食品微生物检验的基本原理及技术应用和发展

费 扬

大安市食品检验检测中心，吉林 大安 131300

从食品生产到消费的各个环节中均可受到各种微生物污染，危害食用者健康。根据相关法律法规开展微生物检验，是确保食品符合安全标准的关键。食品微生物学检验是运用微生物学的理论与技术，研究食品中微生物的种类、特性等，建立食品微生物学检验方法和确定食品卫生的微生物学标准的一门应用性科学。食品的微生物数量和种类的检测可通过微生物的分离培养、生理生化反应、显微镜检查等方法，以便对食品的质量及加工过程中的卫生情况进行可靠的评价。发展迅速、准确、高效的现代食品微生物检测技术[1]，可以快速检出食品病原微生物，迅速评价食品卫生质量，避免和降低食品微生物污染对人体健康的危害。本文分析了食品微生物检验的基本原理，阐释食品微生物快速检测技术和分子生物学技术在食品微生物检验中的应用，展望食品微生物检验技术的发展趋势。

1 基本原理

要通过试验观察和分析食品中特定微生物的存在和含量，通常需要从微生物独特的生物与化学特性着手，分析其自身分子结构特征和新陈代谢规律，找到能用试剂和标识物实施检验检测的方法。通过定性检测可以判定特定种类微生物是否对食物造成了污染，通过定量检测可以判定食物中致病细菌的具体含量。经典的食品微生物检测技术耗时长、效率低、敏感性差，不能及时检出食品中的病原菌。

1.1 定性检测技术原理

在食品微生物检测技术中，定性检测技术通常是利用大肠杆菌等常见细菌的DNA 结构、繁衍过程中分解食品中的营养元素并产生与释放的特定物质以及其对特种抗原、抗体的特异反应，从而用按照标准取样和进行初步处理的试样进行试验。在培养基或符合试验要求的试剂盒、专用试验检测仪器中，观察并记录试样、标识物和含有试验制剂的底物的反应，根据不同试验方法的相应评价标准进行对比，通常依据标识物和底物颜色变化或采集到的数据，可定性判断试验结果。分子生物学方法目前是十分高效准确的检测技术，通过识别有害细菌DNA 结构或其中含有的聚合酶，来检测食品是否受到了污染。

1.2 定量检测技术原理

食品微生物定量检测技术相对比较复杂，通常也能用于定性检测。基于食品安全，科学评价食品中有害微生物的含量，需要通过试验获得可表征细菌数量的直接或间接数据，根据试验原理分析并比对已有的标准参数得到具体细菌含量。在常用检测方法中，酶联免疫、电阻抗和放射测量技术等都可达到检测目的。在定量检测常见致病菌时，通过计算因其代谢或繁衍产物造成的培养基、试验底物等物理化学性质参数的变化，分析计算细菌的含量。

2 快速检测技术

传统食品中微生物检测需要在实验室完成，要经较长时间试样培养和不间断观察记录，不仅过程易出现人为纰漏，且检测效率很低。依据相关检测技术原理可开发出了快速检测技术和仪器，具有定性定量检测致病菌的功能。

2.1 根据检测原理制做试剂盒和应用配套分析工具

目前应用较多的食品微生物检测产品是专用试剂盒和配套的分析工具，检测人员只需要将按照标准程序处理过的试样加入试剂盒，即可便捷的获得结果，无需进行漫长的细菌培养。比较成熟的技术包括基于微量生化法、抗体检测和免疫分析原理的试剂盒[2]，配以厂商的专用分析软件，用于甄别食品微生物种类与含量。

2.2 研发全自动检测仪器

全自动微生物检测仪器应用了先进科学技术，无需人工干预即可完成细菌的定性定量检测整个流程，以图形或文字形式的提供检测结论，直观判断被检测食品是否符合安全标准。这些仪器最大优点是检测过程非常短暂，只需几分钟就能够完成试验数据的采集和分析过程。基于微处理器的自动化数据采集与分析，完全避免了发生人为失误或受到主观因素的影响。目前常见的有基于酶联免疫检测原理的仪器以及全自动微生物分析系统[3]，能够有效检测数百种微生物。

