生物芯片在食品检测中的应用进展

苗小草，陈万义，张 娟，游春苹*

（1.乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海 200436;2.上海大学 生命科学学院，上海 200444）

生物芯片在食品检测中的应用进展

苗小草1，2，陈万义1，张 娟2，游春苹1*

（1.乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海 200436;2.上海大学 生命科学学院，上海 200444）

生物芯片技术作为各国重点发展的新兴技术，在食品研究领域有广泛应用。简要介绍了生物芯片的基本原理。深入探讨了生物芯片在食品安全领域中的应用，包括对病原微生物、生物毒素、残留农兽药、非法添加物、掺假、转基因食品及食品过敏原等各个方面的检测。简要叙述了生物芯片在食品安全检测、毒理学、营养健康分析中的应用，以及该技术存在的问题和未来发展趋势。

生物芯片；食品安全；检测

0 引言

目前，食品安全问题在全球越来越受到重视。无论是对频发中毒现象的食品以及召回事件的食物品质的改善，还是人们对营养健康日益增加的需求，都需要科学技术的不断创新和大力支持。这就促使各种食品高新检测技术的不断进步，从20世纪80年代的聚合酶链式反应（PCR）到后来的荧光定量PCR反应，各种新的分子生物技术开始逐步应用到食品检测中。

20世纪90年代，生物芯片作为一种全新的生物技术逐渐成熟并发展壮大起来。该技术具有高通量、微量化和自动化等特点[1]。伴随着芯片技术的迅猛发展，生物芯片在医疗领域[2]、农业领域[3]以及国防领域[4]都有所突破，作者简要介绍生物芯片的基本原理，并对生物芯片在食品安全、营养与品质检测方面的应用作了较为详细的介绍。

1 生物芯片概述

生物芯片技术是一项综合的高新技术，涵盖了生物学、化学、医学、物理学、材料学、电子技术、生物信息学、机密仪器等交叉研究领域。生物芯片（biochip）是指将标记的生物探针固定排列于支持物（硅片、载玻片或高分子聚合物薄片）上，待检测样品与支持物上的探针发生特异性亲和反应后，通过扫描并借助计算机软件分析每一探针上的标记信号，从而完成对DNA、RNA、多肽、蛋白质等生物物质的检测[5-7]。它包含三大领域：基因芯片、蛋白质芯片和芯片微缩实验室。基因芯片[8]是利用样品和探针之间基因的碱基配对原理进行杂交。蛋白质芯片[9]利用抗体和抗原之间特异性免疫的原理。芯片微缩实验室[10]则是集各种生物芯片于一体的生物分析系统，使用方便快捷且高效便携，是未来生物芯片的发展方向。相比蛋白质芯片和芯片微缩实验室，基因芯片的应用范围和普及程度更为广泛。

生物芯片是微量生化分析的基础，相比传统的分析方法，它的优势显著：各种分析物可以在同一样品上同时进行研究；所需样本量少；对于稀缺试剂的消耗量低；高度微量化；高通量[5]。它可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、食品检测、环境检测、国防等领域。总之，凡与生命活动有关的领域中，生物芯片均有其重大的应用前景。

制备生物芯片所需的载体材料必须是固体片状或者膜，由于玻璃方便易得且荧光背景低，故玻璃片是最为常用的载体材料，通常会将活性基因连接在载体玻片上。以基因芯片为例，其制作技术主要有3步：芯片制备、样品制备与杂交、芯片的检测与分析[11]。其中芯片制备包括原位合成和预合成后点样[12]。

2 生物芯片在食品安全检测中的应用

中国食品行业安全问题日益突显，传统的检测方式对于五花八门的造假掺假等问题显得有些滞后，很多方法针对性弱，不能检测出多种物质或者耗时很长，不能用于现场的快速检测。所以生物芯片的开发就显得很有必要，既有利于企业的验收把关，也有利于监管部门的严格监管，保护消费者的利益。

