食品中微生物污染的快速檢測方法研究

摘 要：本文深入分析了食品中微生物污染的快速檢測方法，探討了快速檢測方法在提高檢測效率、減少誤差、保障食品安全及規(guī)范食品生產(chǎn)等方面的作用，并詳細闡述了免疫學、分子生物學、光譜分析以及生物傳感器等技術(shù)的原理、優(yōu)勢與局限性，旨在為食品中微生物快速檢測方法的發(fā)展提供理論參考。

關鍵詞：微生物污染；酶聯(lián)免疫吸附測定；聚合酶鏈式反應；生物傳感器；食品安全

Research on Rapid Detection Methods for Microbial Contamination in Food

YAO Chuanfeng

（Guangxi Zhuang Autonomous Region New Materials Technology Engineering Institute， Nanning 530000， China）

Abstract： This article deeply analyzes the rapid detection methods for microbial contamination in food， explores the role of rapid detection methods in improving detection efficiency， reducing errors， ensuring food safety， and standardizing food production， and elaborates on the principles， advantages， and limitations of immunology， molecular biology， spectral analysis， and biosensors. Intended to provide theoretical reference for the development of rapid detection methods for microorganisms in food.

Keywords： microbial contamination; enzyme-linked immunosorbent assay; polymerase chain reaction; biosensor; food safety

隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展和全球化貿(mào)易的日益頻繁，食品的生產(chǎn)、加工、儲存與運輸鏈條愈發(fā)復雜，食品微生物污染問題也日益突出。微生物污染不僅會導致食品變質(zhì)、營養(yǎng)價值降低，更嚴重的是可能引發(fā)食源性疾病，對公眾健康構(gòu)成巨大威脅。傳統(tǒng)的微生物檢測手段已難以滿足食品產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求，其較長的檢測周期和復雜的操作流程已成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸。鑒于此，深入探究食品中微生物污染的快速檢測方法不僅能滿足當下食品安全保障的迫切需求，還將推動食品行業(yè)邁向新的發(fā)展階段。

1 快速檢測方法在食品微生物污染檢測中的作用

1.1 提高檢測效率，滿足快速檢測需求

在食品生產(chǎn)與流通環(huán)節(jié)，從原材料采購到成品上架，各階段緊密銜接，對微生物檢測的時效性要求極高。傳統(tǒng)培養(yǎng)檢測法需耗費數(shù)日來培養(yǎng)微生物，無法及時反映產(chǎn)品微生物狀況，易造成產(chǎn)品積壓待檢，延誤上市時機[1]。相比之下，快速檢測方法如聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術(shù)，可在數(shù)小時內(nèi)完成檢測，直接針對微生物核酸進行分析，從而快速得出精準結(jié)果，滿足食品行業(yè)高速周轉(zhuǎn)的需求，保障食品快速、安全地進入市場。

1.2 減少人為誤差，提升檢測準確性

在樣本處理過程中，人工研磨和稀釋操作易導致樣本不均勻；試劑添加量依靠個人經(jīng)驗與操作熟練度，易產(chǎn)生偏差；讀數(shù)判斷受主觀因素如視覺疲勞、判斷標準差異影響。這些人為誤差會嚴重影響檢測結(jié)果的準確性。而快速檢測方法憑借自動化儀器與標準化流程，能夠精準控制樣本處理、試劑添加量及檢測條件，減少人為干預環(huán)節(jié)，降低誤差發(fā)生概率，提供更加穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)，為食品安全精準評估奠定堅實基礎[2]。

1.3 保障食品安全，快速應對食品安全突發(fā)事件

近年來，多起食品安全突發(fā)事件引發(fā)社會廣泛關注。例如，在某大型肉制品加工企業(yè)發(fā)生的污染事件中，由于最初采用傳統(tǒng)檢測方法，檢測周期較長，導致問題產(chǎn)品在市場上持續(xù)流通，污染范圍不斷擴大，對公眾健康構(gòu)成了嚴重威脅。相比之下，快速檢測方法能夠在事件暴發(fā)初期迅速發(fā)揮作用，利用先進的生物傳感器技術(shù)，可以在短時間內(nèi)對大量的食品樣本進行高效篩查，快速鎖定可能存在污染的食品批次。通過對檢測結(jié)果的分析，能夠及時追溯到污染源，如生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的某一特定加工設備或原材料供應商，從而迅速采取有效措施，阻斷問題食品的繼續(xù)流通，防止污染范圍的進一步擴大。

