分子生物学方法在食品微生物检测中的应用

熊红名，秦秀蓉

（1.重庆市涪陵食品药品检验所，重庆 400000；2.重庆计量质量检测研究院第六分院，重庆400000）

1 分子生物学概述

1.1 分子生物学的概念

分子生物学是以分子为基点对整个生物领域所具备的相同特质加以说明，即说明生命体的基本性质[1]。

1.2 分子生物学的意义

1.2.1 理论意义

分子生物学在一定程度上解释了不论是什么有机物种，其生命活动都有一致的规律性。

1.2.2 实践意义

分子生物学的产生和发展在自然科学领域有着重要的地位，其推进了生命科学的探索进程。其在现实生活中的应用也越来越多。如根据酶的催化原理，能够设计出用于化学工业上的新的催化剂，从而加快了工业生产速度，提高了生产效率，为化学工业的发展变革做出了巨大贡献[2]。其还能够被用于预防农业灾害、检测环境和水中对人体健康有害的微生物。

另外，分子生物学检测方法应用于食品检测，可以保证食品卫生，防止食物中毒，使得食品安全有了更大的保障。

2 分子生物学在食品微生物检测中应用的必要性

当前社会，各食品企业或是饭馆、餐厅的食品质量问题层出不穷，这对人们的身体健康造成了严重威胁，从而使得大众对食品质量问题也越来越重视，尤其是一些食品中的微生物对食品造成的不利影响。另外，还有企业在食品加工等程序中对食物造成污染，导致食物中毒现象发生。对此，相关部门必须采取有效的检测手段，保障食物安全。因此，分子生物学检测方法因其更加快速、高效而被积极采用。

3 分子生物学方法在食品微生物检测中的技术应用

3.1 PCR技术

3.1.1 概念

该技术是一种可以将目标脱氧核糖核酸进行扩大增加的技术，即在生命体外扩增DNA分子的一种分析生物学技术，主要应用于已知两段序列间的DNA区段的扩增。因此，该技术的独特之处就在于其能够使原本并不多的脱氧核糖核酸数量以最大程度的增多[3]。

3.1.2 原理

PCR的基本原理如图1所示。

图1 PCR原理示意图

3.2 环介导等温扩增技术

3.2.1 概念

环介导等温扩增技术是一种使核酸数量增多的新手段，其主要是针对靶基因上的六个区域设计四条引物，利用链置换型DNA聚合酶在恒温条件下进行扩增反应，可在15～60 min内实现109～1010倍的扩增[4]。

3.2.2 特点

该技术易实操，专一性较强，且方便对产品进行检测。

3.3 核酸分子杂交技术

3.3.1 原理

在某种程度上，具有一定同源性的两条核酸单链在一定条件下(适宜的温室度及离子强度等)可按碱基互补还原成双链。进行杂交的对象是探针和与其互补的待进行核酸测序的序列。待进行核酸测序的序列包括克隆的基因片段以及未被克隆的、组成生物基因组的所有DNA和细胞中的全部RNA。核酸探针是指用放射性核素、生物素或其他活性物质标记的、能与特定的核酸序列发生特异性互补的已知DNA或RNA片段。

3.3.2 特点

核酸分子杂交技术具有灵敏度高、特异性强的特点。

3.4 基因芯片技术

3.4.1 概念

基因芯片技术是将大量的核酸分子以大规模阵列形式排布在很小的载体上,通过与标记的样品进行杂交，检测杂交信号的强弱，进而判断样品中被检分子的数量和序列信息的技术。

3.4.2 原理

基因芯片主要是依据杂交的原理，即脱氧核糖核酸的碱基配对原则。当温度较高或是pH大于7的环境中，双螺旋之间的氢键断裂，双螺旋解开，形成单链分子，这一过程称为DNA变性。变性的脱氧核糖核酸粘性会降低且下沉速度变快，浮力密度变大，能吸收更多的紫外辐射。而离开变性所需环境后，变性DNA两条互补链可以重新结合，恢复原来的双螺旋结构，这一过程称为复性。复性后的DNA，其理化性质能得到恢复。利用DNA这一重要理化特性，两个以上不同来源的多核苷酸链之间由于互补性而使它们在复性过程中形成异源杂合分子的过程称为杂交。杂交体中的分子不是来自同一个二聚体分子。与其他变性方式相比较，此种方法能够对温度进行更好的把控，当双链的核酸在高于其变性温度时，解螺旋成单链分子；当温度降到低于其变性温度时，单链分子根据碱基的配对原则再度复性成双链分子。因此通常利用温度的变化使DNA在变性和复性的过程中进行核酸杂交。

单链核酸分子间遵循碱基互补配对原则，即核酸分子进行杂交的前提。合成杂交分子不一定是两条碱基完全互补的双链构造，所以不同来源的核酸单链彼此之间只要有一定程度的互补就可以形成杂交双链。通常称被检测的核酸为靶序列，用于探测靶DNA的互补序列被称为探针。在传统杂交技术如DNA印迹和RNA印迹中通常标记探针，被称为正向杂交方法。而基因芯片通常采用反向杂交方法，即将多个探针分子点在芯片上，样本的核酸靶标进行标记后与芯片进行杂交。这种方法能够同一时间对大量的目标核酸进行研究，以及将全基因组当作目标序列进行研究分析[5]。

3.4.3 特点

基因芯片技术具有精准、快速、多数据分析等特点。

4 结语

食品安全问题越来越引起人们的重视，因此在食品质量检测方面必须要有所加强。而传统的食品检测技术已经无法满足当前食品微生物检测的需要，对此，分子生物学检测方法因其更加快速、高效而得到积极应用。本文主要对分子生物学方法在食品微生物检测中的技术应用进行分析探讨，主要包括PCR技术、环介导等温扩增技术、核酸分子杂交技术以及基因芯片技术的应用，分析了这些技术的优势、特点以及原理，以推动各项技术的广泛应用，提升检测成效。在对食品进行检测时采用分子生物学检测方法能够有效保证食品的质量安全，从而避免不合格食品对人体的危害。