PCR技術(shù)在食品工程中的運(yùn)用

貢喆

摘 要：進(jìn)入新時(shí)代以來(lái)，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)快速進(jìn)步，PCR技術(shù)憑借其敏感性、特異性、簡(jiǎn)單、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用在食品工程當(dāng)中，尤其是在微生物、細(xì)菌檢測(cè)和鑒定方面具有無(wú)法比擬的優(yōu)越性。本篇文章簡(jiǎn)述了聚合酶反應(yīng)技術(shù)的基本原理及特點(diǎn)，著重分析PCR技術(shù)在微生物的檢測(cè)和轉(zhuǎn)基因食品檢驗(yàn)等食品工程領(lǐng)域的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：PCR技術(shù);食品工程;應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TS207.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）02-0232-01

引言：在人們生活水平不斷提升的背景下，人們對(duì)于食品的需求量也變得越來(lái)越大，如果食品中含有微生物，將會(huì)引發(fā)食物中毒等問(wèn)題，對(duì)人類的身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。面對(duì)此種情況，我國(guó)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于食品微生物的檢測(cè)，而文章主要對(duì)多重PCR檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討，了解該技術(shù)的具體應(yīng)用以及其本身所存在的不足，并在未來(lái)加以改進(jìn)。下面筆者就針對(duì)多重PCR檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 PCR技術(shù)原理及主要特點(diǎn)

PCR技術(shù)在食品工程中因具有特異性、敏感性、便捷等明顯優(yōu)勢(shì)而應(yīng)用日益廣泛，特別是在微生物、檢測(cè)鑒定細(xì)菌等方面的優(yōu)勢(shì)十分明顯。其主要原理是在體外復(fù)制對(duì)特定的某種DNA片段，也被稱為基因體外擴(kuò)增法。該技術(shù)是在模板DNA、引物和四種脫氧核糖核苷酸存在下，依賴于DNA聚合酶的酶促合成反應(yīng)。DNA聚合酶以單鏈DNA為模板，借助一小段雙鏈DNA來(lái)啟動(dòng)合成，通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)人工合成的寡核苷酸引物與單鏈DNA模板中的一段互補(bǔ)序列結(jié)合，形成部分雙鏈。在適宜的溫度和環(huán)境下，DNA聚合酶將脫氧單核苷酸加到引物3-OH末端，并以此為起始點(diǎn)，沿模板5→3方向延伸，合成一條新的DNA互補(bǔ)鏈。該技術(shù)具有更迅速、敏感性高及針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

PCR反應(yīng)主要有模板DNA（待擴(kuò)增DNA）、引物、4種脫氧核苷酸（dNTPs）、DNA聚合酶和適宜的緩沖液等成分參與，與DNA天然復(fù)制過(guò)程基本類似，主要利用互補(bǔ)靶序列兩端的特異性。反應(yīng)步驟分為變性——退火——延伸三部分，模板DNA具有高溫變性，與引物進(jìn)行低溫退火，適溫延伸引物。在TaqDNA聚合酶作用下DNA模板——引物結(jié)合物的反應(yīng)原料主要采用dNTP，模板作為靶序列，根據(jù)堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理，與模板DNA鏈互補(bǔ)的新的半保留復(fù)制鏈合成后對(duì)上述反應(yīng)步驟進(jìn)行循環(huán)往復(fù)變，以得到更多“半保留復(fù)制鏈”，進(jìn)而作為下次循環(huán)模板。只需2—4分鐘即可完成一個(gè)循環(huán)，兩三個(gè)小時(shí)就能擴(kuò)增放大數(shù)百萬(wàn)倍將待擴(kuò)目基因。

2 PCR技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用

2.1 轉(zhuǎn)基因食品

轉(zhuǎn)基因食品又稱為轉(zhuǎn)基因改性食品，也就是利用生物技術(shù)，將某些外源基因轉(zhuǎn)移到的動(dòng)物或者植物體內(nèi)，來(lái)改變生物遺傳特性，使其表達(dá)多種產(chǎn)物的技術(shù)手段。而利用轉(zhuǎn)集團(tuán)因生物制成的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。例如，在植物中轉(zhuǎn)入殺蟲(chóng)、抗除草、抗旱等功能的基因。然而，基因在生物體內(nèi)能否表達(dá)出對(duì)人體有害的遺傳性狀或者物質(zhì)，最為人們所擔(dān)心。

