食品檢測中現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用研究

Research on the Application of Modern Biotechnology in Food Detection

JIA Zijian （Zhumadian Vocational and Technical College， Zhumadian 463ooo， China）

Abstract： With the rapid development of the social economy and the continuous improvement of people's living standards，the public's health awareness is increasing dayby day.Food safety issues have become the focus of public atention. Modern biotechnology，with itsunique advantages，has shown great appication potential and value in the field of food testing.This paper conducts research from multiple dimensions such as the characteristics，application advantages， main technical typesand practical applications of modern biotechnology，systematically expounds the actual application situations of different modern biotechnologies in food testing，and provides theoretical references and practical guidance for promoting the upgrading of food safety testing technology and ensuring food quality and safety.

Keywords： modern biotechnology; food testing; technology type

當(dāng)前，部分食品生產(chǎn)企業(yè)為延長產(chǎn)品保質(zhì)期與提高產(chǎn)量，會添加對人體有害的物質(zhì)，這些物質(zhì)一旦進(jìn)入人體，將對消費者健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)檢測方法耗時長、靈敏度不足、效率低下，難以滿足現(xiàn)代食品安全監(jiān)管要求?，F(xiàn)代生物技術(shù)作為一種前沿科技手段，以其快速、高效、精準(zhǔn)的特點，逐漸成為食品檢測領(lǐng)域的重要技術(shù)支撐，在促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展、保障消費者身體健康等方面發(fā)揮著重要作用。

1現(xiàn)代生物技術(shù)概述

1.1 現(xiàn)代生物技術(shù)的定義

現(xiàn)代生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物（或生物組織、細(xì)胞及其他組成部分）的特性和功能，設(shè)計、構(gòu)建具有預(yù)期性能的新物質(zhì)或新品系，以及與工程原理相結(jié)合，加工生產(chǎn)產(chǎn)品或提供服務(wù)的綜合性技術(shù)[]。這一定義明確了現(xiàn)代生物技術(shù)的本質(zhì)特征，即通過現(xiàn)代科學(xué)手段對生物活動進(jìn)行精準(zhǔn)干預(yù)與控制，從而實現(xiàn)特定目標(biāo)的系統(tǒng)性技術(shù)集成。

1.2 現(xiàn)代生物技術(shù)的特點

現(xiàn)代生物技術(shù)具備諸多顯著特點，這些特征使其在食品檢測領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。在精準(zhǔn)性方面，現(xiàn)代生物技術(shù)能夠在分子水平識別目標(biāo)成分，實現(xiàn)對有害物質(zhì)的精確定量分析；其高效性表現(xiàn)為檢測速度快、周期短，顯著縮短結(jié)果獲取時間；特異性強(qiáng)，能夠針對特定目標(biāo)物質(zhì)開展選擇性檢測，有效避免干擾因素影響；靈敏度高，能夠檢測出極微量的污染物質(zhì)，滿足嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)要求；操作簡便，便于技術(shù)推廣應(yīng)用，降低專業(yè)技術(shù)門檻。這些優(yōu)點共同構(gòu)成了現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測中的核心競爭力[1]

2現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1擴(kuò)大食品檢測覆蓋面

現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測領(lǐng)域的應(yīng)用，極大拓寬了檢測范圍與覆蓋面。傳統(tǒng)檢測方法往往局限于特定類型指標(biāo)檢測，而現(xiàn)代生物技術(shù)能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)對食品中各類有害物質(zhì)的全面檢測。通過建立多重檢測系統(tǒng)，一次操作即可同時分析多種指標(biāo)，包括農(nóng)藥殘留、重金屬污染、病原微生物和違禁添加劑等多類型危害因素。

2.2 提高食品檢測工作效率

現(xiàn)代生物技術(shù)作為食品檢測領(lǐng)域的新型技術(shù)手段，在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出極高的工作效率。相比傳統(tǒng)檢測方法，現(xiàn)代生物技術(shù)簡化了檢測操作流程，取樣至結(jié)果獲取時間顯著縮短。例如，生物芯片技術(shù)、生物傳感器技術(shù)等能夠?qū)崿F(xiàn)對食品中蛋白質(zhì)、病原微生物的快速檢測，檢測周期由傳統(tǒng)方法的數(shù)天縮短至數(shù)小時甚至數(shù)分鐘，大幅提升了檢測通量與工作效率[2。此外，現(xiàn)代生物技術(shù)檢測結(jié)果具備高度準(zhǔn)確性與客觀性，降低了人為誤差干擾，使食品安全監(jiān)管部門能夠更加迅速地作出科學(xué)判斷與決策。