2.1 食源性病原微生物的检测

很多食品营养丰富，是微生物的良好培养基，从农田到餐桌的每一个过程中都可能引起微生物对食品的污染。传统微生物检测主要有酶联免疫吸附试验(ELISA)技术[13]和聚合酶链式反应（PCR）技术[14]。但ELISA法重复性不好、受自身抗体干扰容易出现假阳性。PCR难以满足对多病毒的检测，易污染及易出现假阳性[15]。生物芯片的高通量、高灵敏度、高特异性等优点是传统检测方法不可比拟的[16-17]。

Huang[18]提出了陈列式CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）生物电信号传感芯片和聚合酶生物芯片的光学酶检测系统对致病性大肠杆菌进行检测。在这种测定方法中，使用4-甲基伞形酮-beta-D-葡糖苷酸作为荧光底物，可检出0.1 U/mL的beta-醛酸苷酶，大约相当于106 CFU/mL的大肠杆菌细胞。该光学酶检测系统灵敏且快速。Tachibana等[19]发明了可以定量检测病原微生物的一次性自动微流控PCR塑料芯片。为了实现通用性，他采用了环烯烃聚合物作为芯片的基片。该PCR芯片的人体、大肠杆菌、致病大肠杆菌O157的DNA最低检测限度分别为4、0.001 9、0.031 pg/μL，且均在18 min内检出。该研究提供了一种快速、易操作、低成本的PCR检测方法。Manzano等[20]设计了基于深蓝色有机发光二极管的小型高敏感DNA芯片。为了激发荧光共轭的DNA探针对二极管的分子设计进行优化，为获得较高的灵敏度和特异性使用真正的肉类样本进行测试。最后用经典平板方法和分子生物学方法来验证DNA芯片所取得的结果。该有机发光二极管芯片的最低检测限度为0.37 ng/μL，在24 h内可得到所需结果。

Koo等[21]通过研究得出微流控芯片[22-23]能精确检测病原微生物的先决条件是：能在生物传感器上高效捕获目标物。他们用被生物素标记的热休克蛋白作为捕获分子，在微流控环境中检测出了单核细胞增生李斯特菌。并且发现当在孵化时施加5 min的介电电泳力，可使热休克蛋白的捕获率增加60%。Eom等[24]选取了7种食源性病原体，用他们发明的基于寡核苷酸的芯片检测系统对病原体各自的16S rDNA特定序列进行评估。并用开发的一个二维可视化工具对结果做了验证，证明该系统可用于多种病原体的检测。Ikeda等[25]开发了快速微珠法检测致病细菌的微流控芯片系统。他们选取4种细菌（大肠杆菌、沙门氏菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌和蜡状芽孢杆菌）作为食源性致病菌的代表菌种。该系统将5个寡核苷酸探针对应的目标细菌的16S rRNA与荧光微珠结合，荧光标记从4种细菌中提取的RNA，并与固定化寡核苷酸探针荧光微珠杂交。用微流控芯片系统分析复式RNA及微珠，3 h后可以得出结果。

2.2 生物毒素的检测

在正常情况下，人体有能力化解和排除部分微量的毒素以维持自身健康。一旦平衡被打破，体内毒素得不到及时清除而不断累积，人体则会进入亚健康状态，进而引发多种疾病。生物毒素的检测也是不可或缺的。

Pennacchio等[26]通过表面等离子体共振生物芯片来检测棒曲霉素毒素[27]。棒曲霉素是青霉和黑曲霉属真菌有毒的次生代谢产物，能引起胃溃疡和肠道炎症，常存在于感冒药中。传统的检测方式需要昂贵的分析仪器，该项研究提出了新的竞争免疫测定方法来检测感冒药。试验中很重要的检测方式是表面等离子体共振光学技术。激光诱导生物芯片表面金属附近的探针和目标分子相互作用，很容易测出轻微改变的反射率，从而检测棒曲霉素毒素。Rubina等[28]用水凝胶生物芯片同时检测出了7种金黄色葡萄球菌肠毒素（A、B、C1、D、E、G和I）。该方法先表达纯化重组毒素，产生抗毒素的单克隆抗体。设计制造出可以筛选单克隆抗体及最优毒素抗体的生物芯片。最后再设计可以定量分析毒素的诊断生物芯片。若在芯片表面涂金属涂层可缩短2 h的检测时间。

