費 揚(yáng)
大安市食品檢驗檢測中心,吉林 大安 131300
從食品生產(chǎn)到消費的各個環(huán)節(jié)中均可受到各種微生物污染,危害食用者健康。根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)開展微生物檢驗,是確保食品符合安全標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。食品微生物學(xué)檢驗是運用微生物學(xué)的理論與技術(shù),研究食品中微生物的種類、特性等,建立食品微生物學(xué)檢驗方法和確定食品衛(wèi)生的微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的一門應(yīng)用性科學(xué)。食品的微生物數(shù)量和種類的檢測可通過微生物的分離培養(yǎng)、生理生化反應(yīng)、顯微鏡檢查等方法,以便對食品的質(zhì)量及加工過程中的衛(wèi)生情況進(jìn)行可靠的評價。發(fā)展迅速、準(zhǔn)確、高效的現(xiàn)代食品微生物檢測技術(shù)[1],可以快速檢出食品病原微生物,迅速評價食品衛(wèi)生質(zhì)量,避免和降低食品微生物污染對人體健康的危害。本文分析了食品微生物檢驗的基本原理,闡釋食品微生物快速檢測技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)在食品微生物檢驗中的應(yīng)用,展望食品微生物檢驗技術(shù)的發(fā)展趨勢。
要通過試驗觀察和分析食品中特定微生物的存在和含量,通常需要從微生物獨特的生物與化學(xué)特性著手,分析其自身分子結(jié)構(gòu)特征和新陳代謝規(guī)律,找到能用試劑和標(biāo)識物實施檢驗檢測的方法。通過定性檢測可以判定特定種類微生物是否對食物造成了污染,通過定量檢測可以判定食物中致病細(xì)菌的具體含量。經(jīng)典的食品微生物檢測技術(shù)耗時長、效率低、敏感性差,不能及時檢出食品中的病原菌。
在食品微生物檢測技術(shù)中,定性檢測技術(shù)通常是利用大腸桿菌等常見細(xì)菌的DNA 結(jié)構(gòu)、繁衍過程中分解食品中的營養(yǎng)元素并產(chǎn)生與釋放的特定物質(zhì)以及其對特種抗原、抗體的特異反應(yīng),從而用按照標(biāo)準(zhǔn)取樣和進(jìn)行初步處理的試樣進(jìn)行試驗。在培養(yǎng)基或符合試驗要求的試劑盒、專用試驗檢測儀器中,觀察并記錄試樣、標(biāo)識物和含有試驗制劑的底物的反應(yīng),根據(jù)不同試驗方法的相應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比,通常依據(jù)標(biāo)識物和底物顏色變化或采集到的數(shù)據(jù),可定性判斷試驗結(jié)果。分子生物學(xué)方法目前是十分高效準(zhǔn)確的檢測技術(shù),通過識別有害細(xì)菌DNA 結(jié)構(gòu)或其中含有的聚合酶,來檢測食品是否受到了污染。
食品微生物定量檢測技術(shù)相對比較復(fù)雜,通常也能用于定性檢測?;谑称钒踩?,科學(xué)評價食品中有害微生物的含量,需要通過試驗獲得可表征細(xì)菌數(shù)量的直接或間接數(shù)據(jù),根據(jù)試驗原理分析并比對已有的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)得到具體細(xì)菌含量。在常用檢測方法中,酶聯(lián)免疫、電阻抗和放射測量技術(shù)等都可達(dá)到檢測目的。在定量檢測常見致病菌時,通過計算因其代謝或繁衍產(chǎn)物造成的培養(yǎng)基、試驗底物等物理化學(xué)性質(zhì)參數(shù)的變化,分析計算細(xì)菌的含量。
傳統(tǒng)食品中微生物檢測需要在實驗室完成,要經(jīng)較長時間試樣培養(yǎng)和不間斷觀察記錄,不僅過程易出現(xiàn)人為紕漏,且檢測效率很低。依據(jù)相關(guān)檢測技術(shù)原理可開發(fā)出了快速檢測技術(shù)和儀器,具有定性定量檢測致病菌的功能。
目前應(yīng)用較多的食品微生物檢測產(chǎn)品是專用試劑盒和配套的分析工具,檢測人員只需要將按照標(biāo)準(zhǔn)程序處理過的試樣加入試劑盒,即可便捷的獲得結(jié)果,無需進(jìn)行漫長的細(xì)菌培養(yǎng)。比較成熟的技術(shù)包括基于微量生化法、抗體檢測和免疫分析原理的試劑盒[2],配以廠商的專用分析軟件,用于甄別食品微生物種類與含量。
全自動微生物檢測儀器應(yīng)用了先進(jìn)科學(xué)技術(shù),無需人工干預(yù)即可完成細(xì)菌的定性定量檢測整個流程,以圖形或文字形式的提供檢測結(jié)論,直觀判斷被檢測食品是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)。這些儀器最大優(yōu)點是檢測過程非常短暫,只需幾分鐘就能夠完成試驗數(shù)據(jù)的采集和分析過程?;谖⑻幚砥鞯淖詣踊瘮?shù)據(jù)采集與分析,完全避免了發(fā)生人為失誤或受到主觀因素的影響。目前常見的有基于酶聯(lián)免疫檢測原理的儀器以及全自動微生物分析系統(tǒng)[3],能夠有效檢測數(shù)百種微生物。
應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)可以提高檢測準(zhǔn)確性[4]。
