食品安全檢測(cè)中微生物檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

摘 要：在食品供應(yīng)鏈日益復(fù)雜的背景下，食品安全問題成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)，尤其是食源性疾病的預(yù)防與控制方面。微生物污染是食品安全領(lǐng)域中最普遍且最具挑戰(zhàn)性的問題之一，它不僅影響食品的質(zhì)量和消費(fèi)者的健康，還可能對(duì)食品生產(chǎn)企業(yè)和國家的經(jīng)濟(jì)造成重大損失。在這種背景下，快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)食品中的微生物污染成為確保食品安全的關(guān)鍵。本文深入探討了微生物檢測(cè)技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用，并提出通過技術(shù)進(jìn)步應(yīng)對(duì)食品安全檢測(cè)面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：食品安全；微生物污染；快速檢測(cè)

Application of Microbial Detection Technology in Food Safety Testing

FU Jianrui

（Weifang HR-HC Testing Technology Co.， Ltd.， Weifang 261000， China）

Abstract： In the context of increasingly complex food supply chains， food safety issues have become a major challenge in the field of public health， especially in the prevention and control of foodborne diseases. Microbial contamination is one of the most common and challenging issues in the field of food safety. It not only affects the quality of food and the health of consumers， but may also cause significant economic losses to food production enterprises and countries. In this context， rapid and accurate detection of microbial contamination in food has become the key to ensuring food safety. This article delves into the application of microbial detection technology in food safety testing and proposes to address existing challenges in food safety testing through technological progress.

Keywords： food safety; microbial contamination; quick detection

食品安全問題不僅關(guān)系到消費(fèi)者的健康和生命安全，也影響著食品生產(chǎn)企業(yè)的品牌形象以及國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。在食品安全問題中，由微生物引起的食品污染和食源性疾病是最常見也是最嚴(yán)重的問題之一。細(xì)菌、病毒、寄生蟲及霉菌等微生物可以在食品加工、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中進(jìn)入食品，導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)，甚至產(chǎn)生毒素，對(duì)消費(fèi)者健康造成威脅。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微生物檢測(cè)技術(shù)已成為食品安全控制中不可或缺的工具，能夠幫助檢測(cè)和識(shí)別食品中的有害微生物，評(píng)估食品的微生物污染水平，從而確保食品的安全性和衛(wèi)生質(zhì)量。傳統(tǒng)的微生物檢測(cè)方法主要依賴于培養(yǎng)技術(shù)，這些方法雖然有效，但通常耗時(shí)較長，靈敏度和特異性有限[1-2]。因此，快速、高效、準(zhǔn)確的微生物檢測(cè)技術(shù)的研究和應(yīng)用成為食品安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

1 食品中常見的微生物及影響

1.1 常見的食品微生物類型

食品中存在多種微生物，包括細(xì)菌、霉菌、酵母和病毒等。細(xì)菌在食品微生物中占據(jù)了極其重要的位置，它們既可以導(dǎo)致食品腐敗，又可以在發(fā)酵食品的生產(chǎn)中起到關(guān)鍵作用[3]。例如，乳酸菌在酸奶和發(fā)酵乳制品的生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用，而沙門氏菌和大腸桿菌等則可能導(dǎo)致食物中毒；霉菌和酵母廣泛存在于食品中，主要影響食品的保質(zhì)期和安全性；霉菌能在食品表面形成菌落，產(chǎn)生可能對(duì)人體健康有負(fù)面影響的毒素，如黃曲霉毒素；酵母在某些發(fā)酵食品的生產(chǎn)中發(fā)揮作用，如面包和啤酒的制造；病毒通過污染食品危害人體健康，如諾如病毒是引發(fā)食源性疾病的重要因素。