Pandey等[29]用酿酒酵母全细胞型电容式生物芯片检测不同形式碳纳米管的毒性。该芯片置于不同浓度的单壁、多壁和双壁碳纳米管中，在交流频率下测定动态细胞表面电荷分布相对电容的变化。该芯片与碳纳米管吸附力有很大关系。发达国家生产的该芯片可用于食品和环境样品的高通量筛选。Ahn等[30]构造了基因毒性细胞阵列芯片进行遗传毒性试验，8个重组发光细菌被成功地用来制作基因毒性细胞阵列芯片，用4个有明显化学损伤的DNA来验证该芯片的功能。根据遗传毒性作用的具体过程，每个芯片的菌株都有明显反应。该芯片可以用来研究食品、药物或环境中未知物质的遗传毒性机制。Jimena等[31]用自动化微列阵芯片提取生咖啡中的赭曲霉素A，并用化学发光检测法检测由可再生免疫生物芯片筛选出的赭曲霉素A。他们通过接触式点样，合成了一种共价固定在玻璃芯片上的与水溶性肽共轭羧基化的赭曲霉素A。该芯片可用间接竞争免疫来测定赭曲霉素A。

2.3 残留农兽药的检测

不管何种食品中残留有抗生素，均会严重影响食品的品质。食用抗生素使得人体内有益菌被抑制、致病菌产生耐药性[32]。“无抗奶”是一个通用的国际化原料奶的收购标准，其他食品中也有对抗生素限制的标准。

Gaudin等[33]根据欧洲指南中检测兽药残留方法，用生物芯片技术检验了6种蜂蜜中的抗生素。蜂蜜没有任何抗生素最大残留限量标准，Gaudin参考了2007年出版的欧盟标准实验室的控制方法和分析性能中关于蜂蜜中的抗生素残留控制的策略，用竞争化学发光免疫分析检测抗菌药物。特异性优良，且适用于不同种类的蜂蜜。同样是对蜂蜜中抗生素的检测，Mahony等[34]用化学发光的生物芯片阵列传感技术检测蜂蜜中硝基呋喃类抗生素的残留。使用多路复用的方法，能同时检测4个主要的硝基呋喃类抗生素代谢物。最后用高效液相色谱二级质谱对测定结果进行验证。这个生物传感器法具有发展潜力，适合作为一个在食品安全方面的目的筛选技术。

Kloth等[35]设计了间接竞争化学发光免疫芯片法，仅需要几分钟就可同时检测牛奶中13种抗生素的含量。他们对片基采取了多步化学处理后，最终在玻片表面修饰上环氧树脂活化的PEG层，然后加入磺胺类、β-内酰胺类、氨基糖苷类和氟喹诺酮类等的衍生物，直接与环氧树脂进行共价结合。该方法灵敏度较高，且可重复使用50次，增加了测定的稳定性和便捷性，且减少重新制备片基的成本。

2.4 非法添加物及掺假的检测

在利益的驱使下，不良商家会向食品中添加非法添加物或掺假。他们的方式和手法日趋复杂，所用的物质五花八门。传统的检测方法明显跟不上造假手段的翻新[36]。

可卡因是食品中严令禁止的，为了优化食品风味，火锅底料等食品中会添加微量的可卡因[37]。Kawano等[38]用膜蛋白通道结合 DNA适配体检测可卡因，DNA适配体可以高选择性地确认可卡因分子，可以通过嵌入了生物纳米孔的微芯片在60 s内检测出300 ng/mL的可卡因。

肉制品的检验是世界各地食品检验机构的一项基本任务。到目前为止，肉制品安全检测最常用的两种方法是免疫吸附试验法和聚合酶链式反应法[39]。这两种方法得到广泛认可，但是不适用于多种肉类样品的同时检测，要用来检测意外污染或蓄意掺假肉类产品需要很高的成本。Iwobi等[40]使用两个商用动物芯片检测系统（CarnoCheck检测试剂盒与 MEATspecies液晶阵列），该法灵敏度高、可重复利用、操作简便，可高效地同时检测出8～14种肉类制品中的动物种类。这两种芯片效果优良，可以实现在任何食品检测机构中的常规使用。Roy等[41]用新型电化学生物传感器技术，通过DNA氧化还原的静电相互作用和分子非特异性地吸附在石墨烯生物芯片上，从而完成对肉种类的鉴定。这些石墨烯生物芯片成本低、快速高效，为肉类掺假造假的监管提供了技术支持。

