食品工程中ATP 生物發(fā)光技術(shù)的應(yīng)用分析

◎ 葉盼弟

（中國(guó)檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)安徽有限公司，安徽 合肥 230000）

食品工程中產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、銷售等環(huán)節(jié)都需要引進(jìn)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)來(lái)對(duì)食品質(zhì)量和食用安全作出有效控制，是食品行業(yè)管理重點(diǎn)。以往在食品工程中常用的檢驗(yàn)技術(shù)有PCR 技術(shù)、酶聯(lián)免疫法等，此類技術(shù)都是通過(guò)瓊脂平板進(jìn)行微生物檢驗(yàn)，雖然有一定的可靠性，但仍存在時(shí)長(zhǎng)缺陷，其得出的檢測(cè)結(jié)果也有一定滯后性問(wèn)題，對(duì)食品安全衛(wèi)生的監(jiān)測(cè)相對(duì)不利[1]。ATP 生物發(fā)光技術(shù)是一種效率和準(zhǔn)確度都較高的檢測(cè)技術(shù)，其靈敏度明顯且操作便捷，能夠?yàn)榧夹g(shù)人員帶來(lái)極大便利，以此促進(jìn)食品工程衛(wèi)生質(zhì)量的全面提升。

1 ATP 生物發(fā)光技術(shù)概述

ATP 生物發(fā)光技術(shù)主要原理是通過(guò)對(duì)酶分解作用的有效利用，對(duì)活體生物作出相應(yīng)的濃度檢測(cè)，再根據(jù)活體內(nèi)部微生物產(chǎn)生的化學(xué)作用以及酶分解情況，準(zhǔn)確了解活體生物中ATP 濃度[2]。ATP 生物發(fā)光的產(chǎn)生主要依賴于試劑中的螢火蟲熒光素酶，熒光素酶在鎂離子的作用下與ATP 發(fā)生反應(yīng)，在產(chǎn)生一系列活化作用后熒光素酶能夠結(jié)合熒光素，產(chǎn)生熒光素復(fù)合體，并釋放一定的光量子而出現(xiàn)生物發(fā)光現(xiàn)象。以往大量研究表明，螢光素酶的適宜酸堿度大約在7.5，其反應(yīng)速率和檢測(cè)底物濃度有關(guān)，通常ATP 濃度越高反應(yīng)速率就越快，并且檢測(cè)中呈現(xiàn)出來(lái)的熒光素強(qiáng)度也就越高[3]。

2 ATP 生物發(fā)光技術(shù)應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)

當(dāng)前，該技術(shù)在食品工程各項(xiàng)環(huán)節(jié)中都有重要應(yīng)用。如在生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備檢測(cè)上，它可以對(duì)酸奶制作過(guò)程、酒類制作過(guò)程、飲料礦泉水制作過(guò)程等作出微生物檢測(cè)，對(duì)食品生產(chǎn)線作出衛(wèi)生學(xué)檢測(cè)。在食品產(chǎn)品檢測(cè)上，在水產(chǎn)品、蔬菜、肉類、酸奶、湯汁以及醬油等產(chǎn)品微生物檢測(cè)上有著重要應(yīng)用。其主要優(yōu)勢(shì)包括可做活性測(cè)定、即時(shí)性測(cè)定，可進(jìn)行自動(dòng)化操作、整體操作簡(jiǎn)便快速、具有較大的測(cè)定范圍等。整體來(lái)看，ATP 技術(shù)憑借著耗時(shí)少、效率高的優(yōu)勢(shì)，對(duì)以往食品檢測(cè)滯后性問(wèn)題作出了極大改善，應(yīng)用價(jià)值顯著[4]。

