新技術(shù)在食品微生物檢驗檢測中的應(yīng)用分析

黃璇瑩 羅錦霞 李維嘉 黃啟紅 林欽恒 伍玲燕

摘 要：食品微生物污染已成為食品安全和公眾健康領(lǐng)域的一個主要問題，微生物在食品中的存在可能導(dǎo)致食源性疾病的發(fā)生，給人們的健康帶來潛在威脅。為了保障食品安全，采用快速、準(zhǔn)確且有效的食品微生物檢驗技術(shù)進(jìn)行檢驗成為預(yù)防和控制食源性疾病的必要環(huán)節(jié)，可以防止食品變質(zhì)和延長保質(zhì)期、保持食品的口感和營養(yǎng)價值、避免食品受到污染?；诖耍疚目偨Y(jié)了食品微生物檢驗的必要性，論述了食品微生物檢驗的主要內(nèi)容，分析了新技術(shù)在食品微生物檢驗檢測中的應(yīng)用，以期為有關(guān)單位提供一定的參考，提高食品微生物檢驗檢測成效，保障人們的飲食健康。

關(guān)鍵詞：食品微生物；食品安全；檢測技術(shù)

Abstract： Microbial contamination in food has become a major issue in the fields of food safety and public health. The presence of microorganisms in food may lead to the occurrence of foodborne diseases， posing a potential threat to peoples health. In order to ensure food safety， the use of fast， accurate， and effective food microbiological testing techniques has become a necessary link in the prevention and control of foodborne diseases. It can prevent food spoilage， extend shelf life， maintain food taste and nutritional value， and avoid food contamination. Based on this， this article summarizes the necessity of food microbiological testing， discusses the main content of food microbiological testing， analyzes the application of new technologies in food microbiological testing， in order to provide certain reference for relevant units， improve the efficiency of food microbiological testing， and ensure peoples dietary health.

Keywords： food microorganism; food safety; detection technique

食品微生物檢驗的主要目的是檢測食品中的微生物污染，包括致病菌、腐敗菌和食品質(zhì)量指標(biāo)微生物等。通過檢驗，可以及早發(fā)現(xiàn)潛在的食源性病原體和微生物污染，防止發(fā)生食品中毒事件[1]。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用為食品微生物檢驗檢測帶來了許多新的可能性，這些新技術(shù)的出現(xiàn)為食品行業(yè)提供了更高水平的質(zhì)量保證，有助于保障食品安全，減少食源性疾病的發(fā)生。

1 食品微生物檢驗的必要性

1.1 防止食品變質(zhì)和延長保質(zhì)期

微生物的生長和繁殖是導(dǎo)致食品變質(zhì)的主要原因之一，某些微生物，如霉菌和酵母，會破壞食品的組織結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生異味，甚至產(chǎn)生有害的毒素。通過食品微生物檢驗，可以檢測到這些微生物的污染情況，從而及時采取措施防止食品變質(zhì)，延長食品的保質(zhì)期。

1.2 保持食品的口感和營養(yǎng)價值

微生物的生長和代謝可能會對食品的口感和營養(yǎng)價值產(chǎn)生嚴(yán)重影響。例如，某些微生物在食品中產(chǎn)酶，分解食品的蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，導(dǎo)致食品變質(zhì)、腐敗和營養(yǎng)損失。另外，有些微生物也可以產(chǎn)生氣體和酸，導(dǎo)致食品發(fā)酵或變酸，從而導(dǎo)致食品口感變差，出現(xiàn)異味或異色。通過食品微生物檢驗，可以及時檢測食品中的微生物數(shù)量和種類，從而控制微生物的生長和代謝過程，保持食品的新鮮口感和營養(yǎng)價值。

1.3 避免食品受到污染

食品微生物檢驗可為發(fā)現(xiàn)食品污染的來源提供幫助，從而避免同類污染的再次發(fā)生。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)食品中的某種微生物數(shù)量超標(biāo)時，可以追溯其來源，可能是生產(chǎn)過程中的某個環(huán)節(jié)、儲存過程或原材料出現(xiàn)問題，通過對這些環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，可避免食品的再次污染。