2.5 转基因食品的检测

从1994年美国第一个转基因番茄获得美国食品药品监督管理局批准进入市场以来，转基因产品在全球飞速发展。由于转基因食品安全问题争议很大[42]，目前国际上没有正式的科学报告能够证实转基因食品是永久安全的[43]，而国际上转基因产品的检测还没有统一的标准和方法。传统的转基因检测方法不能满足同时对多个目标进行检测，且准确性不高。此外，转基因食品中包含某些人们尚未完全认识清楚的成分。因此，开发高效、高通量的检测技术是势在必行的。

Cheng等[44]用薄膜生物传感器芯片检测转基因大豆、水稻和玉米，选取9个外源DNA片段作为靶基因，设计并合成引物及探针，采用PCR技术扩增样品中的DNA目标序列，杂交PCR产物及生物芯片，芯片会直接显示杂交结果。该试验方法可以检测出常见的5种改性植物，高效、准确、易操作、高通量、实用且不用使用荧光扫描仪。Gryadunov等[45]用基因芯片及PCR技术同时检测10种不同的转基因食品和饲料，该芯片可以检测植物的DNA，测定植物（大豆、玉米、土豆、水稻）类型，鉴定转基因成分（CaMV 35S、FMV 35S序列，水稻肌动蛋白为启动子；NOS、CaMV 35S、OCS、豌豆 rbcS1为终止子；Bar、GUS以及 NPTII为标记基因）。因而该芯片可以应用于筛选转基因样品。

Von Gotz等[46]研究了 DNA微阵列的发展趋势。在最近几年，多重PCR和微阵列技术的结合被用来定性评估转基因生物，如德国的DualChipA（R）GMO是唯一一个经多中心研究认可的转基因筛选系统，通过革新扩增技术，转基因的微阵列检测正在向定量方向发展。

2.6 食品过敏原的检测

食品过敏的发病率和流行情况日益增加，尤其是在发达国家，这给医学和食品工业造成了巨大的压力。加上人们现在生活习惯的改变，饮食面的快速拓宽，使得过敏症状多样、复杂和严重。在世界各地的过敏专家和商业公司，致力于开发新的测试方法，以提高诊断风险评估及过敏的早期预防性治疗[47]。

Wang等[48]用光学薄膜芯片多重检测食品中8个过敏原（芹菜、杏仁、燕麦、芝麻、芥末、羽扇豆、核桃、榛子），PCR扩增之后，用生物芯片检测，30 min即可得出结果。光学薄膜芯片可检测PCR目标片段的存在生物，芯片表层光干涉图样改变引起肉眼可见的颜色变化。这是一种能特异、高通量检测食品样品中过敏原的检测方法。

Harwanegg等[49]采用复用芯片免疫检测分析了牛奶和鸡蛋中的过敏原。Pasquariello等[50]用复用芯片免疫分析检验致敏性的苹果，该研究针对10种传统的苹果品种和两种在意大利南部广泛种植的品种进行研究。选取过敏体质者血清作为探针，IgE、IgG和 IgG4抑制试验在复用基因芯片上进行反应，即可得到过敏成分。该技术可以快速检测致敏性食物。

3 生物芯片在食品毒理学研究中的应用

食品毒理学的研究可以检验和评价食品安全水平，并为此提供了依据。传统的食品毒理学必须通过动物实验来完成，不仅费时费力，对动物不仁道，而且人体与动物有很大的差异，结果不精确。生物芯片解决了该伦理问题，它从分子和细胞（体外）进行研究，可以显著减少对动物和人类志愿者的测试数目[51]。