3常見現(xiàn)代生物技術(shù)類型

3.1生物傳感器技術(shù)

生物傳感器技術(shù)集成了信號處理放大裝置與生物敏感元件，構(gòu)成了高效檢測系統(tǒng)。在食品檢測應(yīng)用中，生物傳感器通過化學(xué)或生物固定技術(shù)，將生物識別元件（如酶、抗體、核酸等）固定在換能器表面，當(dāng)檢測物與生物敏感元件特異性結(jié)合時，會產(chǎn)生電信號、光信號或質(zhì)量信號等可測量變化，這些變化經(jīng)信號放大處理后輸出定量或定性結(jié)果。生物傳感器技術(shù)具備可重復(fù)應(yīng)用、特異性強(qiáng)、操作便捷等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于食品新鮮度評估、病原微生物檢測、食品添加劑分析等領(lǐng)域，為食品質(zhì)量安全監(jiān)管提供了高效、可靠的技術(shù)手段[]。

3.2聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PolymeraseChainReaction，PCR）技術(shù)作為分子生物學(xué)的重要手段，在食品檢測領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。該技術(shù)基于DNA堿基互補(bǔ)配對原理，通過特定溫度循環(huán)實現(xiàn)目標(biāo)DNA片段的大量復(fù)制與擴(kuò)增。PCR技術(shù)應(yīng)用流程分為變性、退火、延伸3個階段：變性階段（ 90～96^°C ）使DNA雙鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂溞问?；退火階段（ 60～65°C ）引物與單鏈DNA緊密結(jié)合形成局部雙鏈;延伸階段（ 70～ 75°C ）Taq酶催化合成與模板匹配的完整DNA鏈。PCR技術(shù)在食品檢測中主要用于微生物分析，能夠在極低濃度下檢測出食品中的病原菌、致病微生物以及轉(zhuǎn)基因成分等，特別適用于快速、高通量的食品安全篩查工作。

3.3電子舌與電子鼻技術(shù)

電子舌與電子鼻技術(shù)通過模擬人體味覺、嗅覺感知機(jī)制，實現(xiàn)對食品成分的精準(zhǔn)分析與識別。該技術(shù)利用類脂膜作為媒介，將食品氣味、味道信息轉(zhuǎn)化為可測量的物理信號，通過信號處理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)分析與判斷。在具體應(yīng)用中，電子舌技術(shù)主要通過味覺傳感器陣列檢測食品中水分含量、新鮮度、酸堿度等關(guān)鍵指標(biāo)；電子鼻技術(shù)則通過氣味傳感器捕捉食品揮發(fā)性成分，評估食品新鮮程度、腐敗狀況[3]。這兩種技術(shù)結(jié)合使用，能夠?qū)κ称菲焚|(zhì)進(jìn)行全面評價，為食品安全監(jiān)測提供客觀、準(zhǔn)確的技術(shù)支持。

3.4膠體金免疫層析技術(shù)

膠體金免疫層析技術(shù)作為新型免疫標(biāo)記技術(shù)，在食品快速檢測領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)突出。該技術(shù)利用氯金酸溶液（膠體金）作為標(biāo)記物，結(jié)合纖維層析材料實現(xiàn)免疫反應(yīng)的可視化檢測。在檢測過程中，樣品溶液在毛細(xì)作用下沿層析條移動，待檢測受體與樣本成分發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，形成可視化的聚集帶，通過觀察聚集情況判斷檢測結(jié)果。膠體金免疫層析技術(shù)操作簡便、結(jié)果直觀、檢測速度快，適用于食品中農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、真菌毒素等有害物質(zhì)的現(xiàn)場快速檢測，為食品安全實時監(jiān)管提供了重要技術(shù)支持。

3.5 生物芯片技術(shù)

