食品微生物新型快速筛查技术研究进展李梦川

食品微生物新型快速筛查技术研究进展李梦川

广东省生物工程研究所广州甘蔗糖业研究所

摘要:随着人类生活水平不断提高,人们对食品安全问题也提升到了一个高度。目前食品微生物使影响食品安全的主要因素之一,相关单位对食品微生物的检测方法也逐渐成熟,已经从传统筛查技术向分子技术方向靠拢。本文就食品微生物检测的多方面环节,对国内外筛选微生物的新型技术进行探究,为相关领域中的技术提供保障。

关键词:食品微生物;新型检测技术;快速筛选

食品是微生物寄生的本体,在种植或其他过程中都会让微生物得到寄生的机会。由此引发的食源性疾病因子也随之增长。因此食品微生物的筛选及监控在食品运输过程中显得尤为重要。就目前的检测手段来讲,在快速、准确、高效、成本低廉检测的前提下,保证食品在传输过程中的安全,阻碍由此引发的微生物疾病的传播与蔓延尤为重要。

一、国内外食品微生物快速筛选技术研究背景

食品微生物,即与食品有关的所以微生物总称。而检测食品微生物主要包括指示菌和致病菌两种检测类型。指示菌通常可以作为判断样品被微生物菌污染程度的标准,也可以观测细菌特性及繁衍模式。而致病菌主要以沙门氏菌、霍乱弧菌等形式存在,此类细菌不得在食品当中检出。国内外食品微生物检测体系包括国家标准(GB)、国际化标准化组织(SISO,InternationalOrganizationforStandardization)、商检行业标准(SN)等检测保护体系。

传统的微生物检测方法一般采用定量检测的模式对食品微生物进行检测。但是其检测初期需要预增菌进行调节,后期还需要鉴定菌类和相关血清的分析,整个鉴定过程耗时耗力,最终判断的结果容易被假阴性或假阳性取代,存在着多处诟病。为了适应此类微生物的检测要求,以快速筛选技术检测食品中微生物已成为主流。目前美国、日本等发达国家对微生物的检测已非常成熟,检测的过程也从人工操作转化为仪器作业,从而避免了人力检测带来的结果偏差的问题,也从根本上降低了在食品微生物检测上人力的花销,实现快速、准确、高效的检测目的。目前我国在微生物检测仍需要进一步改善,为了更好地了解微生物快速筛选技术的现状,本文着重对已被国内外认可的新型食品微生物筛选技术进行探究。

二、快速筛选技术在食品微生物检测中的应用

食品微生物的快速检测通常包括采用前处置、前增菌作用、菌体特异性分离、浓缩及后期鉴定五大步骤。

1.采样前处置技术

(1).疏水网格滤膜技术

疏水网络滤膜技术是全球公认的最有效的过滤技术。该技术以1600个口径0.45μm的疏水网格为主体滤膜,当液体样品通过滤膜的时候,微生物就会滞留在滤膜的表面,然后会被在此前装好的培养基内进行滋生,形成菌落。疏水网格滤膜技术最大的优势在于可以集中性处理大批样品,从而进行浓缩,应用在环境和工业微生物上居多。

这样的疏水网格过滤装置已经被多家国际鉴定机构认可。而在我国微生物快速检测方面,疏水网格的模式还没有打开。

(2).免疫磁珠技术

这种技术含有四氧化三铁的磁性材料进行磁珠的表面覆盖,从而标记后期的检测物质。根据被检测物质的表面官能团或其他共价键的偶联方式,形成带有磁性的免疫抗体。这类抗体可以选择性的进行聚集浓缩相应微生物病原体,从而达到初步筛选检测的目的。目前这种方法已得到广泛认可,并应用于食品安全检测渠道当中。

2.快速增菌技术

目前固定培养基的技术分为两种,一种是纸片法,另一种是即用平皿法。

纸片法即将显色培养基固定于纸片之上进行检测判断。这个方法的难点在于显色培养基与冷水可溶性凝胶之间的变化。由于多方面因素影响可导致判读的结果与实际不符。而即用平皿法就是将倒置的培养基进行接种。这样的方法与纸片法一样简捷,省去了前期复杂的准备工序,可直接进行微生物的接种与培养。目前由我国制造的生化微生物试纸片及检测片,都已列入中国检验检疫行业的标准,其检测结果与传统的MPN法基本一致。