1.2 微生物對(duì)食品的影響

微生物對(duì)食品的影響是雙面的，既有利也有弊。①某些微生物在食品制造過程中扮演著積極的角色。在發(fā)酵食品的生產(chǎn)中，如面包、酒、酸奶等，微生物通過其生命活動(dòng)促進(jìn)食品風(fēng)味的形成和營養(yǎng)價(jià)值的提升。例如，酵母在面包制作過程中產(chǎn)生的二氧化碳使得面團(tuán)膨脹，而乳酸菌在酸奶生產(chǎn)中通過發(fā)酵乳糖產(chǎn)生乳酸，賦予酸奶特有的酸味和濃郁的風(fēng)味。②微生物也是威脅食品安全的因素之一。在不適宜的條件下，有害微生物如細(xì)菌和霉菌可以在食品中迅速繁殖，引起食品腐敗變質(zhì)，產(chǎn)生不良的氣味、味道和外觀變化，降低食品的感官品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值。更嚴(yán)重的是，一些微生物能夠產(chǎn)生毒素，如肉毒桿菌和黃曲霉菌所產(chǎn)生的毒素，這些毒素對(duì)人體有害，即使在微生物被殺死后，毒素依然存在，可能導(dǎo)致食源性中毒甚至死亡[4-5]。

食品中微生物的影響不僅取決于它們的種類，還受到食品存儲(chǔ)和處理?xiàng)l件的影響。因此，食品生產(chǎn)和加工過程中的微生物控制是食品安全管理中的核心環(huán)節(jié)。通過采取科學(xué)的加工方法和儲(chǔ)存條件，如低溫儲(chǔ)存、熱處理、干燥以及使用防腐劑等手段，可以有效控制或消滅有害微生物，保護(hù)食品不被污染，從而確保食品對(duì)消費(fèi)者的安全和健康。

2 食品安全檢測(cè)中的微生物檢測(cè)技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)的微生物檢測(cè)技術(shù)

在食品安全檢測(cè)中，傳統(tǒng)的微生物檢測(cè)技術(shù)仍然占有重要地位，其中培養(yǎng)法和顯微鏡觀察是兩種基本且廣泛應(yīng)用的方法。

2.1.1 培養(yǎng)法

培養(yǎng)法通過將食品樣品中的微生物引入適合其生長的營養(yǎng)培養(yǎng)基中，然后在適宜的環(huán)境條件下（如溫度、濕度等）培養(yǎng)一定時(shí)間，使微生物繁殖至可見的菌落。通過計(jì)數(shù)菌落數(shù)量，可以評(píng)估食品樣品中微生物的含量。此外，根據(jù)不同微生物對(duì)特定營養(yǎng)培養(yǎng)基的生長反應(yīng)，可以進(jìn)一步鑒定出食品中存在的特定微生物種類。培養(yǎng)法因其簡便、成本低廉而被廣泛使用，尤其適合于對(duì)食品微生物總量的檢測(cè)和特定有害微生物的鑒定。然而，這種方法通常需要較長的培養(yǎng)時(shí)間（通常幾天到一周），并且對(duì)一些生長條件特殊或難以培養(yǎng)的微生物檢測(cè)存在局限性。

2.1.2 顯微鏡觀察

顯微鏡觀察通過直接在顯微鏡下觀察食品樣品制作的涂片識(shí)別和計(jì)數(shù)微生物。這種方法可以提供微生物的形態(tài)學(xué)信息，對(duì)于快速檢測(cè)食品中是否存在微生物污染以及初步判斷微生物的類型非常有用。顯微鏡觀察可以使用不同的染色技術(shù)，如革蘭氏染色、孢子染色等，增加特定類型微生物的可見性，從而輔助微生物的識(shí)別和分類。盡管顯微鏡觀察對(duì)于快速檢測(cè)和初步識(shí)別微生物具有一定的價(jià)值，但通常需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員進(jìn)行操作，并且難以對(duì)微生物的數(shù)量進(jìn)行精確計(jì)數(shù)，對(duì)于一些形態(tài)相似的微生物種類也難以準(zhǔn)確鑒定。

2.2 現(xiàn)代微生物檢測(cè)技術(shù)

2.2.1 分子生物學(xué)技術(shù)

現(xiàn)代微生物檢測(cè)技術(shù)中，分子生物學(xué)技術(shù)因其高靈敏度和高特異性，在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。分子生物學(xué)技術(shù)主要依賴于檢測(cè)食品樣本中微生物的遺傳物質(zhì)，如DNA或RNA，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物的快速、準(zhǔn)確識(shí)別和定量。

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）是分子生物學(xué)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的方法。PCR技術(shù)的核心在于使用特定的引物（短單鏈DNA片段），與目標(biāo)微生物的特定DNA序列完美匹配。檢測(cè)過程開始時(shí)，需要提取目標(biāo)微生物DNA，然后將提取的DNA作為模板加入PCR反應(yīng)混合物中。PCR反應(yīng)通常經(jīng)過3個(gè)主要的溫度循環(huán)階段：變性、退火和延伸。在變性階段，混合物被加熱至94～