Prot等[52]分析了在含有或不含对乙酰氨基酚的微流控生物芯片内培养的肝癌细胞的转录组、蛋白质组学和代谢组学图谱。不含对乙酰氨基酚时，自适应细胞对微流控环境有所反应，即抗氧化应激反应和细胞保护途径的诱导。当有对乙酰氨基酚存在时，则会出现钙稳态的波动、脂质过氧化以及细胞死亡。代谢组学、转录组和蛋白质组学概况的整合使得对乙酰氨基酚损伤通道的重建更加完整。这是全球第一个微流控生物芯片评估毒性的例子，该试验也表明生物芯片对于毒理学方面应用的潜力。

4 生物芯片在食品与健康研究中的应用

利用生物芯片技术研究营养素与蛋白质和基因表达的关系，可以为揭示抗病和预防机理提供理论依据。如营养与高血压、糖尿病[53]和免疫系统的分子水平研究等[5]。Lin等[54]用微流控生物芯片系统对甘油三酯和甲醇进行精准测量，该项技术可以用于医学快速诊断和食品安全领域。孙丽等[55]通过采用DNA甲基化芯片技术，检测出高脂饮食可升高动脉粥样硬化小鼠基因组DNA甲基化水平，此技术可从小鼠延伸至研究食品营养与人类健康。

5 生物芯片的展望

生物芯片在潜移默化中为人类生活带来了一场革命，相比传统生物技术，生物芯片有显著优势，但由于人才、经济以及技术水平等方面的制约，使得生物芯片系统未能广泛普及。这促使以全新的思维方式对生物芯片进行创新和改善，可视芯片技术[56]就是一项突破，一方面它不需要价格高昂的荧光扫描设备，另一方面使用快速、便捷，这也是目前生物芯片的发展方向。马锐等[57]选用金标银染可视化基因芯片分析猪腹泻病毒。李永进等[58]将碱性磷酸酶与底物之间的酶学显色反应引入检测体系使芯片可视化，检测了9种转基因玉米及棉花、大豆等材料。可视化生物芯片还可应用于基因突变的检测[59]、工具酶功能鉴定[60]等领域，具有广泛的发展市场。

根据李丫丫等[61]对欧洲专利局PATSTAT数据库中生物芯片相关专利数据的统计分析，中国生物芯片技术引入相较美、日、韩、德、法略晚，目前正处于成长期且芯片技术轨道趋于稳定，技术主导设计目前还没有形成，预计形成时期将在2022年以后。由于中国芯片技术的创新研发能力较弱，从别国借鉴消化水平不高，此外政府投资力度不大，专项资金短缺，故与发达国家存在一定的差距。生物芯片在中国有着广阔的发展市场和潜在的应用前景，相信随着中国学者和世界各国学者的共同努力，生物芯片必将在更多的领域发挥出其更大的优势。

［1］LUO Y，BHATTACHARYA B B，HO T Y，et al.Design and optimization of a cyberphysical digital-microfluidic biochip for the polymerase chain reaction［J］.IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems，2015，34（1）:29-42.

［2］ALAPAN Y，KIM C，ADHIKARI A，et al.Sickle cell disease biochip:a functional red blood cell adhesion assay for monitoring sickle cell disease［J］.Translational Research，2016，173:74-91.

［3］DENG Z L，GE Y T，CAO Q K，et al.The detection of a transgenic soybean biochip using gold label silver stain technology［J］.Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters，2011，21（22）:6905-6908.

［4］KOCAZEYBEK B S，YUKSEL P，KESKIN D，et al.Travel-associated infections caused by unusual serogroups of Legionella pneumophila identified using Legionella BIOCHIP slides in Turkey and Iraq［J］.Travel Medicine and Infectious Disease，2016，14（3）:248-254.

［5］PASQUARELLI A.Biochips:Technologies and applications［J］.Materials Science and Engineering C，2008，28:495-508.

［6］丁立群，冯丽娟.生物芯片及其在食品安全检测中的应用［J］.辽宁农业职业技术学院学报，2007（1）:18-20.

［7］王娟.生物芯片的微制备技术研究［D］.长春：吉林大学，2012.

［8］GRAHAM N S，MAY S T，DANIEL Z C，et al.Use of the Affymetrix Human GeneChip array and genomic DNA hybridisation probe selection to study ovine transcriptomes［J］.Animal，2011，5（6）:861-866.