核酸雜交法是利用各種雜交技術(shù),對食品標(biāo)本進(jìn)行雜交實驗,利用互補(bǔ)核苷酸序列,通過基配對方法[5]排列成非共價鍵,將需要通過檢驗的物質(zhì)形成穩(wěn)定的同源或異源雙鏈分子。使用雜交技術(shù)標(biāo)記同位元素,之后可對各種元素進(jìn)行排列。不同的物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上會有不同的排列順序和分子數(shù)目,實驗人員可根據(jù)結(jié)果呈現(xiàn),對比出每種元素的成分種類與含量。
DNA 是一種遺傳物質(zhì)。質(zhì)粒DNA 圖譜分型技術(shù)原本用于檢測細(xì)菌病毒和噬菌體等原核生物。食品安全尤其是微生物污染問題日益突出,可利用該技術(shù)檢測食品中微生物的含量。即通過相應(yīng)技術(shù)提取物質(zhì)DNA,利用凝膠電泳分離法進(jìn)行純化處理,處理后的DNA 要在質(zhì)粒圖譜引導(dǎo)下觀察。如果發(fā)現(xiàn)兩種物質(zhì)具有同樣分子質(zhì)量,只是排列序位上有相應(yīng)不同,則說明食品中含有一些變異元素。
限制性核酸內(nèi)切酶是可以識別特定的核苷酸序列,并在每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵進(jìn)行切割的一類酶,切下的DNA 前段經(jīng)過分離純化得到很多線狀DNA 分子,把兩個或多個基因圖譜進(jìn)行對比觀察得到結(jié)果。大部分病原體微生物都適用這種方法,但是一個細(xì)菌中有很多堿基序列,數(shù)量眾多且繁瑣,導(dǎo)致檢驗過程較艱難,且有些會有一些無用的堿基序列。脈沖場凝膠電泳是一種分離大分子DNA 的方法。在普通凝膠電泳中,大DNA 分子(>10 kb)移動速度接近,很難分離形成足以區(qū)分的條帶。在脈沖場凝膠電泳中,電場不斷在兩種方向(有一定夾角,不是相反的兩個方向)變動。DNA 分子帶有負(fù)電荷,會朝正極移動。相對較小的分子在電場轉(zhuǎn)換后可以較快轉(zhuǎn)變移動方向,而較大的分子在凝膠中轉(zhuǎn)向較為困難,小分子向前移動的速度比大分子快。脈沖場凝膠電泳可用來分離大小從10kb 到10 Mb 的DNA 分子。
代謝技術(shù)是一種十分重要的食品微生物檢驗技術(shù)。在使用食品微生物代謝技術(shù)時,一般將抽取食品樣品放入培養(yǎng)基中,在培養(yǎng)過程中對在培養(yǎng)基中產(chǎn)生的最終代謝產(chǎn)物或中間產(chǎn)物進(jìn)行檢驗,最終實現(xiàn)對食品微生物成分或含量的檢驗。此技術(shù)在檢測食品微生物中的酵母菌、大腸桿菌方面,具有較為普遍和廣泛的應(yīng)用。通過對食品微生物中細(xì)菌生長時產(chǎn)生的酶物質(zhì)分析,采用相應(yīng)試劑進(jìn)行對比試驗,從而明確微生物種類和數(shù)量。
免疫檢測技術(shù)是食品微生物檢驗的一種主要檢驗技術(shù)。免疫檢測技術(shù)主要是利用免疫學(xué)原理,通過了解、識別和結(jié)合目標(biāo)微生物抗原體特異性相關(guān)知識,在產(chǎn)生相應(yīng)免疫學(xué)反應(yīng)的前提下,實現(xiàn)對食品中微生物的檢驗??乖漠a(chǎn)生能充分刺激動物免疫系統(tǒng),使其細(xì)胞能通過發(fā)生免疫現(xiàn)象最終產(chǎn)生與抗體特異性結(jié)合的特殊物質(zhì),通過分離鑒定此類物質(zhì),獲得相關(guān)微生物的信息。在使用抗原物質(zhì)時,能發(fā)現(xiàn)其擁有較高的分子含量以及相對復(fù)雜性的分子結(jié)構(gòu)。在食品微生物檢驗中,一切物質(zhì)都能被作為抗原,通過與特異性抗體之間發(fā)生的反應(yīng),定性和定量測定食品微生物。
抗體檢測技術(shù)是食品微生物檢測中常用的一種檢測技術(shù)。在使用抗體檢驗技術(shù)中,可根據(jù)其原理不同分為乳膠凝集反應(yīng)和酶聯(lián)免疫吸附法。乳膠凝集反應(yīng)通過抗原抗體特異性的相互結(jié)合進(jìn)行凝聚性反應(yīng),通過觀察具體的凝聚反應(yīng)明確食品微生物種類和含量。
食品微生物檢測技術(shù)是利用食品微生物學(xué)的基礎(chǔ)理論與技能、細(xì)菌的生化試驗和血清學(xué)試驗的基本知識,在掌握與食品檢驗中的有關(guān)微生物特性的基礎(chǔ)上,通過系統(tǒng)的檢驗方法,及時準(zhǔn)確地對食品樣品做出食品衛(wèi)生檢驗報告,為食品安全生產(chǎn)及衛(wèi)生監(jiān)督提供科學(xué)依據(jù),在食品安全和檢測方面起著至關(guān)重要的作用。隨著食品加工流通模式的轉(zhuǎn)變,對食品微生物檢測技術(shù)實效性和靈敏度的要求越來越高。針對不斷出現(xiàn)的新的有害微生物污染模式,需要不斷完善檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和創(chuàng)新檢測技術(shù)方法,嚴(yán)格執(zhí)行《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗》,通過嚴(yán)格的質(zhì)量控制[6],獲得客觀準(zhǔn)確的定性和定量檢測結(jié)果,切實保障食品安全。