◎ 曹喜春，黃文鋒，陳緒軍

（1.江西省食品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，江西 南昌 330001；2.南昌大學(xué)，江西 南昌 330001）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活水平也逐漸提升。食品作為一種人們生活中必不可少的物品，其所具有的豐富多樣性也使得傳統(tǒng)食品安全檢測(cè)技術(shù)無(wú)法滿足其安全檢測(cè)需求。生物技術(shù)是目前應(yīng)用于食品檢測(cè)中的一種新興技術(shù)，該技術(shù)可以借助食品本身的生物特征，對(duì)食品進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)定，同時(shí)運(yùn)用檢測(cè)試劑的配制，滿足不同類(lèi)型食品的安全檢測(cè)需要。

1 生物傳感器技術(shù)

1.1 生物傳感器技術(shù)的技術(shù)手段

在食品安全檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員需要借助試劑來(lái)完成對(duì)于食品安全水平的判斷，而隨著技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的試劑分析方式已經(jīng)無(wú)法滿足多樣化場(chǎng)景下的食品安全檢測(cè)需求，因此科研人員研發(fā)了具有微小、便攜特性的裝置，通過(guò)這種裝置來(lái)完成對(duì)于食品內(nèi)部狀態(tài)的傳感，并間接地實(shí)現(xiàn)生物技術(shù)下的食品觀察，這種裝置便是目前廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)中的生物傳感器裝置。

常見(jiàn)的應(yīng)用于食品安全檢測(cè)中的生物傳感器裝置主要根據(jù)食品檢測(cè)的不同內(nèi)容，分為不同類(lèi)型。例如，酶?jìng)鞲衅髦饕獧z測(cè)食品中的生物酶含量，而微生物傳感器則面對(duì)食品中的微生物進(jìn)行判斷[1]。此外，組織傳感器、細(xì)胞傳感器等，也都是直接應(yīng)用于食品安全檢測(cè)當(dāng)中的傳感器類(lèi)型。在實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)人員會(huì)將傳感器裝置安裝在檢測(cè)樣品中，利用生物體自身的電信號(hào)與檢測(cè)裝置相互連接。食品內(nèi)部的生物體一旦與目標(biāo)物體在特定條件下發(fā)生反應(yīng)，那么傳感器裝置就會(huì)在第一時(shí)間完成反應(yīng)信號(hào)的接收，同時(shí)利用信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行信號(hào)的分析和傳遞，幫助檢測(cè)人員完成對(duì)于食品內(nèi)部生物電信號(hào)的有效判斷。

相比于傳統(tǒng)的生物檢測(cè)技術(shù)，生物傳感器技術(shù)能夠更加精準(zhǔn)地完成生物電信號(hào)的判斷，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于食品狀態(tài)的有效觀察。同時(shí)在實(shí)際運(yùn)用中，生物傳感器應(yīng)用簡(jiǎn)便，操作過(guò)程清晰，受到的影響相對(duì)較小。檢測(cè)人員在檢測(cè)過(guò)程中僅需要注意傳感器裝置、儀器等的保養(yǎng)方法和使用壽命，并合理控制檢測(cè)環(huán)境即可完成十分精準(zhǔn)的食品安全檢測(cè)工作。

1.2 生物傳感器技術(shù)的檢測(cè)內(nèi)容

生物傳感器裝置由于類(lèi)型多種多樣，因此在食品安全檢測(cè)中，可以滿足不同類(lèi)型、不同食品污染問(wèn)題的有效判斷。在實(shí)際應(yīng)用中，生物傳感器裝置能夠應(yīng)對(duì)肉制品、蔬菜食品中的食品成分檢測(cè)工作[2]。以牛奶產(chǎn)品的檢測(cè)為例，檢測(cè)人員在應(yīng)用生物傳感器技術(shù)時(shí)，可以采用高蛋白分子檢測(cè)裝置，對(duì)牛奶產(chǎn)品中可能存在的內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素含量情況進(jìn)行分析，同時(shí)還可以借助離子共振傳感器裝置，判斷牛奶產(chǎn)品中的活性標(biāo)準(zhǔn)值，以此來(lái)完成對(duì)于牛奶產(chǎn)品的安全判斷，避免牛奶產(chǎn)品中含有過(guò)量的食品添加劑對(duì)于食用者的身體健康造成威脅和損害。

1.3 膜免疫芯片法的檢測(cè)內(nèi)容

運(yùn)用膜免疫芯片方法檢測(cè)牛奶、豬肝樣品中所含有的磺胺類(lèi)藥物總量，在研究檢測(cè)磺胺藥物膜免疫分析法時(shí)使用的固相物質(zhì)是PVDF膜，研究的方法是優(yōu)化包被抗原濃度和抗體的工作濃度。從檢測(cè)的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，牛奶和豬肝樣品中含有的藥物除了磺胺嘧啶之外，還有磺胺對(duì)甲氧嘧啶和磺胺二甲嘧啶，以及磺胺甲基嘧啶，該檢測(cè)方法可以用來(lái)篩查磺胺藥物總量[3]。同期有將這種方法用于檢測(cè)谷物中真菌毒素[4-5]。