3 ATP 生物發(fā)光技術(shù)食品工程各領(lǐng)域應(yīng)用

3.1 熒光增幅法在微生物污染檢測(cè)中的應(yīng)用

ATP 生物熒光增幅法是指在食品檢測(cè)中根據(jù)各種微生物繁殖特性，對(duì)一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行特殊的熒光標(biāo)記，在顯微鏡下對(duì)熒光標(biāo)記增幅情況進(jìn)行觀察，從而對(duì)食品中是否存在微生物作出有效判定，統(tǒng)計(jì)效果能夠較好地對(duì)食品微生物污染作出有效檢測(cè)。食品工程中食物是一些微生物的營(yíng)養(yǎng)基來(lái)源，如果在其中加入一些有較高濃度熒光劑的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，就可以在顯微鏡中通過(guò)觀察有移動(dòng)的熒光而發(fā)現(xiàn)微生物的存在。具體應(yīng)用中需要注意，在熒光染色環(huán)節(jié)避免食品表面被熒光污染，規(guī)避熒光的染色作用影響食品微生物檢測(cè)成果。同時(shí)控制好各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，如標(biāo)記后的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需要在37.5 ℃ 的環(huán)境中進(jìn)行2 h 的培養(yǎng)；控制好沖洗食品表面時(shí)的力度，避免包含ATP 熒光的微生物被沖走，為后續(xù)檢測(cè)工作奠定基礎(chǔ)；準(zhǔn)備利用該技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的待檢食品，需要在60%相對(duì)濕度的環(huán)境中進(jìn)行10 min 的放置，并維持食品表面的干燥。檢測(cè)結(jié)果上，如在顯微鏡下沒(méi)有發(fā)現(xiàn)食品表面有ATP 熒光成分，則該食品表面的質(zhì)量安全并沒(méi)有因?yàn)槲⑸镂廴臼艿接绊慬5]；如果存在ATP 熒光成分，還需要對(duì)相應(yīng)的微生物數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)記錄。之后再將此類食品在相同的濕度、溫度環(huán)境下進(jìn)行2 h 的環(huán)境培養(yǎng)，并在沖洗、晾干等操作重復(fù)后再次進(jìn)行觀察，對(duì)ATP 熒光數(shù)量的變化進(jìn)行記錄，以得出實(shí)際增長(zhǎng)情況。如果ATP 熒光數(shù)量沒(méi)有產(chǎn)生變化，表明通過(guò)再次實(shí)驗(yàn)該食品不存在微生物污染情況，如果有較大的增幅，則表明食品中含有微生物。之后技術(shù)人員有必要根據(jù)具體增幅情況和檢驗(yàn)時(shí)間等多項(xiàng)因素，對(duì)食品中微生物具體數(shù)量作出準(zhǔn)確判斷。該方法在食品微生物污染檢測(cè)中的應(yīng)用，不僅結(jié)果準(zhǔn)確，而且效率極高。

3.2 ATP 生物發(fā)光技術(shù)在食品生產(chǎn)環(huán)境清潔度上的應(yīng)用

食品生產(chǎn)運(yùn)輸儲(chǔ)存環(huán)境中的清潔度直接影響食品質(zhì)量安全，清潔度較差的環(huán)境會(huì)對(duì)食品品質(zhì)產(chǎn)生污染。因此，以往在食品安全監(jiān)測(cè)中對(duì)各種食品直接接觸的環(huán)境清潔情況進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)記錄，常通過(guò)平板細(xì)菌培養(yǎng)以及取樣法來(lái)測(cè)定各種環(huán)境清潔情況，再通過(guò)微生物培養(yǎng)的方式來(lái)掌握環(huán)境污染情況。這種傳統(tǒng)方式雖然可以完成環(huán)境清潔度評(píng)估，但測(cè)定周期較長(zhǎng)，且得出的結(jié)果存在一定的延期性問(wèn)題，缺乏實(shí)用性，不能很好地為食品環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。利用ATP 生物發(fā)光技術(shù)可以對(duì)食品生產(chǎn)流通中的各種環(huán)境清潔情況進(jìn)行快速測(cè)定，方便技術(shù)人員采取環(huán)境整改措施來(lái)保證食品生產(chǎn)運(yùn)輸符合安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[6]。例如，食品加工環(huán)節(jié)，可以利用ATP 生物發(fā)光技術(shù)對(duì)生產(chǎn)線以及操作臺(tái)是否有微生物作出測(cè)定，根據(jù)其清潔度來(lái)判斷食品生產(chǎn)是否符合規(guī)范。體現(xiàn)在具體技術(shù)操作上，測(cè)定人員要先在選取的環(huán)境區(qū)域進(jìn)行2 滴ATP 釋放液的滴加，之后在測(cè)試樣品上利用無(wú)菌棉拭子進(jìn)行均勻涂抹，使得食品采樣面積達(dá)到100 cm2。之后在棉拭子的頭部也需要另行添加6 滴釋放液，在提取ATP 后將棉拭子頭部的ATP 提取液點(diǎn)到檢測(cè)膜上，之后再借助ATP 熒光儀對(duì)食品的生物發(fā)光值進(jìn)行測(cè)定，可以根據(jù)樣品中細(xì)菌總數(shù)以及大腸菌群等來(lái)對(duì)環(huán)境清潔度作出判斷，其中大腸菌陽(yáng)性以及細(xì)菌總數(shù)在500 cfu/100 cm2以上都認(rèn)為是不合格。另外，在一些存儲(chǔ)食品的環(huán)境場(chǎng)所中，也可以利用ATP 生物發(fā)光技術(shù)對(duì)環(huán)境清潔度作出準(zhǔn)確評(píng)估。如對(duì)盛放食品的器皿以及冰箱進(jìn)行微生物測(cè)定，相較于傳統(tǒng)的瓊脂平板法，該方法清潔度測(cè)定效果更優(yōu)且可操作性更強(qiáng)。此外，技術(shù)人員還可以將該方法與其他方法，如酵母菌毒素測(cè)定法、酶聯(lián)免疫法、PNA 探針等方法進(jìn)行聯(lián)合使用，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境清潔度作出科學(xué)評(píng)定，從而提高食品安全監(jiān)測(cè)水平。

