孫長(zhǎng)華 郭麗娜 邢宇
食品安全問題是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的大事,也是我國(guó)乃至全世界的都格外關(guān)注的問題。食品安全檢測(cè)技術(shù)可以有效的保障食品安全,為相關(guān)部門提供重要的技術(shù)支撐。目前,我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍以散戶經(jīng)營(yíng)為主,而食品廠商大部分也屬小微企業(yè),由于大型儀器設(shè)備很難在田間地頭、批發(fā)市場(chǎng)或者進(jìn)出口岸實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè),所以便攜式的低成本的食品安全快速檢測(cè)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生,并且具有別樣的意義??焖贆z測(cè)技術(shù)具有如下明顯的優(yōu)勢(shì):第一,檢測(cè)速度快,可操作性強(qiáng);第二,樣品不需要預(yù)處理或者只需簡(jiǎn)單的前處理便可進(jìn)行正常檢測(cè);所需檢測(cè)試劑用量少、成本低、無公害;第三,具有足夠的靈敏度及可靠性,滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求;第四,具有良好的選擇性和特異性,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的精準(zhǔn)識(shí)別;第五,具有足夠小的體積或者可實(shí)現(xiàn)便攜,有些方法可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。近年來,隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)食品安全快速檢測(cè)技術(shù)得到了大幅發(fā)展,并取得了一定的成績(jī)。
常用食品安全快速檢測(cè)技術(shù)概述
目前,食品安全快速檢測(cè)技術(shù)種類繁多,其中比較常用的方法主要有快速檢驗(yàn)紙片法、免疫學(xué)技術(shù)、分子生物學(xué)檢測(cè)方法等。
快速檢測(cè)紙片法??焖贆z驗(yàn)紙片法是基于微生物檢測(cè)的原理,根據(jù)菌種不同可以分為不同類型的檢驗(yàn)紙片,如大腸桿菌、葡萄球菌等,此種快速檢測(cè)方式與傳統(tǒng)的發(fā)酵法檢測(cè)方式具有很高的相關(guān)性,例如,采用大腸桿菌快速檢驗(yàn)紙片法對(duì)餐具表面進(jìn)行檢測(cè),其靈敏度和特異性與發(fā)酵法相似度極高,而且還兼具可操作性強(qiáng)、檢測(cè)速度快,節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。PF試紙是由美國(guó)3M公司生產(chǎn)的用于快讀檢測(cè)大腸桿菌的試紙,其中加入了顯色劑和染色劑,可以明顯提升檢測(cè)的效果,而且還克服了熱瓊脂法難以實(shí)現(xiàn)受損細(xì)菌恢復(fù)的缺點(diǎn),傳統(tǒng)大腸桿菌檢測(cè)方法給出的是MPN值,而PF試紙可以精確的給出每克待檢樣品中大腸菌群的數(shù)量,這是傳統(tǒng)方法無法實(shí)現(xiàn)的。霉菌快讀檢測(cè)試紙可以精確、快速的給出食品中霉菌的分布情況,其與國(guó)際法具有相似的檢出率,而且菌落典型,更易進(jìn)行檢出和判斷。紙片熒光法是基于酶-底物反應(yīng)原理而形成的檢測(cè)方法,是通過特定酶的檢測(cè)來進(jìn)行菌種及菌落數(shù)的判定的,所以只需要對(duì)大腸桿菌相關(guān)酶的活性進(jìn)行檢測(cè),將熒光產(chǎn)物在特定波長(zhǎng)紫外光下進(jìn)行觀察,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)大腸桿菌的定量。
免疫學(xué)技術(shù)。免疫學(xué)技術(shù)是基于抗原與抗體特異性結(jié)合反應(yīng)的原理,再通過免疫放大技術(shù)對(duì)細(xì)菌進(jìn)行識(shí)別的技術(shù),其可以在增菌后不分離的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)菌類的篩選。因?yàn)榭乖贵w反應(yīng)具有較強(qiáng)的特異性,所以此種技術(shù)分為很多種方法,在食品安全快速檢測(cè)領(lǐng)域主要有免疫磁珠分離法、免疫乳膠試劑法等。抗原抗體反應(yīng)時(shí)間較快,所以免疫學(xué)技術(shù)具有較高的靈敏度,可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成菌體的檢測(cè),例如,免疫磁珠分離法可以將快速的將樣品中存在的少量的微生物進(jìn)行收集和濃縮,為下一步的研究工作提供支持。再如膠體金免疫層析技術(shù)可以制成膠體金探針,并可利用復(fù)合方式將其制成免疫層析條,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沙門氏菌的快速檢測(cè),具有良好的應(yīng)用前景。
