PCR技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用分析

董 潔 山東省濟(jì)寧市微山縣檢驗(yàn)檢測中心 山東 濟(jì)寧 277600

引言

PCR技術(shù)屬于DNA體外擴(kuò)增技術(shù)，自產(chǎn)生以來就被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域，特別是在食品檢測的領(lǐng)域中，PCR技術(shù)因其具有較好的靈敏度，在轉(zhuǎn)基因食品的研究中具有重要價(jià)值。如今，人們對于轉(zhuǎn)基因食品的研究一直高度關(guān)注，美國在1995年研究出PCR技術(shù)，能通過復(fù)制并擴(kuò)增DNA來檢測食品中的分子，所以實(shí)踐中PCR技術(shù)又被稱為聚合酶鏈反應(yīng)的過程。

1 PCR技術(shù)的應(yīng)用原理與應(yīng)用特點(diǎn)

PCR技術(shù)的應(yīng)用原理是通過某段DNA片段的復(fù)制來實(shí)現(xiàn)基因體外擴(kuò)增，并以DNA的一條單鏈作為復(fù)制模板，通過人工合成的核糖核苷酸為引物，在熱穩(wěn)定DNA聚合酶的作用下，使其在體外完成特異性的擴(kuò)增。根據(jù)生物學(xué)中堿基互補(bǔ)配對的原則，引物和DNA的一條單鏈完成堿基互配對，可以得到一條完整的DNA單體，而新合成的DNA也能夠作為單體使用，在人工的加熱狀態(tài)下，它可以變成單鏈的形式。依照PCR技術(shù)的原理可以合成新的DNA，在不斷的復(fù)制中，一個(gè)DNA的單鏈能夠擴(kuò)增到近百倍的狀態(tài)。

由上述分析中可以看出，PCR技術(shù)具有較強(qiáng)的特異性和針對性的特點(diǎn)，對檢測的物質(zhì)非常敏感。而在PCR技術(shù)應(yīng)用中的參與物質(zhì)主要包括五種，分別是引物、酶、D-NTP、模板及Mg2+。其中，引物是PCR技術(shù)實(shí)現(xiàn)特異反應(yīng)的關(guān)鍵物質(zhì)，PCR技術(shù)的產(chǎn)物特異性取決于引物和模板DNA的互補(bǔ)程度，在PCR技術(shù)的理論中，只要能夠獲取模板的DNA基因序列，就能夠通過設(shè)計(jì)核苷酸鏈的方式制作引物，則PCR技術(shù)能夠在模板DNA中實(shí)現(xiàn)體外大量擴(kuò)增[1]。

引物的設(shè)計(jì)要符合以下原則：第一，引物的長度在15-30bp之中，20pb為常用，引物的擴(kuò)增跨度為200-500bp中，在特定的條件中可以增長為10kb的狀態(tài)。第二，引物的堿基G+C含量應(yīng)控制在40%-60%之內(nèi)，太少則會(huì)影響擴(kuò)增效果，過多則會(huì)出現(xiàn)非特異條帶，隨意分布的ATGC應(yīng)當(dāng)避免嘌呤或嘧啶核苷酸處于5個(gè)以上的成串排列。第三，引物的內(nèi)部不能出現(xiàn)二級的結(jié)構(gòu)，并且兩條引物之間不能出現(xiàn)互補(bǔ)的情況，否則容易出現(xiàn)非特異的擴(kuò)增條帶。第四，引物中應(yīng)當(dāng)加上合適的酶切位點(diǎn)，被擴(kuò)增的靶序列應(yīng)當(dāng)尋找合適的酶切位點(diǎn)，有助于克隆分子。第五，引物3′端的堿基要嚴(yán)格要求配對，以避免堿基不配對所導(dǎo)致的PCR技術(shù)應(yīng)用失敗情況。