3.3 RMDS 系統(tǒng)中ATP 生物發(fā)光技術(shù)的應(yīng)用

RMDS 系統(tǒng)是食品工程中進(jìn)行食品質(zhì)量安全檢測(cè)的重要系統(tǒng)，其主要構(gòu)成包括ATP 發(fā)光反應(yīng)裝置、數(shù)據(jù)處理模塊、過(guò)濾膜以及熒光增強(qiáng)裝置等。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)化和籠統(tǒng)化的特點(diǎn)，運(yùn)行過(guò)程中ATP 生物發(fā)光技術(shù)是該系統(tǒng)完成食品檢測(cè)工作的重要基石。具體應(yīng)用上，待測(cè)樣品先經(jīng)過(guò)過(guò)濾膜，之后進(jìn)行一定時(shí)間的膜溫培養(yǎng)后在培養(yǎng)皿完成分離，之后對(duì)樣本進(jìn)行烘干后加入相應(yīng)的ATP 提取劑，再在已經(jīng)烘干的膜上噴灑熒光素酶。通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，技術(shù)人員可以發(fā)現(xiàn)微生物菌落產(chǎn)生的相應(yīng)光斑，并且借助熒光增強(qiáng)系統(tǒng)讓熒光的表現(xiàn)更加明顯，根據(jù)相應(yīng)熒光圖像來(lái)評(píng)估食品質(zhì)量。此外，借助系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理裝置可以對(duì)相關(guān)熒光圖像進(jìn)行處理存檔，直接獲取數(shù)據(jù)后對(duì)微生物數(shù)量作出計(jì)算[7]。

3.4 ATP 生物發(fā)光技術(shù)在食源性致病菌檢測(cè)中的應(yīng)用

食品工程中加強(qiáng)食源性致病菌檢測(cè)是維護(hù)食品安全的重要途徑，利用ATP 生物發(fā)光技術(shù)可以針對(duì)相應(yīng)的致病菌建立數(shù)學(xué)模型（如表1），對(duì)微生物數(shù)目作出定量報(bào)告，該技術(shù)應(yīng)用下一些細(xì)菌種類對(duì)整個(gè)檢測(cè)結(jié)果造成的影響有限，檢測(cè)具有穩(wěn)定性。通過(guò)該技術(shù)可以幫助相關(guān)人員準(zhǔn)確、快速地掌握食源性致病菌數(shù)目，對(duì)食品品質(zhì)安全有一定的保障作用。

表1 ATP 生物發(fā)光技術(shù)不同病菌濃度對(duì)應(yīng)熒光值數(shù)學(xué)模型

雖然該技術(shù)在食源性致病菌檢測(cè)上相較于以往平板計(jì)數(shù)法優(yōu)勢(shì)明顯，但也存在一些值得改進(jìn)的問(wèn)題。如檢測(cè)食品樣本本身性質(zhì)以及檢測(cè)流程容易影響技術(shù)效果，且檢測(cè)酶系統(tǒng)不夠穩(wěn)定等。因此，未來(lái)在食源性致病菌檢測(cè)上，需要對(duì)ATP 生物發(fā)光技術(shù)相應(yīng)產(chǎn)品進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)，滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)要求以得出真實(shí)檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)，整合以往及時(shí)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和多種類型菌種區(qū)別，建立一種系統(tǒng)性的能夠?qū)Σ煌再|(zhì)食品樣本進(jìn)行檢測(cè)的預(yù)處理方法，并對(duì)檢測(cè)操作程序作出規(guī)范，以切實(shí)完善該技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，得益于科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，食品工程中ATP 生物發(fā)光技術(shù)的應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新發(fā)展。目前，ATP 生物發(fā)光技術(shù)憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)以及與其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，為食品檢測(cè)效率提升和食品衛(wèi)生保障作出了重要貢獻(xiàn)，是食品流通和檢測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)有關(guān)微生物以及食品環(huán)境清潔情況作出科學(xué)評(píng)定的有效方法。隨著該技術(shù)的不斷成熟和持續(xù)發(fā)展，相信未來(lái)其在食品安全維護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域?qū)?huì)有更廣泛的應(yīng)用。