分子生物學(xué)檢測(cè)方法。分子生物學(xué)檢測(cè)方法是基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而形成的檢測(cè)方法,也被稱為PCR技術(shù),在分子生物學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PCR技術(shù)主要是利用各菌種的核酸序列,設(shè)計(jì)出相應(yīng)的引物,然后在對(duì)所提取出的核酸序列進(jìn)行擴(kuò)增,這樣就可以通過特定的手段實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)增結(jié)果的觀察,PCR技術(shù)整個(gè)過程所需消耗的時(shí)間在24小時(shí)以內(nèi)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,PCR技術(shù)也得到了很大的發(fā)展,衍化出了特異性更強(qiáng)、靈敏度更高的檢測(cè)技術(shù),如熒光定量PCR技術(shù)、免疫捕獲PCR技術(shù)等。
免疫捕獲PCR技術(shù)。本技術(shù)是免疫學(xué)技術(shù)與PCR技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,是基于抗體與抗原特異性反的應(yīng)免疫學(xué)機(jī)理, 首先采用特異性的抗體對(duì)樣品中的病原菌進(jìn)行捕獲或者富集,然后在進(jìn)行PCR反應(yīng),這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)病原菌的快速檢測(cè),如0157病原菌的檢測(cè),傳統(tǒng)檢測(cè)方式需要72小時(shí),而采用免疫捕獲PCR技術(shù)可以大大縮短檢測(cè)時(shí)間,只需4-5小時(shí)。
熒光定量PCR技術(shù)。熒光定量PCR技術(shù)相較于傳統(tǒng)的PCR技術(shù),增加了一條標(biāo)記2個(gè)熒光基團(tuán)的探針,形成了更為完整的能量傳遞結(jié)構(gòu)。當(dāng)發(fā)生特異性PCR反應(yīng)時(shí),探針會(huì)在生物酶的作用下發(fā)生分解,熒光抑制作用就會(huì)消失,這樣熒光信號(hào)就會(huì)發(fā)生變化。在PCR反應(yīng)進(jìn)行過程中,熒光信號(hào)就會(huì)不斷的發(fā)生變化,由此可以做出關(guān)于循環(huán)數(shù)與熒光值的特征性曲線,可以對(duì)是否存在特異性PCR擴(kuò)增進(jìn)行判斷,此外,通過與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的比對(duì),還可以對(duì)體系中的模板進(jìn)行定量。熒光定量PCR技術(shù)無需采用電泳,可以減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染,而且還能顯示出肉眼可見的熒光值,可以有效的提升檢測(cè)的靈敏度。
細(xì)菌直接計(jì)數(shù)法。細(xì)菌直接計(jì)數(shù)法可以分為流式細(xì)胞儀(FCM)和固相細(xì)胞計(jì)數(shù)兩種方式,流式細(xì)胞儀往往采用激光作為發(fā)光源,經(jīng)聚焦后的光束垂直照射在樣品上,經(jīng)熒光染色的細(xì)胞在光照下將會(huì)產(chǎn)生散射光和激發(fā)熒光,散射光的強(qiáng)弱可以反映細(xì)胞體積的大小,而激發(fā)熒光的強(qiáng)弱則可以反應(yīng)出細(xì)胞膜表面抗原或者細(xì)胞核內(nèi)物質(zhì)的濃度,由此就可以判斷出微生物的數(shù)量、大小等,流式細(xì)胞儀具有較高的靈敏度,不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌的定性,而且還可以實(shí)現(xiàn)定量。固相細(xì)胞計(jì)數(shù)可以在單個(gè)細(xì)胞水平上對(duì)細(xì)菌進(jìn)行快速檢測(cè),樣品經(jīng)過濾后,經(jīng)熒光染色后的細(xì)菌會(huì)在濾膜上留有印記,經(jīng)激光掃描后即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù),尤其是對(duì)于生長(zhǎng)較為緩慢的微生物,此種方法要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的細(xì)菌計(jì)數(shù)方式。
ATP生物發(fā)光法 。ATP生物發(fā)光法是目前發(fā)展較為迅速的一種食品安全快速檢測(cè)方法,主要應(yīng)用于食品生產(chǎn)加工設(shè)備結(jié)晶度的檢測(cè),本方法主要利用ATP生物發(fā)光分析技術(shù)及體細(xì)胞清除技術(shù)等,對(duì)細(xì)菌及體細(xì)胞的ATP數(shù)目進(jìn)行確定,根據(jù)細(xì)菌ATP數(shù)與細(xì)菌數(shù)成正比的原理即可確定出細(xì)菌的數(shù)量。除此之外,ATP生物發(fā)光法還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食品細(xì)菌分布狀況的確定或者食品器具衛(wèi)生監(jiān)測(cè),而且取得了不錯(cuò)的成果。
微型自動(dòng)熒光酶標(biāo)法。微型自動(dòng)熒光酶標(biāo)法又被稱為mini VIDAS法,本方法是基于酶聯(lián)熒光免疫分析技術(shù),先通過抗原與抗體的特異性反應(yīng)將目標(biāo)菌分離,然后在通過特定的儀器按照熒光強(qiáng)弱即可自行判定出樣品為陽性或者陰性。采用VIDAS法檢測(cè)食品中的沙門菌具有較高的特異性,可以迅速排出非沙門菌陰性樣品,較常規(guī)法快2-3天。