3 分子生物技术的应用

应用分子生物学技术可以提高检测准确性[4]。

3.1 核酸杂交法

核酸杂交法是利用各种杂交技术，对食品标本进行杂交实验，利用互补核苷酸序列，通过基配对方法[5]排列成非共价键，将需要通过检验的物质形成稳定的同源或异源双链分子。使用杂交技术标记同位元素，之后可对各种元素进行排列。不同的物质在分子结构上会有不同的排列顺序和分子数目，实验人员可根据结果呈现，对比出每种元素的成分种类与含量。

3.2 质粒DNA 图谱分型技术

DNA 是一种遗传物质。质粒DNA 图谱分型技术原本用于检测细菌病毒和噬菌体等原核生物。食品安全尤其是微生物污染问题日益突出，可利用该技术检测食品中微生物的含量。即通过相应技术提取物质DNA，利用凝胶电泳分离法进行纯化处理，处理后的DNA 要在质粒图谱引导下观察。如果发现两种物质具有同样分子质量，只是排列序位上有相应不同，则说明食品中含有一些变异元素。

3.3 染色体DNA 限制性内切酶分析技术

限制性核酸内切酶是可以识别特定的核苷酸序列，并在每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键进行切割的一类酶，切下的DNA 前段经过分离纯化得到很多线状DNA 分子，把两个或多个基因图谱进行对比观察得到结果。大部分病原体微生物都适用这种方法，但是一个细菌中有很多碱基序列，数量众多且繁琐，导致检验过程较艰难，且有些会有一些无用的碱基序列。脉冲场凝胶电泳是一种分离大分子DNA 的方法。在普通凝胶电泳中，大DNA 分子（＞10 kb）移动速度接近，很难分离形成足以区分的条带。在脉冲场凝胶电泳中，电场不断在两种方向（有一定夹角，不是相反的两个方向）变动。DNA 分子带有负电荷，会朝正极移动。相对较小的分子在电场转换后可以较快转变移动方向，而较大的分子在凝胶中转向较为困难，小分子向前移动的速度比大分子快。脉冲场凝胶电泳可用来分离大小从10kb 到10 Mb 的DNA 分子。

4 食品微生物检测技术的发展趋势

4.1 食品微生物代谢技术

代谢技术是一种十分重要的食品微生物检验技术。在使用食品微生物代谢技术时，一般将抽取食品样品放入培养基中，在培养过程中对在培养基中产生的最终代谢产物或中间产物进行检验，最终实现对食品微生物成分或含量的检验。此技术在检测食品微生物中的酵母菌、大肠杆菌方面，具有较为普遍和广泛的应用。通过对食品微生物中细菌生长时产生的酶物质分析，采用相应试剂进行对比试验，从而明确微生物种类和数量。

4.2 食品微生物免疫检测技术的应用

免疫检测技术是食品微生物检验的一种主要检验技术。免疫检测技术主要是利用免疫学原理，通过了解、识别和结合目标微生物抗原体特异性相关知识，在产生相应免疫学反应的前提下，实现对食品中微生物的检验。抗原的产生能充分刺激动物免疫系统，使其细胞能通过发生免疫现象最终产生与抗体特异性结合的特殊物质，通过分离鉴定此类物质，获得相关微生物的信息。在使用抗原物质时，能发现其拥有较高的分子含量以及相对复杂性的分子结构。在食品微生物检验中，一切物质都能被作为抗原，通过与特异性抗体之间发生的反应，定性和定量测定食品微生物。

4.3 食品微生物抗体检测技术的应用

抗体检测技术是食品微生物检测中常用的一种检测技术。在使用抗体检验技术中，可根据其原理不同分为乳胶凝集反应和酶联免疫吸附法。乳胶凝集反应通过抗原抗体特异性的相互结合进行凝聚性反应，通过观察具体的凝聚反应明确食品微生物种类和含量。

食品微生物检测技术是利用食品微生物学的基础理论与技能、细菌的生化试验和血清学试验的基本知识，在掌握与食品检验中的有关微生物特性的基础上，通过系统的检验方法，及时准确地对食品样品做出食品卫生检验报告，为食品安全生产及卫生监督提供科学依据，在食品安全和检测方面起着至关重要的作用。随着食品加工流通模式的转变，对食品微生物检测技术实效性和灵敏度的要求越来越高。针对不断出现的新的有害微生物污染模式，需要不断完善检测技术标准和创新检测技术方法，严格执行《食品安全国家标准 食品微生物学检验》，通过严格的质量控制[6]，获得客观准确的定性和定量检测结果，切实保障食品安全。