2 食品微生物檢驗的主要內(nèi)容

2.1 指標(biāo)菌檢驗

在食品微生物檢驗中，特定的指標(biāo)菌被用來評估食品的整體微生物狀態(tài)和安全性。例如，總菌落計數(shù)可反映食品在生產(chǎn)、處理、包裝和儲存過程中的整體微生物污染情況；霉菌和酵母菌的計數(shù)可用來評估食品的新鮮度以及食品包裝和儲存是否得當(dāng)；大腸菌群數(shù)可反映食品在生產(chǎn)、處理或儲存過程中被糞便污染的程度[2]。如果指標(biāo)性菌種的數(shù)量超出了規(guī)定的范圍，意味著在食品處理和儲存的過程中存在衛(wèi)生問題，需進(jìn)行深入的調(diào)查和處理。

2.2 致病菌

沙門氏菌、志賀氏菌、李斯特菌和金黃色葡萄球菌等致病菌能引發(fā)食源性疾病，對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[3]。這些致病菌可能來源于原材料的污染，或在食品處理、儲存過程中的交叉污染。通過檢測致病菌，可以發(fā)現(xiàn)食品安全問題，及時進(jìn)行處理，預(yù)防食源性疾病的發(fā)生。

3 新技術(shù)在食品微生物檢驗檢測中的應(yīng)用

3.1 生物化學(xué)技術(shù)

3.1.1 生物傳感器技術(shù)

生物傳感器技術(shù)是一種將生物分子（如酶、抗體等）與電子傳感器元件結(jié)合，以檢測特定物質(zhì)存在的技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵在于生物識別元件的選擇和設(shè)計，可選擇不同的生物分子檢測不同的目標(biāo)物質(zhì)。在食品微生物檢驗中，生物傳感器具有廣泛的應(yīng)用。例如，生物傳感器通過識別和檢測微生物的特異性生物標(biāo)記物（如細(xì)胞壁成分、代謝物、毒素等），可以快速準(zhǔn)確地檢測出微生物的存在。

生物傳感器的主要優(yōu)點是靈敏度高、檢測速度快，而且可以進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測。通過設(shè)計不同的生物識別元件，生物傳感器可以針對性地檢測各種微生物，而且由于生物傳感器的檢測過程通常是實時的，可以即時監(jiān)測微生物的生長狀態(tài)和活動，對于食品安全監(jiān)控具有重要意義。但是，目前生物識別元件的穩(wěn)定性和再生能力是制約其應(yīng)用的主要問題，而且對于復(fù)雜的食品樣品，生物傳感器可能受到其他成分的干擾，導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差。

3.1.2 ATP生物發(fā)光技術(shù)

腺苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）是所有生物細(xì)胞進(jìn)行能量代謝的重要物質(zhì)，而ATP生物發(fā)光技術(shù)是基于生物化學(xué)反應(yīng)原理的一種快速微生物檢測方法，主要是通過測量食品樣品中總細(xì)胞ATP含量評估食品中微生物的總活體數(shù)量。在ATP生物發(fā)光技術(shù)中，ATP通過火山藻酮酶的催化作用與火山藻素反應(yīng)生成熒光，熒光的強(qiáng)度與ATP的數(shù)量呈正比，通過測量熒光強(qiáng)度，可以快速準(zhǔn)確地估計出食品樣品中微生物的活體數(shù)量。

ATP生物發(fā)光技術(shù)的優(yōu)點是檢測速度快，通常只需要幾分鐘到幾十分鐘，比傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)法快。該方法靈敏度高，可以檢測到極低的微生物數(shù)量。但是，ATP生物發(fā)光技術(shù)只能檢測活體微生物，對死亡或休眠狀態(tài)的微生物無法檢測，而且食品中的非微生物成分（如酵母、酶等）也可能含有ATP，可能會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。

3.2 光譜技術(shù)

3.2.1 近紅外光譜技術(shù)

近紅外光譜（Near Infrared，NIR）技術(shù)是一種利用近紅外光波段對物質(zhì)進(jìn)行光譜分析的技術(shù)，主要反映分子振動和轉(zhuǎn)動的光譜信息，可用于分析物質(zhì)的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特性。在食品微生物檢測中，近紅外光譜技術(shù)主要用于快速、無損檢測食品中的微生物污染情況。近紅外光譜技術(shù)能提供食品樣品全面和連續(xù)的光譜信息，可以更全面和準(zhǔn)確地評估食品的微生物污染情況。

近紅外光譜技術(shù)通常只需要幾分鐘就可以完成分析，無需對樣品進(jìn)行復(fù)雜的前處理，操作簡單方便，不會對食品樣品造成損害，適合大批量樣品的檢測。但是，目前對于復(fù)雜的食品樣品，近紅外光譜有時會受到其他成分的影響，導(dǎo)致檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確。