3.快速鉴定筛选技术

(1).分子生物学检测技术

今年来分子检测技术是检测类的一个热门应用技术。具备多方面有点的同时还对菌种之间细微的差异具有显著的鉴别效果。分子检测技术含有定时定量技术、等温扩充技术、以及多重检测技术等。

(2).免疫生物学检测技术

免疫学技术是以抗原抗体的特异性结合为基本原理,在利用放大技术对细菌进行检查观测,从而来达到鉴别细菌的目的。这类方法同样具有高效的检测速度,且检测精度相当。应用这种原理的检测技术还有竞争法和双抗夹心法。

(3).传感器技术

传感器技术也是当下的研究热点课题之一。其工作原理在于生物分子之间的相互作用。这类检测方法是具备时效性的。应用于微生物检测的传感器主要含电化学传感器、气体传感器及光学传感器。传感器的有点在于可实时对微生物生长时产生的各种情况进行监测,并由此绘制标准曲线,从而更直观的观测菌数的变化情况。

(4).利用微生物生长特征的新型技术

利用微生物对不同探员代谢的差异化,国外发明了Biolog微生物鉴定系统。这种针对微生物快速筛选的检测方法,是通过在微生物细胞在新陈代谢的过程中,对不同碳源产生的氧化还原酶与显色物质进行反应而造成微生物的浊度化差异进行对比分析,从中确定鉴定结果。

(5).ATP生物荧光技术

这种技术与利用微生物生长特征的检测原理类似,是将普遍存在于生物体内的ATP物质与荧光素复合酶进行反应,待一段时间后检测ATP是否存在来判断是否含有微生物。这就是美国军方采出的ATP食品细菌快速检测系统,具备灵敏度高、快捷易操作的特点。但目前的ATP生物荧光法仍不适用于区分含有细菌、霉菌、酵母菌的微生物休眠体,所以ATP生物荧光可存在判定结果为“假阴性”的情况。

三、分子生物学技术在食物微生物检测中的应用

由于近年的微生物学及生物学科得到飞速发展,在检测食品微生物的方式上,开始了在分子生物水平上的研究。对微生物核酸结构或基因分子的检测方式已呈现出来。

1.核算探针技术

这种方法就是将已知的DNA片段进行标记,然后加入已经变性的DNA片段之中,在一定条件下使二者在同源序列中就行交杂,最终实现对样品的DNA进行鉴定的目的。这种方法经过实践证实,核酸探针的技术检测微生物的灵敏度极高,特异性也非常强。但这种探针技术目前属科技前沿趋势,还有许多地方存在问题,例如在检测中只能运用一种探针进行鉴定,样品需要大量的前期准备时间来制备等。

2.基因芯片技术

这类技术是就目前的分子生物学研究结果而开辟的新的领域。是将某个基因片段固定在一个小面积的载玻片或尼龙膜之上,从而形成类似芯片的基因模型。该项技术可以对庞大的基因序列同时展开测定,这种方法具备微生物检测的并行性高和多样性强等特点。这样的优点使得基因芯片技术一直位于研究领域的前沿,且备受欢迎。

四、总结

综上所述,针对我国食品安全问题,有关部门施行了强有效的监管措施。对此,食品微生物快速筛查技术具备了潜在的应用价值。但由于国内在这方面研究起步较晚,相关检测机制和技术并未成熟,所以相关食品的引进还需要进口来供应。所以我国急需加快对微生物的快速检测技术的发展进行探究,并统一实现标准化,对食品安全发生危险的源头进行把关监控,使我国在食品安全领域得到广泛认可,屹立于世界强国之林。而在生物分子水平上的检测研究上,随着我国社会科技的不断进步,使得诸多新型的微生物检测技术由此衍生,譬如传感器技术、基因探针技术等等,它们都具备高效率、高精度、高标准等特点,位于研究科研的最前沿,也是未来生物检测技术的重要发展趋势,这也逐渐成为我国在食品微生物与检测两门交叉学科领域的研究重点。

参考文献:

[1]杨春光,王宏伟,彭心婷,苏明明,徐静,李莉,孙兴权,曹际娟.食品病原微生物快速检测技术研究进展[J].食品安全质量检测学报,2015,6(01):41-47.

[2]何景,程楠,许文涛.食品微生物新型快速筛查技术研究进展[J].食品科学,2015,36(13):288-293.

[3]徐李舟.基于量子点的荧光生物与化学传感器及其食品安全快速检测应用[D].浙江大学,2016.

[4]孙凤霞.探析食品微生物检验技术的研究进展[J].中国医药指南,2014,12(23):69-70.

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