生物芯片技術(shù)包括基因芯片與蛋白芯片兩大類型，均具備高通量、高精度的檢測特點?；蛐酒夹g(shù)通過在芯片表面固定大量已知序列的探針分子，利用熒光標(biāo)記技術(shù)對待檢測樣品中的DNA序列進(jìn)行分析，當(dāng)標(biāo)記的基因序列與探針發(fā)生互補(bǔ)配對時，會產(chǎn)生可檢測的特異性信號，從而實現(xiàn)對多種病原微生物的同時檢測。蛋白芯片則以蛋白質(zhì)為檢測對象，通過在載體表面（如實驗室生物膜、玻片等）固定特異性抗體或抗原，捕獲樣品中的目標(biāo)蛋白質(zhì)，并利用熒光、化學(xué)發(fā)光等方式顯示檢測結(jié)果。生物芯片技術(shù)實現(xiàn)了食品中多指標(biāo)、高通量的同步檢測，極大提升了檢測效率與精度。

3.6 DNA探針技術(shù)

DNA探針技術(shù)（核酸雜交技術(shù)）基于DNA堿基互補(bǔ)配對原理，能夠?qū)崿F(xiàn)對特定核酸序列的精準(zhǔn)識別。該技術(shù)通過同位素、生物素等標(biāo)記物對特定DNA或RNA片段進(jìn)行標(biāo)記，形成帶有標(biāo)記的DNA探針，當(dāng)探針與待檢測樣品中的互補(bǔ)序列結(jié)合時，可形成穩(wěn)定的雜交分子，通過檢測標(biāo)記信號確定目標(biāo)序列存在與否[3]。DNA探針技術(shù)敏感性高、特異性強(qiáng)、檢測精度高，適用于食品中轉(zhuǎn)基因成分、病原微生物基因組的檢測與鑒定，為食品安全風(fēng)險評估提供了分子水平的技術(shù)支持。

3.7免疫學(xué)技術(shù)

免疫學(xué)技術(shù)基于抗原-抗體特異性反應(yīng)原理，包括凝集反應(yīng)法、熒光抗體法、酶聯(lián)免疫吸附法等多種類型。凝集反應(yīng)法利用被檢測物質(zhì)中的電解質(zhì)環(huán)境，使抗原與抗體結(jié)合形成肉眼可見的凝集塊，通過觀察凝集情況判斷結(jié)果；熒光抗體法通過熒光物質(zhì)（如二氯三嗪基氨基熒光素、異硫氰酸熒光素）標(biāo)記抗體，利用熒光信號檢測抗原抗體復(fù)合物；酶聯(lián)免疫吸附法則利用酶標(biāo)記抗原或抗體，通過酶催化底物產(chǎn)生顯色反應(yīng)，根據(jù)顏色深淺判斷待檢物濃度[。免疫學(xué)技術(shù)操作相對簡便，檢測靈敏度高，已廣泛應(yīng)用于食品中添加劑、農(nóng)藥殘留、毒素等有害物質(zhì)檢測。

4現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用實踐

4.1農(nóng)藥殘留檢測

農(nóng)藥殘留問題長期以來一直是食品安全監(jiān)管的重點與難點。傳統(tǒng)檢測方法操作煩瑣、周期長，難以滿足大批量快速篩查需求，而現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用極大地改善了這一問題，提供了高效、靈敏的檢測方案。生物酶抑制技術(shù)作為常用檢測手段，利用有機(jī)磷、氨基甲酸酯類農(nóng)藥對膽堿酯酶活性的抑制作用，通過檢測酶活性變化確定農(nóng)藥殘留水平。新型納米材料修飾電極與固定化酶技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建了穩(wěn)定性強(qiáng)、響應(yīng)速度快的便攜式農(nóng)藥檢測裝置，現(xiàn)場檢測時間縮短至 10min 以內(nèi)，檢出限可達(dá) 0.01mg^?kg^-1 。此外，生物免疫技術(shù)在農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用同樣表現(xiàn)突出。單克隆抗體技術(shù)結(jié)合酶聯(lián)免疫法，已成功開發(fā)出針對百草枯、草甘麟等高毒農(nóng)藥的快速檢測試劑盒，操作簡便、特異性強(qiáng)，特別適合基層監(jiān)管部門使用?；诜肿佑≯E技術(shù)的新型生物識別系統(tǒng)，通過模擬抗體-抗原識別機(jī)制，合成了具有特定農(nóng)藥分子識別位點的聚合物材料，結(jié)合熒光或電化學(xué)信號輸出，實現(xiàn)了對多種農(nóng)藥的高選擇性檢測，克服了抗體不穩(wěn)定性難題。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用已使農(nóng)藥殘留檢測周期從傳統(tǒng)方法的3～7d縮短至數(shù)小時，檢測通量提升 5～10 倍，為食品安全監(jiān)管提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