3.2.2 高光譜圖像技術(shù)

高光譜圖像技術(shù)也被稱為高光譜成像或高光譜掃描技術(shù)，是一種先進(jìn)的光譜技術(shù)，能夠同時獲取物體在大量連續(xù)光譜波段的反射、吸收或發(fā)射信息，并將這些信息構(gòu)建為立體的高光譜數(shù)據(jù)立方體。與近紅外光譜技術(shù)一樣，高光譜圖像技術(shù)具有無損檢測、檢測速度快等特點，但高光譜圖像技術(shù)可以提供豐富的光譜信息和空間分辨率，適用于區(qū)域性檢測和圖像分析；而近紅外光譜技術(shù)則側(cè)重于特定波段范圍內(nèi)的光譜特征分析，更適合于快速、非破壞性的物質(zhì)成分分析和質(zhì)量控制。

3.2.3 拉曼光譜技術(shù)

拉曼光譜技術(shù)是一種依賴于拉曼散射現(xiàn)象的分析手段，拉曼散射是光照射在物質(zhì)上時，除了發(fā)生彈性散射外，還會產(chǎn)生頻率與入射光不同的散射光，這種散射光包含了物質(zhì)分子振動、轉(zhuǎn)動等狀態(tài)的信息，進(jìn)而可以獲取樣品的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分信息。拉曼光譜技術(shù)被廣泛應(yīng)用于物質(zhì)的識別和定量分析。

在食品微生物檢驗檢測中，拉曼光譜技術(shù)具有以下優(yōu)勢。①精度高。拉曼光譜能夠非常精確地提供微生物的化學(xué)和結(jié)構(gòu)信息，因此能夠?qū)ξ⑸镞M(jìn)行精準(zhǔn)的識別和定量分析。②速度快且無損。拉曼光譜的檢測過程快速，通常只需幾分鐘，且為非接觸式無損檢測，不會改變樣品的性質(zhì)。③操作簡便。相較于傳統(tǒng)的微生物檢測方法，拉曼光譜技術(shù)無須復(fù)雜的樣品預(yù)處理過程，只需要將樣品置于檢測器下即可。但拉曼光譜技術(shù)也存在一些局限性，對于復(fù)雜的樣品，如含有多種微生物的食品，拉曼光譜可能會受到其他微生物或食品成分的干擾，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，拉曼光譜設(shè)備的成本相對較高，在一定程度上限制了其在食品微生物檢驗檢測中的應(yīng)用。

3.3 免疫學(xué)檢測技術(shù)

3.3.1 酶聯(lián)免疫吸附

酶聯(lián)免疫吸附（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）是一種利用抗原-抗體特異性結(jié)合和酶標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行定性和定量分析的實驗方法。該方法靈敏度高、特異性強(qiáng)，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和食品科學(xué)等領(lǐng)域。

在食品微生物檢驗檢測中，酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)有以下優(yōu)勢。①靈敏度高。ELISA技術(shù)可以檢測出極少量的微生物，對于尋找微量的微生物污染源非常有效。②特異性強(qiáng)。ELISA技術(shù)是基于抗原和抗體之間的特異性反應(yīng)進(jìn)行檢測，可以精確地識別并檢測特定種類的微生物。③適應(yīng)性廣。ELISA可應(yīng)用于各類食品樣品，包括固態(tài)、半固態(tài)和液態(tài)食品。但是，實施ELISA需要具有一定的實驗條件以及專業(yè)人員，增加了檢測成本，同時由于ELISA依賴于特定的抗原-抗體反應(yīng)，可能無法檢測到某些新出現(xiàn)或未知的微生物。

3.3.2 免疫磁性微球技術(shù)

免疫磁性微球（Immunomagnetic Beads，IMBs）技術(shù)是一種結(jié)合了免疫學(xué)和磁性材料學(xué)的技術(shù)，通過使用被抗體覆蓋的磁性微球（抗體是能夠特異性識別并結(jié)合到目標(biāo)微生物的蛋白質(zhì)）來捕獲和分離目標(biāo)微生物[4]。目前，該技術(shù)在食品微生物檢驗檢測中得到了廣泛應(yīng)用。

