食品检测中PCR改进技术的应用

来源 :中国农业信息 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhl20020922
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   【摘 要】食品安全关系到人民的健康问题,自从三鹿奶粉事件之后,国家加大了对食品安全的检测技术,逐渐运用新的技术来提高对食品安全的质量检测,PCR技术的运用就是一个主要体现。本文将结合PCR技术的相关知识来探讨PCR技术在食品检测中的应用。
   【关键词】食品检测 PCR技术 技术运用
  
   一、PCR技术的相关理论
   PCR技术是指聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR),是一种体外酶促扩增特定DNA片段的技术,即将微量的DNA进行成倍扩增的技术。PCR技术是建立在DNA复制原理基础上的一种技术。PCR技术最早诞生于1985年,诞生初期主要运用在基因克隆和转基因检测中,随着PCR技术的不断改进,技术测量不断精确,因此PCR技术已不断应用在其他领域,像食品质量检测、生命学、环境科学、考古学等领域。
   PCR系统应用,在体外适合的条件下,以单链DNA为模板,以人工合成的寡核苷酸为引物,在热稳定的状态下DNA聚合酶作用下特异性扩增DNA片段的相关技术。整个PCR的反应过程大概由20~40个PCR循环组成,每个循环过程又包括3个步骤。PCR的反应系统主要包括反应缓冲液、脱氧核苷三磷酸底物、耐热DNA聚合酶、寡聚核苷酸引物以及靶序列五部分。PCR技术有四种反应类型,一是巢氏PCR,这种PCR技术设计两对引物,先用第一对引物扩增,然后以此扩增产物为模板,再用第二对引物继续扩增,可增加扩增的灵敏度,比单一的一对引物PCR扩增灵敏度特异性增加1000倍;二是部队称PCR,多用于序列分析中,扩增时两引物按照50:1的比例加入反应系统,最终使得扩增产物大部分是单链DNA,,可用于对靶序列进行测序;三是反转录PCR,是一种从RNA扩增cDNA拷贝的方法;四是定量PCR,是应用一种标准作对照,估计出一种特异性靶DNA或RNA分子相对含量的技术。
   二、食品检测的相关技术概述
   食品安全涉及到食品种植、养殖、加工、运输、贮藏、销售等多个环节,每个环节的处理都会影响到食品的安全问题,食品的一切处理过程都要符合国家的相关标准。国家为了保证食品的安全问题,制定了相关的法律规范,并出版了《食品安全质量检测技术》这本专门针对食品安全的纯学术书刊,此书刊刊登了相关专家及食品安全的相关从事人员的学术论文,代表中国食品安全和质量控制领域的最高学术水平,反应食品安全和质量监控的研究热点、前沿技术以及相关的发展方向,给食品安全检测带来借鉴。
  目前我国的食品安全检测技术有多种,像食品生物性的污染的检测技术就包括电阻抗法,纸片荧光法,免疫学方法等方式。电阻抗法是指细菌在培养基内进行生长繁殖时,使得培养基中的像碳水化合物、蛋白质等物质代谢形成具有电活性的小分子物质,这些物质增加了培养基的导电性,使培养基内的物质产生了变化,通过电阻抗法的使用可以检测到食品是否产生污染。对食品生物性的污染检测方式也在通过科技的不断变化而产生更新。食品的安全检测还包括食品化学性的污染检测,这也是影响食品安全重要的因素,化学物质的检测对技术的要求更高,一般情况下化学性检测技术分为色谱、质谱的联用技术和分光光度法两种,色谱、质谱方法已经是食品检测中最主要的检测农药残留度的方法,该方法可以根据食品的气味检测出不同种类不同场合的药品残留度,通过对残留度的检测来进行使用药品的使用量的控制。在食品安全检测中,最主要的也是应用最广的方法即为PCR方法,PCR可以检测出食品中的蜡样芽胞杆菌,这样就节省了食品检测的时间,而且更为快捷。
   三、PCR改进技术在食品检测中的应用
   利用PCR技术对食品安全进行检测最早应用于1992年,PCR技术在食品中的应用主要体现在:
   1.对食品中的成分种类进行检测
   这种检测方式是针对某种特定的动物病而言,像疯牛病病等,这些病种需要进行植物中的动物成分的鉴定,PCR因快捷的特点而受到广泛欢迎。
   2.对食品中的有效成分进行检测
   随着科技的发展,食品的包装也越来越多样化,虽然给顾客带来了视觉上的美感,但包装的过度使用也是造成食品中有效成分损失的一个重要原因。而且食品的生产使用会经过多种渠道,经过很多步骤,像养殖或种植、加工、运输、贮藏等都会对食品的使用产生影响,食品的营养成分有其固定值,这个固定值被打破平衡后就会造成有效成分的损失,给消费者带来危害,但消费者无法通过肉眼等来进行辨别,只能通过厂家的生产说明来进行相关信息的获取,为保证消费者的权益,需要先进的技术来对食品中的有效成分进行鉴别。PCR技术可以通过对食品的相关成分的检测得出该食品是否受到有效成分的破坏。
   3.对市面上的转基因食品进行测试