［9］SHAMAY M， LIU J Y，LI R F，et al.A protein array screen for kaposi's sarcoma-associated herpesvirus LANA interactors links LANA to TIP60，PP2A activity，and telomere shortening［J］.Journal of Virology，2012，86（9）:5179-5191.

［10］GERVAIS L，DE ROOIJ N，DELAMARCHE E. Microfluidic chips for point-of-care immunodiagnostics［J］.Advanced Healthcare Materials，2011，23（24）:H151-H176.

［11］杨喻晓，张瓅文，丁美会，等.基因芯片技术在食品安全检测中的应用［J］.粮油食品科技，2009（1）:68-70.

［12］王东，宋立斌，李志明，等.生物芯片微阵列制备方法研究［J］.高技术通讯，2002（8）: 60-63.

［13］陈爱华，杨坚.酶联免疫吸附（ELISA）法在食品微生物检测中的应用［J］.中国食品添加剂，2004（4）:109-111，105.

［14］马军，邱立平，冯琦.聚合酶链式反应在微生物检测中的应用［J］.中国给水排水，2002（1）:34-36.

［15］王运照，胡文忠，李婷婷，等.基因芯片在微生物检测中的应用及发展概况［J］.食品工业科技，2015（15）:396-400.

［16］PRIMICERI E，CHIRIACO M S，FEO F D，et al.A multipurpose biochip for food pathogen detection［J］.Analytical Methods，2016，8（15）: 3055-3060.

［17］LIU R H，YANG J N，LENIGK R，et al. Self-contained，fully integrated biochip for sample preparation，polymerase chain reaction amplification，and DNA microarray detection［J］.Analytical Chemistry，2004，76（7）:1824-1831.

［18］HUANG S H.Detection of Escherichia coli using CMOS array photo sensor-based enzyme biochip detection system［J］.Sensors and Actuators B，2008，133:561-564.

［19］TACHIBANA H，SAITO M，SHIBUY S，et al. On-chip quantitative detection of pathogen genes by autonomous microfluidic PCR platform［J］.Biosensors and Bioelectronics，2015，74: 725-730.

［20］MANZANO M，CECCHINI F，FONTANOT M，et al.OLED-based DNA biochip for Campylobacter spp.detection in poultry meat samples［J］.Biosensors and Bioelectronics，2015，66: 271-276.

［21］KOO O K，LIU Y S，SHUAIB S，et al.Targeted capture of pathogenic bacteria using a mammalian cell receptor coupled with dielectrophoresis on a biochip［J］.Analytical Chemistry，2009，81:3094-3101.

［22］JELLALIA R，PAULLIERA P，FLEURYA M J，et al.Liver and kidney cells cultures in a new perfluoropolyether biochip［J］.Sensors and Actuators B:Chemical，2016，229（28）:396-407.

［23］HASSAN U，WATKINS N N，JR B R，et al. Microfluidic differential immunocapture biochip for specificleukocyte counting［J］.Nature Protocols，2016，11（4）:714-726.

［24］EOM H S，HWANG B H，KIM D H，et al. Multiple detection of food-borne pathogenic bacteria using a novel 16S rDNA-based oligonucleotide signature chip［J］.Biosensors and Bioelectronics，2007，22:845-853.

［25］IKEDA M，YAMAGUCHI N，TANI K，et al. Rapid and simple detection of food poisoning bacteria bybead assay with a microfluidic chip-based system［J］.Journal of Microbiological Methods，2006，67：241-247.

［26］PENNACCHIO A，RUGGIERO G，STAIANO M，et al.A surface plasmon resonance based biochip for the detection of patulin toxin［J］. Optical Materials，2014，36:1670-1675.

［27］BOUSSABBEH M，SALEM I B，PROLA A，et al.Patulin induces apoptosis through ROS-Mediated endoplasmic reticulum stresspathway［J］.Toxicological Sciences，2015，144（2）:328-337.

［28］RUBINA A Y，FILIPPPOVA M A，FEIZKHANOVA G U，et al.Simultaneous detection of seven Staphylococcal Enterotoxins:Development of hydrogel biochips for analytical and practical application［J］.Analytical Chemistry，2010，82（21）:8881-8889.