4.2食品營養(yǎng)成分檢測

食品營養(yǎng)成分作為消費者購買決策的關(guān)鍵依據(jù)，其準(zhǔn)確檢測已成為食品質(zhì)量評價的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代生物技術(shù)為食品營養(yǎng)素分析提供了精確、快速的檢測方法，顯著提升了檢測效率與準(zhǔn)確性。在糖類成分檢測方面，葡萄糖氧化酶生物傳感器技術(shù)突破了傳統(tǒng)測定方法的局限，通過固定化酶電極實現(xiàn)了對單糖、雙糖含量的實時監(jiān)測，檢測靈敏度可達(dá) 0.1mg^.L^-1 ，特異性高且不受其他還原性物質(zhì)干擾[4]。生物酶聯(lián)比色分析法已廣泛應(yīng)用于食品中維生素檢測，利用特異性結(jié)合蛋白與熒光素標(biāo)記技術(shù)，實現(xiàn)了對維生素A、D、E等脂溶性維生素的超微量檢測，檢測限遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)高效液相色譜法。在蛋白質(zhì)成分檢測領(lǐng)域，免疫分析技術(shù)的應(yīng)用同樣表現(xiàn)出色。Westem印跡法結(jié)合特異性抗體，能夠精確鑒定復(fù)雜食品基質(zhì)中的特定蛋白質(zhì)組分；質(zhì)譜技術(shù)聯(lián)合蛋白質(zhì)組學(xué)分析方法，可同時對上百種蛋白質(zhì)進(jìn)行定性定量分析，為深入研究食品蛋白質(zhì)價值提供了科學(xué)依據(jù)。值得關(guān)注的是，新型生物標(biāo)志物技術(shù)在礦物質(zhì)檢測領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，通過特異性金屬結(jié)合蛋白作為識別元件，結(jié)合電化學(xué)傳感器，建立了對多種微量元素的同步檢測系統(tǒng)，檢測準(zhǔn)確度變異系數(shù)可控制在12% ，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)原子吸收法?，F(xiàn)代生物技術(shù)在食品營養(yǎng)成分檢測中的深入應(yīng)用，使食品標(biāo)簽信息更加科學(xué)準(zhǔn)確，為消費者提供了可靠的營養(yǎng)信息參考。

4.3轉(zhuǎn)基因食品檢測

轉(zhuǎn)基因食品安全性問題引發(fā)社會廣泛關(guān)注，現(xiàn)代生物技術(shù)為轉(zhuǎn)基因成分的精準(zhǔn)識別提供了科學(xué)手段。免疫層析技術(shù)作為快速篩查工具，利用特異性識別轉(zhuǎn)基因表達(dá)蛋白的單克隆抗體，能在 5～10min內(nèi)完成轉(zhuǎn)基因成分初步鑒定，適用于現(xiàn)場快速檢測。實踐表明，膠體金免疫層析試紙條對常見轉(zhuǎn)基因大豆、玉米中的CP4-EPSPS蛋白、CrylAb蛋白檢出率超過 95% ，假陽性率低于 2% ，為轉(zhuǎn)基因食品市場監(jiān)管提供了便捷工具。

分子生物學(xué)檢測方法在轉(zhuǎn)基因食品精確鑒定中發(fā)揮核心作用。實時熒光定量PCR技術(shù)通過設(shè)計針對35S啟動子、NOS終止子等通用調(diào)控元件的特異性引物，實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)基因成分的高靈敏度檢測，定量檢測限可達(dá) 0.1% ，滿足國際通行的轉(zhuǎn)基因標(biāo)識要求。多重PCR技術(shù)則能同時檢測多種轉(zhuǎn)基因元素，顯著提高了檢測效率。此外，新型數(shù)字PCR技術(shù)突破了傳統(tǒng)PCR技術(shù)的定量限制，實現(xiàn)了低含量轉(zhuǎn)基因成分的絕對定量，檢測精度可達(dá) ±0.05% ，為轉(zhuǎn)基因食品準(zhǔn)確標(biāo)識提供了技術(shù)保障。