1.4 規(guī)范食品生產(chǎn)，促進食品行業(yè)發(fā)展

食品企業(yè)的生存與發(fā)展依賴有效的生產(chǎn)質(zhì)量控制，而快速檢測方法能夠為其提供有力支持。例如，通過采用實時熒光定量PCR技術(shù)，能在生產(chǎn)線上實時監(jiān)測微生物污染狀況。企業(yè)依據(jù)這些實時數(shù)據(jù)，能夠精準調(diào)控殺菌溫度與時長，及時調(diào)整衛(wèi)生標準，并強化生產(chǎn)環(huán)境與設備的清潔消毒工作，從而確保產(chǎn)品質(zhì)量符合標準。這不僅有助于推動企業(yè)管理規(guī)范化、精細化，還能提升行業(yè)整體質(zhì)量水平。

2 食品中微生物污染的主要快速檢測方法

2.1 免疫學檢測方法

免疫學檢測方法憑借抗原與抗體間的特異性免疫反應來精準識別食品中的微生物，具有高度的特異性和靈敏性，在食品微生物污染快速檢測中發(fā)揮著重要作用。酶聯(lián)免疫吸附試驗（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）是其中廣泛應用的技術(shù)之一，其原理是將已知抗體或抗原吸附于固相載體表面，加入待檢樣品后，抗原與抗體特異性結(jié)合，再通過酶標記的二抗與結(jié)合物反應，經(jīng)底物顯色后用酶標儀測定吸光度值，從而確定樣品中微生物的存在及含量。例如，在檢測乳制品中的金黃色葡萄球菌時，ELISA能夠快速篩選大量樣本，具有較高的靈敏度和特異性，可有效防止受污染的乳制品進入消費市場[3]。免疫熒光技術(shù)則是利用熒光素標記抗體，使其與目標微生物結(jié)合后在熒光顯微鏡下呈現(xiàn)特定熒光，實現(xiàn)對微生物進行定性和定位檢測。該方法操作簡便、檢測速度快，適用于檢測食品中的沙門菌和單增李斯特菌等致病菌[4]。然而，免疫學檢測方法也存在一些局限性，如可能出現(xiàn)交叉反應導致假陽性結(jié)果，對檢測人員的技術(shù)要求較高等。

2.2 分子生物學檢測方法

分子生物學檢測方法以微生物的核酸為檢測對象，PCR是其核心技術(shù)之一。PCR通過在體外模擬體內(nèi)DNA復制過程，利用耐熱DNA聚合酶在特定引物的引導下，對目標微生物的核酸片段進行循環(huán)擴增，經(jīng)過多次循環(huán)后，目標核酸片段數(shù)量呈指數(shù)級增長，然后通過凝膠電泳或?qū)崟r熒光檢測等手段確定擴增產(chǎn)物的存在及其數(shù)量，從而實現(xiàn)對微生物的檢測[5-6]。該方法具有極高的靈敏度，能夠檢測到極微量的微生物核酸，對于食品中難以培養(yǎng)或生長緩慢的致病菌，如李斯特菌、彎曲桿菌等的檢測具有明顯優(yōu)勢。實時熒光定量PCR則進一步實現(xiàn)了對核酸的定量分析，能精確測定食品中微生物的污染程度，為食品安全評估提供更準確的數(shù)據(jù)支持[5-7]。然而，PCR技術(shù)對實驗環(huán)境和操作人員要求較高，容易受到污染而產(chǎn)生假陽性結(jié)果，且設備成本相對較高。但隨著技術(shù)的不斷改進和普及，PCR技術(shù)在食品微生物檢測領域的應用前景愈發(fā)廣闊，正朝著更加簡便、快速、準確和低成本的方向發(fā)展，為保障食品安全提供了有力的技術(shù)手段。