2 PCR技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用

2.1 PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)基因食品又被稱為轉(zhuǎn)基因改性食品，是人類利用生物技術(shù)將一些外源的基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物或植物的基因鏈中，使其遺傳特性被改變，并能夠得出多種產(chǎn)物來。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)所得出的食品就屬于轉(zhuǎn)基因食品，如在植物中轉(zhuǎn)入具有抗體的基因，就可以提升植物對病蟲害的抵抗能力。但在目前的轉(zhuǎn)基因食品研究中，生物體內(nèi)是否攜帶對人體基因有害的物質(zhì)，一直是現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究重點(diǎn)，被社會(huì)大眾廣泛關(guān)注。

將PCR技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因食品的檢測中，可以檢查食品中是否含有外源基因DNA或蛋白質(zhì)的成分，利用PCR技術(shù)的敏感性，在食品開發(fā)中獲得相應(yīng)的檢測數(shù)值。由于轉(zhuǎn)基因食品與其他食品有所不同，所以研究轉(zhuǎn)基因食品外源基因的難度也就相對較大，此時(shí)技術(shù)人員通過轉(zhuǎn)入過程中的啟動(dòng)子和終止子相同特性或標(biāo)志基因，就能夠利用PCR技術(shù)的特異性，使檢驗(yàn)過程更加簡單、方便，而且PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品中的應(yīng)用也能更加快捷。

隨著現(xiàn)代科學(xué)對轉(zhuǎn)基因食品的研究逐漸深入，食品安全已成為現(xiàn)代生物科學(xué)中的重要研究課題，政府部門增加了對轉(zhuǎn)基因食品的研制與生產(chǎn)工作，并在食品的檢驗(yàn)與銷售等環(huán)節(jié)，利用PCR技術(shù)甄別是否屬于轉(zhuǎn)基因食品的范疇。然而受諸多方面因素的影響，PCR技術(shù)的檢測結(jié)構(gòu)常常受到影響，所以在實(shí)際的食品檢測中，應(yīng)用PCR技術(shù)時(shí)可以與現(xiàn)代技術(shù)的分析手段充分結(jié)合，讓PCR技術(shù)能夠得到新的應(yīng)用，并朝著新的方向發(fā)展[2]。

2.2 PCR技術(shù)在微生物學(xué)中的應(yīng)用

PCR技術(shù)檢測微生物的原理主要針對微生物的核苷酸急性檢測，并在PCR技術(shù)中利用高溫變形及低溫退火等步驟進(jìn)行DNA基因鏈的復(fù)制與擴(kuò)增。在傳統(tǒng)的食品檢測檢測中，相關(guān)檢測步驟非常繁瑣，技術(shù)人員需要對食品的DNA進(jìn)行培養(yǎng)、觀察、做生理生化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)以后，才能獲得鑒定的結(jié)果，而這種檢測方法存在一定誤差，并且檢測持續(xù)時(shí)間較長。

利用PCR技術(shù)完成食品檢測的檢測環(huán)節(jié)僅需要幾個(gè)小時(shí)，復(fù)制其中細(xì)菌的DNA成分，再通過離心沉淀、濾膜等多種方法，就可以得到一條單獨(dú)的DNA基因鏈，再利用電泳法、特異性核酸探針等方式，可以擴(kuò)增序列。在PCR技術(shù)的理論中，通過一個(gè)DNA分子就能夠完成基因復(fù)制操作，而PCR技術(shù)也可以進(jìn)行檢測操作?，F(xiàn)代分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及基礎(chǔ)免疫學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，使科學(xué)研究工作得到了有效發(fā)展，如今的PCR技術(shù)已經(jīng)精確到分子的水平，在未來的發(fā)展中，PCR技術(shù)在微生物學(xué)中的應(yīng)用會(huì)更加精細(xì)和準(zhǔn)確[3]。

3 結(jié)束語

食品在生產(chǎn)、運(yùn)輸及銷售的過程中容易受到外界環(huán)境的細(xì)菌污染，對于食品檢驗(yàn)工作成為非常重要的工序。然而，傳統(tǒng)的食品檢驗(yàn)難以滿足精細(xì)化檢測的要求，而且效率相對較低。利用PCR技術(shù)可以達(dá)到理想的檢測效果，便于對食品行業(yè)進(jìn)行安全管理。