   转基因食品是利用现代分子生物技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改变生物的遗传物质,使该物种在形状、营养品质、消费品质等方面满足人们的消费需求。转基因食品主要是利用基因工程在物种基因中嵌入了不同种的外源食品的食品,包括转基因的植物食品、转基因动物食品以及转基因微生物食品,转基因食品是一种新兴的生物技术手段,经过转基因的食品的安全性不确定,因此可以通过PCR技术来对转基因食品进行安全性的测试。PCR技术在对转基因食品进行测试的相关技术中是应用最为广泛的,目前利用PCR技术可以对大豆、玉米、番茄等转基因食品进行安全性的测试。
   PCR技术也在随着科技的不断发展而进行不断的更新,传统的PCR技术在有的地方仍然使用,然而传统的PCR技术在社会的发展中也逐渐显现出一些缺陷:在对食品进行安全性测试时,如果该食品有死细菌存在,利用传统的PCR技术进行检测时就会使得检测结果存在误差,不能检测出食品中致毒微生物产生的毒素等;在对转基因食品进行检测时,检测物质本身的转基因特性可能检测不出,或者物质本身没有转基因的特性而检测出物质有转基因成分。因此PCR技术也要不断进行技术的改进,以符合社会经济发展的需要以及人民群众生活的需要。
   PCR技术在食品检测中的运用主要是体现在对食品病菌的检测过程中,传统的病菌检测需要进行7个步骤的检测过程,包括经富集培养、分离培养、形态特征观察、生理生化反应、血清学鉴定以及动物试验,过程繁杂,而且当出现重大安全事故时,这种方法会耽误对事故的处理时间,而PCR技术的使用则有效解决了这个问题。应用PCR技术只需要一个小时的时间就能準确地测试出该食品的安全性,该食品有无病菌存在。利用PCR技术可以可以对食品中的沙门氏菌、李斯特菌以及金黄色葡萄球菌进行检测,这几种病菌是目前对食品安全危害最大的细菌种类。
   四、细菌的检测
   1.利用PCR-DGCE技术对食品中的沙门氏菌进行检测
   沙门氏菌是1885年沙门氏在霍乱流行时分离到猪霍乱沙门氏菌,沙门氏菌有的专门针对动物,也有的专门针对人类,但都是通过食品进行细菌的传染。在全世界对细菌性食品中毒类型进行统计时,沙门氏菌引起的食物中毒位居榜首,在我国也是以沙门氏菌的细菌感染为首。食品中若感染到较少的沙门氏菌,在经过加工后沙门氏菌就会受到其他成分的影响而呈现隐形,因此在对沙门氏菌进行检测时就需要快速而且敏感的检测方法,PCR技术就是检测沙门氏菌的最好的方式。PCR技术在检测沙门氏菌时,主要对沙门氏菌的特异性进行检测,通过对沙门氏菌的扩增靶序列是否是沙门氏菌的特异性片段来检测出是否存在沙门氏菌。而在进行扩增靶序列的检测时,由人工合成的一对寡核苷酸引物来决定,引物的设计可以很好的检测沙门氏菌的扩增靶序列是否有很好的特异性。利用PCR技术检测时,也可以通过多种方式,像常规的PCR检测技术,也可以通过多重PCR技术、套式PCR,也可以几种方式综合使用。
   2.利用实时荧光PCR检测技术食品中的单核细胞增生李斯特菌进行检测
   李斯特菌是在食品存在最为广泛的一种细菌,肉类制品、蛋类、海产品、蔬菜、乳制品中都会有李斯特菌的存在,感染李斯特菌较为厉害的可以引起血液和脑组织的感染,对人类身体健康危害极大。李斯特菌共分为7种,唯一能引起人类疾病的是单增李斯特菌,该细菌是一种常见的土壤细菌,以死亡的和正在腐烂的有机物为食物,因此人类在食用了含有单增李斯特菌的食物后就会对身体的健康产生危害。目前在对单增李斯特菌进行检测时多采用实时荧光PCR检测方法,实时荧光PCR检测法也是近几年刚兴起的一种检测食物的方法,实时荧光PCR检测方法有检测周期短、灵敏感高的特点,同时也很好的解决了对凝胶电泳的繁琐的操作,避免了在对食品检测时对食品造成的二次感染,对污染较重的食品只需要4个小时就能检测完毕,对感染较轻的食品进行检测只需要十几分钟。
   3.利用实时定量PCR技术对食品中的金黄色葡萄球菌进行检测
   金黄色葡萄球菌广泛存在于空气、水、灰尘中,金黄色葡萄球菌也是各种类型的细菌感染和食品中毒的病原菌,金黄色葡萄球菌在人体内可以产生另外一种细菌形式——肠毒素,肠毒素是引起食物中毒的主要因素。金黄色葡萄球菌可以通过多种途径对食品进行感染,例如通过食品加工人员、炊事员或者销售人员带菌,造成食品的污染;食品经过包装后,在运输过程中包装袋不密封等,使得包装袋内的食品受到感染。金黃色葡萄球菌在进入人体后,主要是吸附在胃肠道的粘膜上,产生大量的肠毒素,引起人体腹部的不适,造成呕吐、腹泻等。PCR技术出现之前,对金黄色葡萄球菌进行检测的主要方法依赖免疫学技术,这种技术的使用需要进行细菌的纯培养以及制备肠毒素,试验的周期较长,而依赖PCR技术则能较快的进行检测,PCR技术主要是在基因水平上对细菌进行检测,在试验过程中引物高度的特异性也使得鉴定有较高的特异性。在检测过程中,也可能存在白色葡萄球菌或者与金黄色葡萄球菌结果相类似的情况,但可以通过细菌DNA的检测和引物的同源进行比较,因引物的扩增片段和金黄色葡萄球的引物的扩增片段不一样,所以不会影响结果的准确性。
   五、结束语
   食品安全受到人们的广泛关注。食品在生产、包装、运输、销售等环节都会受到微生物得感染,对微生物的检测是食品安全检测中的一个中要组成部分,PCR技术的广泛使用可以很好的对微生物进行检测,解决人们的食品安全问题。而PCR技术也随着近几年技术的不断进步,不断进行了改进,实时定量PCR技术、PCR-DGCE技术、多重PCR技术等都在食品检测中发挥了重要作用。
  
  参考文献:
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