98 ℃，高溫使雙鏈DNA解鏈成為兩條單鏈。在退火階段，溫度降至50～65 ℃，使得引物能夠與其互補(bǔ)的DNA模板特異性結(jié)合。在延伸階段，溫度調(diào)至72 ℃，DNA聚合酶開始沿著模板DNA合成新的DNA鏈。溫度循環(huán)反復(fù)進(jìn)行30～40次，每經(jīng)過一次循環(huán)，目標(biāo)DNA序列的數(shù)量理論上翻倍，通過這種方式，極少量的遺傳物質(zhì)可以在幾小時(shí)內(nèi)被大量復(fù)制。PCR技術(shù)的高度特異性來源于引物的設(shè)計(jì)，能確保僅擴(kuò)增目標(biāo)DNA序列，這使得PCR技術(shù)不僅可以用來檢測(cè)食品中是否存在特定的有害微生物，還能夠通過量化PCR（qPCR）技術(shù)對(duì)微生物的數(shù)量進(jìn)行精確定量分析。qPCR通過在PCR反應(yīng)中加入熒光標(biāo)記物質(zhì)，使得在每個(gè)擴(kuò)增周期中熒光信號(hào)的增加與DNA的數(shù)量成正比，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)

定量。

實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)通過在PCR反應(yīng)過程中加入熒光標(biāo)記，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)DNA擴(kuò)增的過程，不僅能夠識(shí)別微生物種類，還能準(zhǔn)確測(cè)定微生物的數(shù)量。除了PCR技術(shù)，核酸雜交技術(shù)也是分子生物學(xué)中重要的檢測(cè)手段。核酸雜交技術(shù)利用互補(bǔ)的核酸片段與目標(biāo)微生物的遺傳物質(zhì)特異性結(jié)合，通過標(biāo)記的探針發(fā)出的信號(hào)來檢測(cè)微生物的存在。另外，基于序列的分析方法如次世代測(cè)序（Next-Generation Sequencing，NGS）技術(shù)，可以提供更加全面和深入的微生物群落分析，適用于復(fù)雜樣品中多種微生物的同時(shí)檢測(cè)和鑒定。

分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用極大地提升了食品微生物檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性，能夠在短時(shí)間內(nèi)識(shí)別和定量食品樣本中的微生物，尤其是對(duì)于那些難以培養(yǎng)或生長緩慢的微生物。這些技術(shù)靈敏度高，即使在極低的微生物含量下也能進(jìn)行檢測(cè)，能有效預(yù)防食源性疾病的發(fā)生。

2.2.2 免疫學(xué)技術(shù)

免疫學(xué)技術(shù)利用抗原和抗體之間的特異性結(jié)合反應(yīng)來識(shí)別和定量食品中的微生物。免疫學(xué)技術(shù)的核心在于高度特異的抗體能夠識(shí)別并結(jié)合到特定的微生物抗原上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)微生物的檢測(cè)。酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）、免疫層析技術(shù)以及免疫磁珠技術(shù)是其中的3種代表性方法。

（1）酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)技術(shù)。ELISA依賴于高度特異性的抗體與酶的結(jié)合能力定量檢測(cè)食品中的特定微生物或其代謝物。檢測(cè)過程中，抗體被固定在固相載體上，用于捕獲樣品中的目標(biāo)抗原。隨后與酶標(biāo)記的第二抗體結(jié)合，通過添加底物引發(fā)顏色變化，該變化的強(qiáng)度與樣品中目標(biāo)抗原的含量成正比。ELISA具有高度的特異性和靈敏度，已成為食品安全檢測(cè)中用于快速篩查和定量分析微生物含量的有效工具。

（2）免疫層析技術(shù)。免疫層析技術(shù)常用于制作快速檢測(cè)試紙，是一種基于抗體與抗原特異性結(jié)合的快速診斷方法。當(dāng)樣品液滴加到試紙上，樣品中的抗原與試紙上預(yù)先固定的抗體結(jié)合，隨著毛細(xì)作用使混合物遷移，進(jìn)而與標(biāo)記有可視化信號(hào)（如金顆粒）的二抗結(jié)合，形成顏色變化或條帶。該技術(shù)操作的簡便性和快速性使其特別適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，如食品安全現(xiàn)場(chǎng)快速篩查和初步檢測(cè)。

