PCR 技术在食品检测中的应用分析

2020-12-04桂林师范高等专科学校

食品安全导刊 2020年33期

□ 陈钢桂林师范高等专科学校

PCR 技术是一项能在体外对DNA进行扩增的方法，该方法只需几个小时，就可将微量的DNA 片段扩增至百万倍。因此在短时间内，得到了快速的发展和应用，并通过与各种生化分子生物学技术结合，衍生出很多改良技术。例如RTPCR、多重PCR、不对称PCR、PCR—ASO 和PCR—SSCP 等。

1 PCR 的原理和技术

PCR 技术是根据DNA 模板的特征，来模仿DNA 在人体内的复制过程，在合适的体外环境下，以单链DNA 为模板，将合成的寡核苷酸和人工设计作为引物，然后利用具有热稳定性的DNA 聚合酶沿着5’—3’方向合成新的DNA，从而对DNA 片段进行扩增[1]。PCR 反应体系包括引物、dNTPs、DNA聚合酶、缓冲液、Mg2+和核酸模板。

1.1 引物

引物能够决定PCR 扩增的特异性，并且引物的设计和合成会直接影响PCR扩增的结果。通常情况下，引物要位于待分析基因组的高度保守区域，长度要保持在15 ～30 碱基内，并且引物之间不能互补，同时引物内的碱基不能有太多的重复，GC 的含量不宜过高。

1.2 dNTPs

PCR 反应必须要用到的底物就是dNTPs，dNTPs 是4 种脱氧核苷酸的混合物。当4 种脱氧核苷酸的浓度相同时，能够降低核苷酸的错误掺入率。此外，被扩增dNTPs 的浓度一般为0.2 mol/L。

1.3 DNA 聚合酶

目前最常用的DNA 聚合酶就是TagDNA 聚合酶，该聚合酶是由水生栖热菌产生的，拥有很强的热稳定性，并且能够在94 ℃的高温下存活，其最佳的反应温度是72 ℃。

1.4 缓冲液

PCR 反应中最常用的缓冲液是10 ～50 mol/L 的Tris—HCL 体系。因为每一种Tag 酶都有其对应的反应缓冲液，所以在进行PCR 反应时，不要将不同厂家的Tag 酶和缓冲液进行交叉使用。

1.5 Mg2+

镁离子（Mg2+）是保持TagDNA 聚合酶活力的重要金属离子，镁离子的浓度会对PCR 产物的特异性和产量造成影响。由于正价镁离子能够与负价离子进行结合，比如磷酸根。而磷酸根的来源就是PCR 反应中的DNA 模板、引物和dNTPs。所以想要使PCR 的反应效果达到最佳，就需要控制镁离子的浓度，通常情况下2 ～5 mol/L 即可。

1.6 核酸模板

当DNA 的模板是染色体DNA 时，想要进行PCR 扩增，就需要较高的Tag 酶量，并且模板的纯度要比较高，但是不能包含抑制DNA 聚合酶活性的蛋白酶。一般情况下反应体系中需要的模板量是102～105拷贝。

2 PCR 技术在食品检验中的应用

PCR 技术最早应用于基因检测方面，由于具有准确度高的优势，近些年来得到了快速发展，且随着人们对食品安全管理重视度的提升，PCR 技术被引入食品微生物检验中，具体应用于以下方面。

2.1 食品致病微生物检验

食品中存在的致病微生物可引起各种各样的疾病，包括腹泻、中毒、感染等，早在20 世纪就开始利用PCR技术进行食品致病微生物检验，尤其是食品中常见的致病微生物，包括金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌等，从而快速鉴别食品的安全性。

2.2 食品特定成分检测

为了预防特定动物性疾病的出现，例如禽流感、猪瘟、疯牛病等，需要对食品中的动物成分进行鉴定，而PCR 技术具有快速、准确率高且操作简单的优势，在大规模食品成分检验中得到了推广应用。

2.3 食品营养成分检测

我国要求要在食品包装上要注明其中的营养成分，尤其是深加工产品，在经过多次加工之后原材料的性质与性状已经彻底改变，无法通过眼睛或嘴巴来感受食品原料，因此需要在产品包装或说明书中标注营养成分，避免出现以次充好的情况。PCR 技术在食品营养成分检验中具有较好的应用效果，能够有效评估食品中的营养成分，从而为消费者提供保障。

2.4 转基因食品鉴定

PCR 技术还可用于市场中转基因作物的检测，但是PCR 技术也存在一定的缺陷，例如在死细菌存在的情况下容易出现假阳性问题，同时无法检测出微生物产生的毒素。

3 PCR 技术在食品检验中的应用

目前食品微生物检验中使用的PCR 技术主要为常规PCR 技术、多重PCR 技术以及RT—PCR 技术，不同PCR 技术有着不同的优缺点，常规PCR技术能够进行多种微生物的检测，且检出率超过99%，目前在基层食品卫生管理部门得到了推广应用；多重PCR 技术在传统PCR 技术的基础上简化了检验流程，能够完成多基因检测；RT—PCR 技术能够进一步提升PCR 技术的敏感度。总体来说，PCR 技术在食品微生物检验中具有较好的应用效果。