2.3 光譜快速檢測方法

光譜快速檢測方法基于微生物與光相互作用時產(chǎn)生的獨特光譜特征來實現(xiàn)對食品中微生物污染的檢測。近紅外光譜（Near-Infrared Spectroscopy，NIR）技術(shù)是其中應用較為廣泛的一種方法。當近紅外光照射食品樣品時，樣品中的微生物細胞及其內(nèi)含物會吸收、散射和反射特定波長的光，產(chǎn)生具有特征性的光譜信號[8]。通過采集這些光譜數(shù)據(jù)，并利用化學計量學方法建立光譜與微生物含量之間的數(shù)學模型，可以快速預測食品中的微生物污染情況。該方法具有快速、無損、可在線檢測等優(yōu)點，能夠在不破壞食品樣品完整性的前提下，對食品生產(chǎn)過程中的微生物污染進行實時監(jiān)測[9]。例如，在乳制品生產(chǎn)線上，利用近紅外光譜技術(shù)可以快速檢測牛奶中的微生物含量，及時發(fā)現(xiàn)潛在的污染問題，從而避免不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生。但近紅外光譜技術(shù)的檢測精度受樣品的物理性質(zhì)（如顆粒大小、均勻性等）和化學組成的影響較大，模型的建立需要大量的標準樣品數(shù)據(jù)和復雜的數(shù)據(jù)分析處理，且模型的通用性和穩(wěn)定性有待進一步提高。但隨著光譜技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)據(jù)分析算法的優(yōu)化，其在食品微生物檢測中的應用潛力將不斷被挖掘，有望成為未來食品工業(yè)自動化檢測的關鍵技術(shù)之一。

2.4 生物傳感器檢測方法

生物傳感器檢測方法是通過將生物識別元件與物理化學換能器有機結(jié)合而形成的先進檢測裝置。以電化學生物傳感器為例，其通常利用抗體、酶等生物分子作為識別元件，并將其固定在電極表面。當目標微生物與識別元件發(fā)生特異性結(jié)合時，會引起電極表面的電化學性質(zhì)發(fā)生變化，如電流、電位或阻抗的改變，這些變化可被電化學工作站檢測并轉(zhuǎn)化為電信號，從而實現(xiàn)對食品中微生物的快速、靈敏檢測[10]。這種方法具有響應速度快、靈敏度高、操作簡便以及易于小型化和便攜化等優(yōu)點，能夠滿足食品生產(chǎn)現(xiàn)場、流通環(huán)節(jié)以及家庭等不同場景下對微生物快速檢測的需求。例如，在食品市場的現(xiàn)場檢測中，便攜式電化學生物傳感器可以快速檢測水果、蔬菜表面的致病微生物，保障消費者的食品安全。然而，當前生物傳感器的穩(wěn)定性和重復性還存在一些問題，特別是在生物識別元件的固定化技術(shù)、傳感器的抗干擾能力以及使用壽命等方面仍有待進一步優(yōu)化和提高。隨著納米技術(shù)、生物技術(shù)和材料科學等多學科的交叉融合發(fā)展，生物傳感器檢測方法有望在食品微生物污染檢測領域取得更大突破，為食品安全提供更加便捷、高效、準確的檢測解決方案[11]。

2.5 微流控芯片檢測方法

微流控芯片檢測方法將多種分析功能集成在微小尺寸的芯片上，實現(xiàn)了對食品中微生物的快速、高效檢測。數(shù)字微流控PCR芯片通過在芯片上形成微小的液滴，每個液滴作為一個獨立的PCR反應單元，能夠同時對多個樣品進行高靈敏度檢測[12]。在檢測加工食品中的多種致病菌時，數(shù)字微流控PCR芯片可以在短時間內(nèi)完成大量樣本的檢測，大幅提高檢測效率和準確性[13]。此外，微流控芯片與免疫檢測相結(jié)合的免疫微流控芯片，能夠精確控制微通道，快速識別抗原抗體反應。例如，在檢測海鮮產(chǎn)品中的細菌污染時，免疫微流控芯片能夠快速分離并富集目標微生物，并通過免疫反應進行檢測，整個過程操作簡便、檢測速度快[14]。然而，目前微流控芯片檢測方法的芯片制造工藝復雜，成本較高，限制了其大規(guī)模應用。

3 結(jié)語

食品中微生物污染的快速檢測方法在保障食品安全、提高生產(chǎn)效率以及應對突發(fā)食品安全事件方面發(fā)揮著至關重要的作用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型檢測技術(shù)逐步應用于食品領域，展現(xiàn)出巨大的潛力和前景。未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和納米技術(shù)的進一步融合，快速檢測方法的靈敏度、準確性和操作便捷性將得到明顯提升。同時，檢測技術(shù)的成本也有望進一步降低，從而推動其在食品安全監(jiān)管中的廣泛應用。

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作者簡介：姚傳峰（1984—），男，廣西北海人，本科，工程師。研究方向：食品安全。