［29］PANDEY A，CHOUHAN R S，GURBUZ Y，et al.S.cerevisiae whole-cell based capacitive biochip for the detection of toxicity of different forms of carbon nanotubes［J］.Sensors and Actuators B，2015，218:253-260.

［30］AHN J M，GU M B.Geno-Tox:cell array biochip for genotoxicity monitoring and classification［J］.Applied Biochemistry and Biotechnology，2010，168:752-760.

［31］JIMENA C，FRIEBEA S.Regenerable immunobiochip for screening ochratoxin A in green coffee extract using an automated microarray chip reader with chemiluminescence detection［J］.Analytica Chimica Acta，2011，689（2）: 234-242.

［32］GAUDINA V，HEDOUA C，SOUMET C，et al.Evaluation and validation of a biochip multi-array technology for the screening of 14 sulphonamide and trimethoprim residues in honey according to the European guideline for the validation of screening methods for veterinary medicines［J］.Food and Agricultural Immunology，2015，26（4）:477-495.

［33］GAUDIN V，HEDOU C，SOUMET C，et al.E－valuation and validation of biochip multi-array technology for the screening of six families of antibiotics in honey according to the European guideline for the validation of screening methods for residues of veterinary medicines［J］. Food Additives & Contaminants:PartA，2014，31:1699-1711.

［34］MAHONY J，MOLONEY M，MCCONNELL R I，et al.Simultaneous detection of four nitrofuran metabolites in honey using a multiplexing biochip screening assay［J］.Biosensors and Bioelectronics，2011，26:4076-4081.

［35］KLOTH K，RYE-JOHNSEN M，DIDIER A，et al.A regenerable immunochip for the rapid determination of 13 different antibiotics in raw milk［J］.Analyst，2009，134（7）:1433-1439.

［36］王君，刘蓉.近红外光谱技术在液态食品掺假检测中的应用［J］.食品工业科技，2016（7）:374-380，386.

［37］王小波，叶能胜，王继芬，等.可卡因及代谢物的分析检测研究进展［J］.化学通报，2010（2）:111-117.

［38］KAWANO R，OSAKI T，SASAKI H，et al. Rapid detection of a cocaine-binding aptamer using biologicalnanopores on a chip［J］. JournaloftheAmerican ChemicalSociety，2011，133:8474-8477.

［39］HASMAN H，HAMMERUM A M，HANSEN F，et al.Detection of mcr-1 encoding plasmidmediated colistin-resistant Escherichia coli isolates from human bloodstream infection and imported chicken meat，Denmark 2015［J］. Eurosurveillance，2015，20（49）:2-6.

［40］IWOBI A N，HUBER I，HAUNER G，et al. Biochip technology for the detection of animal species in meat products［J］.Food Analytical Methods，2011，4:389-398.

［41］ROY S，RAHMAN I A，SANTOS J H，et al. Meat species identification using DNA-redox electrostatic interactions and non-specific adsorption on graphene biochips［J］.Food Con－trol，2016，61:70-78.

［42］MARQUES M D，CRITCHLEY C R，JARROD W.Attitudes to genetically modified food over time:How trust in organizations and the media cycle predict support［J］.Public Understanding of Science，2015，24（5）:601-618.

［43］穆小婷，董文宾，王玲玲，等.特异性生物芯片在乳品检测中的应用［J］.中国乳品工业，2014（2）:38-40，43.

［44］成晓维，王小玉，胡松楠，等.可视芯片检测大豆，水稻和玉米中的转基因成分［J］.现代食品科技，2013，29（3）:654-659.

［45］GRYADUNOV D A，GETMAN I A.Identification of plant-derived genetically modified organisms in food and feed using a hydrogel oligonucleotide microchip［J］.Molecular Biology，2011，45（6）:894-903.

［46］VON GOTZ F.See what you eat-broad GMO screening with microarrays［J］.Analytical and Bioanalytical Chemistry，2010，396（6）:1961-1967.

［47］VERMERSCH P，MAILHOL0 C，TETU L，et al.The cherry on the top of the cake or ISAC（R） biochip interest to explore food allergy［J］.Revue Franaise D Allergologie，2015，55（6）:406-409.