基因芯片與新一代測序技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步拓展了轉(zhuǎn)基因食品檢測的深度與廣度。高通量基因芯片可同時檢測上百種轉(zhuǎn)基因元素，適用于未知樣品的初篩；新一代測序技術(shù)則能夠檢測未知轉(zhuǎn)基因事件，發(fā)現(xiàn)新型轉(zhuǎn)基因組分，為轉(zhuǎn)基因監(jiān)管提供了全方位技術(shù)支持。這些技術(shù)的應(yīng)用使轉(zhuǎn)基因食品檢測從簡單定性走向精確定量、從已知檢測擴(kuò)展至未知篩查，全面提升了轉(zhuǎn)基因食品安全監(jiān)管能力。

4.4食品致病菌檢測

食品致病菌導(dǎo)致的食源性疾病時有發(fā)生，現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用大幅提升了致病菌檢測效率。PCR技術(shù)針對沙門氏菌16SrRNA特異性序列進(jìn)行擴(kuò)增，檢測靈敏度比傳統(tǒng)培養(yǎng)法提高數(shù)十倍。熒光定量PCR實現(xiàn)了金黃色葡萄球菌毒素基因的快速檢測，24h 內(nèi)即可出具檢測報告；基因芯片技術(shù)可同時篩查多種病原菌，包括大腸桿菌、李斯特菌等常見食源性致病菌。質(zhì)譜分析技術(shù)結(jié)合生物標(biāo)記物識別，可在數(shù)小時內(nèi)完成病原菌精準(zhǔn)鑒定；ATP生物熒光檢測則提供了食品衛(wèi)生狀況的快速評估方案[5]。

4.5啤酒腐敗菌檢測

啤酒生產(chǎn)過程中的微生物控制直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量與安全性?，F(xiàn)代生物技術(shù)為啤酒腐敗菌檢測提供了創(chuàng)新方案。例如，分子生物學(xué)技術(shù)可用于乳酸桿菌、啤酒花耐受乳桿菌等腐敗菌特征基因檢測；基質(zhì)輔助激光解吸電離-飛行時間質(zhì)譜（Matrix-AssistedLaserDesorption/Ionization Time-of-FlightMassSpectrometry，MALDI-TOF）技術(shù)通過微生物蛋白指紋圖譜分析，實現(xiàn)了對啤酒中腐敗菌的快速鑒定；生物發(fā)光技術(shù)結(jié)合特異性底物，構(gòu)建了針對特定腐敗菌的檢測系統(tǒng)；流式細(xì)胞術(shù)則可區(qū)分啤酒中活菌與死菌，提供微生物活性評估。這些技術(shù)手段幫助啤酒生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)了生產(chǎn)全程的微生物風(fēng)險監(jiān)管，從而保障產(chǎn)品質(zhì)量安全，最終為消費者提供品質(zhì)穩(wěn)定的啤酒產(chǎn)品。

5結(jié)語

現(xiàn)代生物技術(shù)憑借其高效、精準(zhǔn)、便捷的特點，已成為食品檢測領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)支撐。在實際應(yīng)用中，現(xiàn)代生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，極大拓寬了食品檢測的覆蓋面，并提升了檢測的準(zhǔn)確性與工作效率。未來，隨著生物技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，食品檢測技術(shù)將持續(xù)升級，為消費者飲食安全提供更加可靠、全面的保障。針對當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用中存在的成本高、操作人員專業(yè)要求高等問題，還需進(jìn)一步推動技術(shù)簡化與普及，以確保現(xiàn)代生物技術(shù)能夠更好地服務(wù)于食品安全監(jiān)管工作，保障公眾健康。

參考文獻(xiàn)

[1]吳彤.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2011（增刊1）：73-75.

[2]潘云娣，楊文鴿.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用[J].生物技術(shù)通報，2004（6）：26-29.

[3]王宏慧，任亞敏.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代食品，2020（18）：135-136.

[4]王蕙禎.食品檢測中現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用研究[J]現(xiàn)代食品，2020（10）：113-115.

[5]魏丹.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]現(xiàn)代食品，2020（7）：116-117.