2.2 PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品中的應(yīng)用

目前，檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因食品中是否有外源基因DNA或者蛋白質(zhì)的主要手段就是PCR技術(shù)。因此，外源基因中的目的基因就是食品開(kāi)發(fā)研究中的重點(diǎn)，由于轉(zhuǎn)基因食品種類的不同，在其中轉(zhuǎn)入的外源基因也就不同，因此，如果以檢驗(yàn)外源基因中的目的基因來(lái)檢測(cè)食品難度較大。所以我們要在轉(zhuǎn)入時(shí)使用相同的啟動(dòng)子和終止子或者標(biāo)志基因，由于他們的特異性強(qiáng)，使檢驗(yàn)變得簡(jiǎn)單、方便、快捷、準(zhǔn)確。

2.3 PCR技術(shù)在準(zhǔn)基因食品中的發(fā)展趨勢(shì)

隨著轉(zhuǎn)基因生物食品的快速發(fā)展，也引發(fā)了社會(huì)各界對(duì)于食品安全的爭(zhēng)論，這成為了關(guān)乎每個(gè)人切身利益的重大問(wèn)題。為了促進(jìn)轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展，政府部門加大了轉(zhuǎn)基因食品的研制、生產(chǎn)以及食品檢驗(yàn)、銷售等環(huán)節(jié)。常常利用PCR技術(shù)對(duì)其進(jìn)行針別，因而，PCR技術(shù)就顯得尤為的重要，但是，PCR技術(shù)的準(zhǔn)確性容易受到影響，所以在，在實(shí)際應(yīng)用中，要將現(xiàn)代技術(shù)分析手段與PCR技術(shù)相結(jié)合，令PCR技術(shù)更上一個(gè)新的臺(tái)階，也將會(huì)成為其發(fā)展的一個(gè)新的方向。

2.4 多重PCR檢測(cè)法

該方法的原理是在常規(guī)PCR技術(shù)的基礎(chǔ)上采用多個(gè)DNA引物，比如在同一個(gè)PCR反應(yīng)體系里引入兩個(gè)或兩個(gè)以上的反應(yīng)引物，在聚合酶的作用下，這些引物同時(shí)發(fā)生復(fù)制擴(kuò)增，繼而得到多個(gè)DNA片段。與常規(guī)PCR檢測(cè)法不同的是，多重PCR檢測(cè)法可以微生物的多個(gè)致病因子進(jìn)行檢測(cè)，而常規(guī)PCR檢測(cè)法用于微生物單一致病因子的測(cè)定。該方法除了具有常規(guī)PCR檢測(cè)法的高效性和準(zhǔn)確性以外，還具有良好的系統(tǒng)性，能夠?qū)Τ山M的微生物病原體或致病基因進(jìn)行檢測(cè)，因此是一種經(jīng)濟(jì)高效的食品微生物檢測(cè)方法。

2.5 在檢測(cè)環(huán)境微生物時(shí)應(yīng)用

在外界環(huán)境中存在各種各樣的細(xì)菌，其中多重耐藥鮑氏桿菌將會(huì)對(duì)食品安全產(chǎn)生直接影響，而且黃曲霉所產(chǎn)生的毒素也會(huì)造成癌變。根據(jù)多重PCR技術(shù)的具體使用情況來(lái)看，該技術(shù)在黃曲霉、不動(dòng)桿菌等到方面的檢測(cè)上具有非常高的準(zhǔn)確性。

2.6 常規(guī)PCR檢測(cè)法

測(cè)定目標(biāo)物質(zhì)的DNA模板和與之相對(duì)應(yīng)的引物進(jìn)行混合，然后向混合物中加入一定量的聚合酶。在特定的溫度和催化劑條件狹隘，聚合酶會(huì)促使目標(biāo)物質(zhì)的DNA模板序列擴(kuò)增，經(jīng)歷DNA復(fù)制的多個(gè)周期后便得到DNA片段。這一DNA片段可以作為循環(huán)DNA模板繼續(xù)進(jìn)行復(fù)制擴(kuò)增。在放大目標(biāo)物質(zhì)后，對(duì)待測(cè)目標(biāo)物質(zhì)特定DNA進(jìn)行標(biāo)記測(cè)定，間接得到待測(cè)物的微生物含量。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，因PCR技術(shù)可互補(bǔ)配對(duì)某段特定DNA堿基，因此PCR技術(shù)的特異性較強(qiáng)，具有更迅速、敏感性高及針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在生產(chǎn)運(yùn)輸及銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)，食品十分容易受到各種污染。因此，在食品工程中食品檢驗(yàn)已成為十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)迅速檢測(cè)的目標(biāo)。隨著不斷發(fā)展的PCR技術(shù)，在食品檢驗(yàn)中逐漸引入PCR技術(shù)獲得了良好效果，不僅提高了食品檢驗(yàn)準(zhǔn)確率，也使人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N食品提高安全性。

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