食品安全快速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)全球化速度的加快,跨國(guó)界或者跨地區(qū)的食品流通也越發(fā)的頻繁,其中也存在著諸多的食品安全隱患,并有逐漸擴(kuò)展的趨勢(shì),食品安全快速檢測(cè)技術(shù)在這一領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展空間,以下對(duì)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析:
食品中的農(nóng)藥殘留問題對(duì)人體的危害較大,目前行之有效的控制方式就是強(qiáng)化對(duì)食品中農(nóng)藥殘留的監(jiān)測(cè)力度,目前用于農(nóng)藥殘留檢測(cè)的方式較多,應(yīng)用較多的是生物法和化學(xué)法。生物法主要分為活體生物測(cè)定法、生物化學(xué)測(cè)定法、分子生物學(xué)法等。各種生物法所采用的生物材料各不相同,活體生物法主要采用發(fā)光細(xì)菌或者具有較高敏感性的家蠅作為測(cè)定材料;分子生物學(xué)法是基于免疫反應(yīng)機(jī)理,所采用的生物材料主要是酶聯(lián)免疫試劑盒;生物化學(xué)測(cè)定法是基于用膽堿酯酶抑制原理,但其使用范圍受限,只能用于抑制膽堿酯酶活性農(nóng)藥的檢測(cè)。
黃曲霉素是食品中存在的又一隱患,需要采取快速、有效的檢測(cè)方式對(duì)食品中存在的黃曲霉素含量進(jìn)行檢測(cè),保證消費(fèi)者的實(shí)用安全。傳統(tǒng)的黃曲霉素檢測(cè)方式一般采用薄層色譜法(TLC)和高效液相色譜法(HPLC),TLC法雖然可操作性較強(qiáng),但卻缺乏靈敏度,而HPLC法雖然具有較高的靈敏度,但是樣品的預(yù)處理過程較為復(fù)雜,而且耗時(shí)較長(zhǎng)。近年來,隨著食品安全快速檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,免疫化學(xué)法在黃曲霉素的快速檢測(cè)中得到了初步應(yīng)用,此種方式雖然具有較高的可操作性,但是僅限于對(duì)單一霉素的檢測(cè),而且容易出現(xiàn)假陽性的狀況,影響檢測(cè)的靈敏度;黃曲霉素酶聯(lián)免疫試劑盒在我國(guó)已研制成功,目前已經(jīng)被國(guó)家推薦為黃曲霉素的快讀檢測(cè)技術(shù),可用于食品、飼料等產(chǎn)品中黃曲霉素的檢測(cè),但是其檢出限較高,而且靈敏度也偏低;免疫親和柱具有足夠的靈敏度和較高的可操作性,其相較于傳統(tǒng)的HPLC法具有更高的可靠性、安全性與快速性。目前免疫親和柱法在黃曲霉素檢測(cè)中應(yīng)用的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正在制定中。
食品安全的快速檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向
提高產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品檢測(cè)更快捷、更可靠。目前在食品安全中所應(yīng)用的快速檢測(cè)方法仍存在著諸多問題,比如假陽性問題、靈敏度不足等,應(yīng)注意生產(chǎn)技術(shù)和工藝的更新,努力提升產(chǎn)品質(zhì)量,使檢測(cè)的精度更高,使檢測(cè)方法更完善。
增加快速檢測(cè)產(chǎn)品種類。目前,食品安全的快速檢測(cè)技術(shù)雖然得到了一定的應(yīng)用,但是相關(guān)產(chǎn)品仍較少,因此應(yīng)加強(qiáng)這一方面的研究,豐富快速檢測(cè)產(chǎn)品的種類。
提升快速檢測(cè)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化的速度。目前我國(guó)所應(yīng)用的食品安全快速檢測(cè)技術(shù)多來自于國(guó)外,并且價(jià)格昂貴,國(guó)內(nèi)只用少數(shù)的單位或者企業(yè)在進(jìn)行這方面的研究,在今后的工作中,應(yīng)充分借鑒國(guó)外先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù),爭(zhēng)取快速實(shí)現(xiàn)食品安全快速檢測(cè)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化。
加強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。我國(guó)目前食品安全快速檢測(cè)技術(shù)仍缺乏相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),可以充分利用大專院校或者企業(yè)的資源,進(jìn)行相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定,保證我國(guó)食品安全快速檢測(cè)技術(shù)的順利、高速發(fā)展。
綜上所述,隨著科技的進(jìn)步,食品安全快速檢測(cè)技術(shù)在保證食品安全工作中扮演著愈發(fā)重要的作用,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看,免疫學(xué)、分子生物學(xué)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化,可以對(duì)食品安全快速檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展起到積極推動(dòng)作用。
作者簡(jiǎn)介:孫長(zhǎng)華(1977-),女,黑龍江哈爾濱人,黑龍江省質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院高級(jí)工程師,碩士研究生,研究方向:食品檢驗(yàn)學(xué)。