2 生物芯片技術(shù)

2.1 生物芯片技術(shù)的技術(shù)手段

生物芯片技術(shù)主要通過(guò)微距點(diǎn)陣的方法，構(gòu)建基因片段、多肽分子細(xì)胞、基因探針等多元素的硅膠片，在硅膠片中，生物大分子、基因片段、抗原抗體等與食品安全有著密切關(guān)系，主要以二維分子形態(tài)呈現(xiàn)排列[3]。在實(shí)際運(yùn)用中，硅膠片本身會(huì)與待標(biāo)記的食品樣品進(jìn)行靶分子雜交，此時(shí)檢測(cè)人員會(huì)借助高精度的掃描儀器對(duì)其進(jìn)行光學(xué)掃描，記錄靶分子雜交全過(guò)程的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息。計(jì)算機(jī)軟件再對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模擬，從而判斷食品樣品中的靶分子情況，完成對(duì)于食品安全性的有效判斷。

在整個(gè)食品安全檢測(cè)過(guò)程中，最為困難的處理步驟為硅膠片芯片的制備。硅膠片芯片是一項(xiàng)精度、密度均要求極高的制作環(huán)節(jié)，為了滿足生物技術(shù)對(duì)于食品安全判斷檢測(cè)的實(shí)際需求，芯片載體和應(yīng)用方式的選擇都需要進(jìn)行仔細(xì)處理。在目前的技術(shù)當(dāng)中，生物芯片裝置根據(jù)其應(yīng)用類(lèi)型可以分為電子芯片和分析芯片兩種類(lèi)型，前者主要依靠電能驅(qū)動(dòng)的方式，完成對(duì)于待測(cè)樣品的雜交工作，而后者則是通過(guò)對(duì)雜交類(lèi)型的設(shè)置來(lái)完成分析。檢測(cè)人員在制備芯片時(shí)，首先需要對(duì)載體硅膠片進(jìn)行化學(xué)處理，使其表面狀態(tài)能夠滿足芯片矩陣點(diǎn)制的需求，隨后再利用固定配基的方法完成芯片矩陣制備，最后再對(duì)芯片進(jìn)行封阻。

2.2 食品檢測(cè)中生物芯片技術(shù)的檢測(cè)內(nèi)容

生物芯片技術(shù)能夠完成的食品安全檢測(cè)類(lèi)型十分廣泛，除了能夠針對(duì)食品污染、有害物殘留以及病原微生物情況進(jìn)行觀察和判斷之外，還能夠?qū)D(zhuǎn)基因食品進(jìn)行檢測(cè)，完成安全識(shí)別。

食品內(nèi)部富含的大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、阪崎腸桿菌、假單胞桿菌等，是嚴(yán)重影響食品安全的病原微生物，這些微生物需要借助生物技術(shù)手段進(jìn)行判斷和識(shí)別。傳統(tǒng)生物技術(shù)主要借助酶聯(lián)免疫法和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)等方法進(jìn)行微生物檢測(cè)，但是檢測(cè)效率相對(duì)低下。而生物芯片技術(shù)本身所具有的高通量以及高靈敏度等特點(diǎn)，使得其在檢測(cè)精度和檢測(cè)效率等方面遠(yuǎn)高于前兩種常規(guī)檢測(cè)方式。

除了病原微生物之外，食品中由于食品生產(chǎn)、食品加工過(guò)程所帶來(lái)的影響，可能會(huì)殘留有農(nóng)藥污染、抗生素污染以及非法添加物危害等。生物芯片技術(shù)能夠借助靶分子雜交的方式，更加高效、準(zhǔn)確地完成食品污染情況的分析，做出精準(zhǔn)的生物學(xué)判斷。例如在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，檢測(cè)人員通過(guò)微陣列芯片，利用蛋白質(zhì)、青霉素酶探針策略，可以對(duì)食品當(dāng)中所包含的青霉素、抗生素、可卡因、赭曲霉素等污染物含量做出判斷，并結(jié)合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其是否超標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。

農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)基因工程的開(kāi)展，也使得部分農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)基因安全問(wèn)題進(jìn)入到人們的視線。事實(shí)上，目前市場(chǎng)中存在的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品主要可以分為基因修飾食品以及直接生產(chǎn)食品兩種。對(duì)于生物芯片技術(shù)來(lái)說(shuō)，通過(guò)芯片陣列的方式，可以有效對(duì)食品所采用的轉(zhuǎn)基因方式進(jìn)行識(shí)別，幫助消費(fèi)者更清楚地認(rèn)識(shí)到所選食品的轉(zhuǎn)基因情況，保障消費(fèi)者的知情權(quán)[6]。