免疫磁性微球技術(shù)在食品微生物檢驗檢測中的優(yōu)勢如下。①效率高。磁性微球的磁性使得它們能夠在樣品中快速和有效地捕獲目標(biāo)微生物，大大提高了檢測的效率。②靈敏度高和特異性強(qiáng)。由于免疫磁性微球技術(shù)是基于抗原-抗體的特異性反應(yīng)，因此其具有很高的靈敏度和特異性。③靈活性和可擴(kuò)展性強(qiáng)?？筛鶕?jù)需要選擇不同的抗體覆蓋磁性微球，以檢測不同的目標(biāo)微生物。但免疫磁性微球技術(shù)需要復(fù)雜的步驟和高昂的成本，而且對于某些低濃度的微生物，磁性微球可能無法完全捕獲，從而影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.4 質(zhì)譜技術(shù)

質(zhì)譜技術(shù)是一種基于帶電離子質(zhì)量和電荷的檢測技術(shù)，可用來鑒定化合物的分子量和結(jié)構(gòu)，定量分析物質(zhì)的組成，在化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及食品科學(xué)等多個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

質(zhì)譜技術(shù)的優(yōu)點如下。①精準(zhǔn)鑒定。質(zhì)譜技術(shù)可以精準(zhǔn)地鑒定出微生物的種類，因為每種微生物都有自己特有的蛋白質(zhì)譜，可以看作是其“指紋”，因此質(zhì)譜技術(shù)在微生物鑒定方面有很高的精確度。②定量分析。質(zhì)譜技術(shù)不僅能鑒定出微生物種類，還可以進(jìn)行定量分析，幫助判斷微生物的數(shù)量是否超標(biāo)。③高通量。質(zhì)譜技術(shù)可以同時分析大量的樣品，大大提高了檢測的效率。④無須培養(yǎng)。傳統(tǒng)的微生物檢測方法通常需要對微生物進(jìn)行培養(yǎng)，而質(zhì)譜技術(shù)無須這一步驟，大幅縮短了檢測時間。雖然質(zhì)譜技術(shù)可以精準(zhǔn)鑒定和定量微生物，但在處理復(fù)雜樣品時，操作煩瑣。

3.5 分子生物學(xué)技術(shù)

3.5.1 PCR技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種分子生物學(xué)技術(shù)，用于復(fù)制特定的DNA序列，使其數(shù)量大大增加。在食品微生物檢驗檢測中，PCR被用于檢測和識別特定的微生物物種[5]。通過設(shè)計針對特定微生物DNA序列的引物，可以精確地檢測到微生物是否存在。PCR的優(yōu)點是靈敏度高和特異性強(qiáng)，缺點是對實驗室設(shè)備和操作人員的專業(yè)要求較高。

3.5.2 環(huán)介導(dǎo)等溫擴(kuò)增技術(shù)

環(huán)介導(dǎo)等溫擴(kuò)增（Loop-Mediated Isothermal Amplification，LAMP）是一種核酸擴(kuò)增技術(shù)，只需要在一種恒定的溫度條件下就可以進(jìn)行DNA擴(kuò)增，無須經(jīng)過PCR中的溫度變化步驟，因此LAMP比PCR更適合于田間使用或資源有限的環(huán)境。LAMP的優(yōu)點是可以快速、簡單和低成本地進(jìn)行DNA擴(kuò)增，對于模板DNA的質(zhì)量和純度的要求比PCR低。LAMP的缺點是其產(chǎn)物的大小和數(shù)量難以控制，因此難以用于定量分析。

3.5.3 核酸探針技術(shù)

核酸探針技術(shù)是一種標(biāo)記過的短片段核酸，可通過互補(bǔ)配對的方式特異性地結(jié)合到目標(biāo)DNA或RNA序列。在食品微生物檢驗檢測中，核酸探針常用于特定微生物的檢測和鑒定。與PCR和LAMP相比，核酸探針的優(yōu)點是操作簡單、靈敏度高，能夠在復(fù)雜的樣品中檢測出目標(biāo)微生物。但核酸探針技術(shù)需專門設(shè)計和制備探針，且對樣品處理程度、實驗條件、人員專業(yè)性的要求較高。

4 結(jié)語

新技術(shù)的應(yīng)用極大提高了食品微生物檢驗檢測的效率和準(zhǔn)確性，包括提高樣品處理的速度、增強(qiáng)檢測靈敏度和特異性及提供更全面的微生物種類信息等。雖然目前這些技術(shù)還存在一定的局限性，但在未來隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，這些技術(shù)將被不斷優(yōu)化，從而更好地滿足食品微生物檢驗檢測的需要。

參考文獻(xiàn)

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