（3）免疫磁珠技術(shù)。免疫磁珠技術(shù)結(jié)合了免疫學(xué)原理和磁性納米技術(shù)，通過磁珠表面修飾的特異性抗體捕獲樣品中的目標(biāo)微生物。捕獲后，利用磁場(chǎng)簡單地將磁性珠子及其結(jié)合的微生物從樣品中分離出來，便于后續(xù)定量分析或進(jìn)一步微生物培養(yǎng)和鑒定。免疫磁珠法提高了從復(fù)雜樣品中快速富集目標(biāo)微生物的能力，顯著提升了檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性，尤其適用于那些低濃度微生物的檢測(cè)和需要高靈敏度檢測(cè)的場(chǎng)合。

免疫學(xué)技術(shù)由于其高特異性和靈敏度，在食品安全檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用，特別是在快速檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方面顯示出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過技術(shù)創(chuàng)新和方法優(yōu)化，免疫學(xué)技術(shù)在提高食品安全監(jiān)測(cè)效率和精度方面的應(yīng)用前景廣闊。

2.2.3 生物傳感器技術(shù)

生物傳感器技術(shù)融合了生物學(xué)、化學(xué)和微電子技術(shù)，提供了快速、靈敏且經(jīng)濟(jì)有效的檢測(cè)手段。生物傳感器能夠?qū)⑸镒R(shí)別事件轉(zhuǎn)換為易于量化的電信號(hào)的分析設(shè)備，其工作原理基于特異性生物識(shí)別元件（如酶、抗體、微生物細(xì)胞等）與目標(biāo)分析物（此處為食品中的微生物或其代謝產(chǎn)物）的相互作用。當(dāng)目標(biāo)微生物或其代謝產(chǎn)物與生物識(shí)別元件發(fā)生特異性結(jié)合時(shí)，會(huì)引起傳感器的物理或化學(xué)變化，通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而被檢測(cè)和量化。

生物傳感器的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于其快速響應(yīng)和高度特異性，能夠在幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi)完成對(duì)食品樣本中特定微生物或毒素的檢測(cè)，這對(duì)于食品安全監(jiān)管和及時(shí)應(yīng)對(duì)食源性疾病暴發(fā)具有重要意義。生物傳感器的設(shè)計(jì)越來越向著便攜化、小型化發(fā)展，使得現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)成為可能，為食品安全檢測(cè)提供了更多靈活性和便利性。在食品安全檢測(cè)中應(yīng)用的生物傳感器技術(shù)包括基于酶的傳感器、抗體基傳感器（免疫傳感器）和基于細(xì)胞的傳感器等。其中，抗體基傳感器因其對(duì)特定微生物或毒素具有高度特異性的識(shí)別能力而被廣泛應(yīng)用。通過工程化改造，傳感器還能夠增強(qiáng)其對(duì)低濃度目標(biāo)物的檢測(cè)能力，進(jìn)一步提高檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

隨著人們對(duì)食品安全關(guān)注度的日益提高，微生物檢測(cè)技術(shù)在保障食品質(zhì)量和安全中的作用變得尤為重要。從傳統(tǒng)的培養(yǎng)法和顯微鏡觀察到現(xiàn)代的分子生物學(xué)技術(shù)、免疫學(xué)技術(shù)以及生物傳感器技術(shù)，微生物檢測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。盡管現(xiàn)有的微生物檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)能夠滿足大部分食品安全檢測(cè)的需求，但仍面臨著諸如提高檢測(cè)靈敏度、降低成本、簡化操作流程等挑戰(zhàn)。隨著生物技術(shù)、納米技術(shù)、信息技術(shù)等的進(jìn)一步發(fā)展，新的檢測(cè)技術(shù)和方法將不斷涌現(xiàn)，這些技術(shù)預(yù)計(jì)更加快速、靈敏、便捷和經(jīng)濟(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)食品中微生物污染的更早預(yù)警和更有效控制。

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作者簡介：付建瑞（1989—），男，山東招遠(yuǎn)人，本科，工程師。研究方向：檢驗(yàn)檢測(cè)及質(zhì)量管理。