3 PCR技術(shù)

3.1 PCR技術(shù)的技術(shù)手段

相比于前兩種生物技術(shù)而言，PCR技術(shù)發(fā)展時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，最早的PCR技術(shù)可以追溯到20世紀(jì)80年代，作為一種具有一定歷史的食品檢測(cè)技術(shù)，傳統(tǒng)PCR技術(shù)并不是目前食品安全檢測(cè)技術(shù)中的最新應(yīng)用技術(shù)。但是隨著生物DNA技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的PCR技術(shù)也得到了充分的發(fā)展和創(chuàng)新，目前應(yīng)用于食品安全檢測(cè)當(dāng)中的PCR技術(shù)已經(jīng)與傳統(tǒng)PCR技術(shù)在檢測(cè)原理、檢測(cè)方法以及檢測(cè)效率方面存在較大差異。目前。生物技術(shù)領(lǐng)域所采用的PCR技術(shù)主要借助生物DNA體外擴(kuò)增來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)工作，在檢測(cè)中，檢測(cè)人員需要對(duì)PCR過(guò)程中的不同溫度階段進(jìn)行控制，從而匯總到某一個(gè)食品微生物中，PCR再通過(guò)對(duì)該微生物的檢測(cè)完成對(duì)其的復(fù)制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于食品安全性的判斷。在現(xiàn)代信息技術(shù)的影響下，PCR技術(shù)能夠與計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)相互結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)能力，提高檢測(cè)效率。在應(yīng)用當(dāng)中，PCR自動(dòng)化技術(shù)能夠大幅度降低檢測(cè)過(guò)程繁瑣度，從而降低人工檢測(cè)參與情況，避免因人工檢測(cè)存在誤差造成的檢測(cè)精度不足等問(wèn)題。新技術(shù)的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的PCR技術(shù)迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。

3.2 PCR技術(shù)的檢測(cè)內(nèi)容

食品病原微生物檢測(cè)是食品安全檢測(cè)中重點(diǎn)環(huán)節(jié)，與前兩種技術(shù)一樣，生物PCR技術(shù)同樣可以高效完成食品病原微生物的檢測(cè)工作。以沙門(mén)氏菌的檢測(cè)為例，檢測(cè)人員可以利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)PCR檢測(cè)進(jìn)行特異性設(shè)置，根據(jù)特異性對(duì)沙門(mén)氏菌的DNA片段進(jìn)行復(fù)制，從而完成對(duì)于檢測(cè)樣品食品當(dāng)中沙門(mén)氏菌含量的觀察和判斷，最終達(dá)到檢測(cè)目的。在DNA擴(kuò)增處理過(guò)程中，為了充分提高沙門(mén)氏菌的檢測(cè)水平，現(xiàn)階段檢測(cè)技術(shù)人員開(kāi)始轉(zhuǎn)變?cè)械膯我籔CR技術(shù)應(yīng)用方式，轉(zhuǎn)而利用多重PCR技術(shù)提高檢測(cè)效率。多重PCR技術(shù)的應(yīng)用除了能夠提高檢測(cè)效率之外，還能夠降低綜合成本，充分發(fā)揮檢測(cè)價(jià)值。

與生物芯片技術(shù)相同， PCR技術(shù)的現(xiàn)代化應(yīng)用，同樣將食品轉(zhuǎn)基因情況的檢測(cè)工作需求考慮在其中，因此現(xiàn)代自動(dòng)化PCR技術(shù)同樣可以完成對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品中食品的轉(zhuǎn)基因檢驗(yàn)，為消費(fèi)者提供放心食品。常見(jiàn)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品如大豆、玉米、水稻等，都可以借助PCR技術(shù)來(lái)完成轉(zhuǎn)基因判斷。在檢測(cè)當(dāng)中，檢測(cè)人員可以采用細(xì)菌細(xì)胞過(guò)濾的方式，提取食品樣品DNA，再借助DNA擴(kuò)增技術(shù)，對(duì)其是否存在轉(zhuǎn)基因現(xiàn)象做出辨別[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

作為食品安全檢測(cè)中的重要步驟，生物技術(shù)檢測(cè)的技術(shù)創(chuàng)新腳步不能停歇。目前應(yīng)用的最新技術(shù)雖然在一定程度上滿足了多樣性食品檢測(cè)的需求，但是創(chuàng)新發(fā)展仍然繼續(xù)。許多尖端生物技術(shù)的發(fā)展能夠進(jìn)一步提高食品安全檢測(cè)能力。