［48］WANG W，LI Y Y，ZHAO F Y，et al.Optical thin-film biochips for multiplex detection of eight allergens in food［J］.Food Research International，2011，44:3229-3234.

［49］HARWANEGG C，HUTTER S，HILLER R. Allergen microarrays for the diagnosis of specific IgE against components of cow milk and hen egg in a multiplex biochip-based immunoassay［J］.Microchip-Based Assay Systems，2007，385:145-157.

［50］PASQUARIELLO M S，PALAZZO P，TUPPO L，et al.Analysis of the potential allergenicity of traditional apple cultivars by multiplex biochipbased immunoassay［J］.Food Chemistry，2012，135:219-227.

［51］BEATRICE S，WEI L，ALAIN T，et al.Design of a live biochip for in situ nanotoxicology studies:a proof of concept［J］.RSC Advances，2015，5（10）:82169-82178.

［52］PROT J M，BUNESCU A，ELENA-HERRMANN B.Predictive toxicology using systemic biology and liver microfluidic"on chip" approaches:Application to acetaminophen injury［J］.Toxicology and Applied Pharmacology，2012，259（3）:270-280.

［53］IOST R M，SALES F C P F，MARTINS M V A，et al.Glucose biochip based on flexible carbon fiber electrodes:In vivo diabetes evaluation in rats［J］.Chemelectrochem，2015，2（4）:518-521.

［54］LIN M Y，YU C S，HU Y C，et al.Dropletbased mierotexture biochip system for triglycerides and methanol measurement［J］.International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society，2005，1:530-533.

［55］孙丽，康群甫，周明学，等.基于生物芯片探讨高脂饮食对动脉粥样硬化小鼠基因组DNA甲基化的影响［J］.现代生物医学进展，2016（8）:1415-1419.

［56］张娟，谭嘉力，梁宇斌，等.可视芯片技术及其在食品安全检测中的应用［J］.食品工业科技，2013（8）:381-385.

［57］马锐，文心田，杨国淋，等.猪腹泻病毒可视化基因芯片的两种靶基因标记技术的比较［J］.中国兽医科学，2016（4）:409-417.

［58］李永进，熊涛，吴华伟，等.利用可视化膜芯片检测9种转基因玉米［J］.湖北农业科学，2016（1）:2926-2929.

［59］XUE L，FEI J J，SONG Y，et al.Visual DNA microarray for detection of epidermal growth factor receptor（EGFR）gene mutations［J］. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation，2014，74（8）:693-699.

［60］MA L，ZHU Z J，LI T，et al.Assaying multiple restriction endonucleases functionalities and inhibitions on DNA microarray with multifunctional gold nanoparticle probes［J］.Biosensors and Bioelectronics，2014（52）:118-123.

［61］李丫丫，赵玉林.全球生物芯片产业技术发展阶段比较研究［J］.科技进步与对策，2016（10）:44-48.

APPLICATION PROGRESS OF BIOCHIP IN FOOD DETECTION

MIAO Xiaocao1，2，CHEN Wanyi1，ZHANG Juan2，YOU Chunping1
(1.State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Shanghai Engineering Research Center of Dairy Biotechnology，Dairy Research Institure of Bright Dairy&Food Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China; 2.School of Life Science，Shanghai University，Shanghai 200444，China)

Biochip as an emerging technology has been widely used in food research.This paper summarized the basic principle of biochip and introduced the application of biochip in the food safety field，including the detection of pathogenic microorganism，biotoxin，drug residues，illegal additives，adulteration，genetically modified food and food allergen.The paper briefly described the application of biochip in food safety detection，toxicology，nutrient analysis and quality analysis，as well as flaws and further development trend of biochip technology.

biochip；food safety；detection

TS207.7

A

1673-2383(2017)01-0114-08

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170222.1117.042.html

网络出版时间：2017-2-22 11:17:21

2016-10-17

国家“十二五”科技支撑计划(2012BAD12B08);上海市科委项目（16DZ2280600，15XD1520300）

苗小草（1993—），女，山西吕梁人，硕士研究生，研究方向为食品安全。

*通信作者