技术及生物技术的发展,食品微生物快速检验技术也有了很大的进展。本文从培养生理特征、免疫学特征、遗传分子特征及生物传感器等4个方面对近年来食品微生物快速检测方法进展情况进行综述。
检测技术
1 色谱法和荧光分析法
细菌生长过程中会体现出一定的物理特性,因此可以通过检测微生物自身生长代谢物来鉴定细菌。Newark微生物鉴定系统就是用气相色谱法检测一种饱和脂肪酸 (微生物代谢物 )的含量 ,达到检测鉴定微生物的目的。微型自动荧光酶标分析法M I N I V I D I US是利用酶联荧光免疫分析技术,通过抗原 -抗体特异反应 ,分离出目标菌 ,由荧光强弱判断样品的阳性或阴性。细菌直接计数法通常以激光作为发光源 ,经过聚焦整形后的光束垂直照射在样品流上 ,被荧光染色的细胞在激光束的照射下产生散射光和激发荧光。光散射信号基本上反映了细胞体积的大小;荧光信号的强度则代表了所测细胞膜表面抗原的强度或其核内物质的浓度 ,从而计算微生物的数量。荧光分析法只能检测真核生物 ,与细胞大小、DNA的数量有关 ,而这些又和培养条件以及微生物来源有关。色谱法和荧光分析法的检测成本较高。
2 PCR法
聚合酶联反应 ( PCR)是通过基因扩增检测微生物的存在的方法。常用放射性同位素 (32P、 5S、 14C)或其它标记物 (半抗原、 酶生物素 )标记特异核苷酸片段来制备核酸探针,检测一些难于培养或人工不能培养的微生物。将它与其它技术相结合 ,如氧化酶法的结合,可在食品检验中发挥更大的作用。
3 放射测量法
放射测量法 (RM)是多种物理、 化学诊断新技术。它主要用于血培养基中微生物的检验。RM的原理是根据细菌在生长繁殖过程中可利用培养基中的14C标记的碳水化合物或盐类的底物 ,代谢产生 14CO2 ,然后通过仪器测量14CO2 的含量增加与否 ,来确定样品中有无细菌存在。如向培养基中加入14C标记的葡萄糖 ,当样品中有细菌时 ,含14C的葡萄糖可被生长的细菌摄取吸收 ,经过代谢被利用 ,结果可能出现以下两种情况:一是14C进入细菌体内被标记 ,此时可用放射测量仪检测细菌的放射性 ,由此可直接证明标本中的细菌存在 ,并根据放射性强弱间接确定所含细菌的数量;二是如果以气态的14CO2 释放出 ,可用氢氧化季铵盐捕获14CO2 ,以细菌生长测量仪检测放出的14CO2 ,这样可快速、 准确的检测出样品中有无细菌及其细菌的量。
4 阻抗法
阻抗法的原理为:微生物在生长过程中 ,可把培养基中的电惰性底物代谢成活性底物 ,从而使培养基中的电导性增大,培养物中的阻抗随之降低,不同的微生物在培养基中可产生具有作为诊检依据的特征性阻抗曲线,根据电阻改变图形,对检测的细菌做鉴定。该法具有高度的敏感性、 快速反应性、 特异性强、 重复性好的优点能够迅速检测食品中的微生物。
5 EL I SA法
酶联免疫吸附法是一种固相酶免疫分析方法 ,把抗原抗体免疫反应的特异性和酶的高效催化作用有机地结合起来的一种检测技术 ,既可测抗原 ,也可测抗体 ,可进行定性和定量测定。EL ISA法可检测食品中沙门氏菌、 军团菌、 大肠杆菌 O157等微生物。用单克隆抗体制备试剂盒检测沙门氏菌 ,最低检测量可达 500cfu / g,需 22h。Lyer MS等用间接EL IS A法检测食品和饲料中镰刀菌 ,检测灵敏度达102cfu /mL。姚永忠等将 EL ISA法用于食品中单增李斯特氏菌的检测 ,最低检测限为 104cell /mL,且特异性好 ,检测时间比常规方法缩短 4～5d。但该方法的检测时间较长,检测灵敏度和特异性也有待提高。
6 生物传感器法
生物传感是指对生物活性物质的物理化学变化产生感应。它通过物理、化学换能器捕捉目标物与敏感元件之间的反应 ,然后将反应的程度用离散或连续的数字电信号表达出来 ,从而得出被分析物的浓度。生物传感器是分析生物技术的一个重要领域。它是一个典型的多学科交叉产物,结合了生命科学、分析化学、物理学和信息科学及其相关技术 ,能够对所需要检测的物质进行快速分析和追踪。生物传感器的出现 ,是科学家的兴趣和科学技术发展及社会发展需求多方面双驱动的结果 ,经过 30多年的发展 ,已经成为一个涉及内容广泛、 多学科介入和交叉、充满创新活力的领域。20世纪 90年代以后,生物传感器的市场开发获得显著成绩。传感器的应用领域已渗透到国民经济的各个部门及人们的日常文化生活中。生物传感器特异性和灵敏度高,能对复杂样品进行多参数检测 ,可应用于微生物快速检测。

研究技术的进展
由于食品基质较为复杂，几乎各种分析检测方法的样品前处理都显得比较繁琐，并且大多针对特定基质，处理方法的适用范围相对较窄。
色谱方法是目前测定方法的主体，但其不能作为最后确认结果的方法。所以，简化样品前处理程序、重点开发多种食品添加剂同时测定，测定方法和GC/MS、LC/MS/MS确认最后结果是目前食品添加剂检测技术研究应解决的主要课题。

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