不同食品加工工艺对DNA提取和品质的影响

章少坤

摘要 基于聚合酶链式反应技术的食品溯源和转基因原材料检测，取决于DNA模板量和品质。而在食品加工过程中，温度、pH值、发酵、机械力作用等都会导致原材料DNA降解，为后续食品溯源、掺伪检测和转基因原料检测带来挑战。研究发现，虽然加工过程会导致DNA降解，但加工食品DNA提取后进行PCR扩增仍可实现。本文总结食品加工过程中的温度、pH值、发酵、机械力作用等對DNA的影响，以期为加工食品溯源、掺伪检测和转基因原料检测提供理论依据。

关键词：食品加工;DNA 降解;聚合酶链式反应

随着分子生物学技术的不断发展和大量应用，以PCR技术为基础的食品溯源检测、掺伪检测和GMO成分分析快速发展，但食品加工过程中的多种因素会对原材料DNA造成巨大影响，导致DNA一级结构被破坏，使DNA水解、氧化或脱氨基，影响PCR的定性或定量检测，造成检测结果不稳定或失败。同时，加工食品的DNA提取方法也会影响检测结果。如何最大限度地获得加工食品中的原料DNA，去除多糖、多酚、蛋白质等对后续PCR过程的影响或抑制，也成为食品安全分子检测的重要考虑因素。

本文总结了近年来国内外针对加工食品的DNA提取、检测及检测方法，并进行简要分析，以期为我国食品安全检测、食品溯源和GMO成分分析的进一步发展提供理论参考。

1 加工食品DNA 提取影响因素

进行加工食品检测的第一步是提取DNA。DNA的品质（数量、纯度）决定后续检测效果。对于单一原料食品，如豆腐、玉米片等，可以认为原料同一，则提取难度降低。但对于复合原料食品，如饼干、披萨等，原料的复杂性会导致DNA提取难度上升。在这类食品的处理过程中，就需要确定主要检测原料，并制订相应提取方案。

一般情况下，加工食品的植物性原材料DNA提取利用CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）方法进行，该方法具有去除植物性多糖P-I和成本低廉的优势。另外，也有利用磁珠富集的方式进行DNA提取，产物直接进行PCR扩增11。但由于食品加工过程的许多因素都可以造成DNA降解，导致DNA纯度或浓度下降，因而在提取过程中通常考虑这2个因素的折中方案。总结了前人进行食品 DNA 提取中的优化方案，这些方案通过凝胶成像、UV分光光度计、荧光检测、传统PCR、巢式PCR或RT-PCR等方法进行验证，获得最优结果。

食品中存在许多化学成分，这些化学成分会影响DNA的提取。如各种杀菌剂加工过程中物理性质或化学性质的改变，使DNA附着在非溶解性物质上，降低DNA的抽提效果;氧化剂或酶水解缩短DNA长度24。加工过程中的一些处理，如加热、冷冻等，也会降低DNA片段长度，从而改变DNA提取效率。

2 DNA的数量、纯度与PCR的关系

DNA的数量与纯度决定PCR扩增效率。一般通过检测DNA片段长度或平均分子量来判断所提DNA的质量，而DNA的质量与所检材料种类、加工过程和DNA提取方法相关。在转基因食品检测中，通过 PCR扩增目标片段（外源基因片段）分析是否为转基因加工食品12%。

食品基质中存在的大量化学物质对于DNA纯度有严重影响。DNA提取过程的选择和优化，可以消除潜在干扰和反应抑制物，使基于DNA 基础的检测技术获得成功。首先，原料自身包含的蛋白质、多糖、脂类或多酚可能引起DNA污染;其次，提取DNA时所用的CTAB、EDTA、酚类、氯仿、SDS、乙醇、异丙醇等，都会干扰Taq酶活性，从而抑制PCR反应;再次，缓冲液中包含的盐类、糖类以及其他化合物也会不同程度地降低PCR反应效率B5-37。因此，在进行加工食品PCR扩增时，往往需要稀释DNA提取液，通过降低干扰物的浓度来提高PCR反应效率。通过分光光度计进行DNA纯度检测，确定在230、260、280 nm处的吸光。加工食品中往往包含多种原材料，并且经过多重工序。由于原材料的特性不同，就会影响DNA的提取效率。对于不同食品，往往无法适用一种或几种通用的提取方法，需要根据不同材料优化不同提取过程。

结论

食品加工过程中的许多过程都会影响 DNA 的各级结构。其中高温和酸度是破坏 DNA 结构的最主要因素。随着PCR技术的不断发展，利用各种变异型的PCR技术（如荧光定量PCR、巢式PCR技术等），使被降解为小分子的DNA片段检测成为可能。但为了提高检测的成功率和灵敏性，目标片段的选择成为关键因素。

由于人们对食品安全的关注度越来越高，食品掺伪、溯源和GMO检测成为食品安全检测的重要发展方向，利用分子生物学手段进行原料检测，使食品安全检测更加快速、准确。但由于食品加工过程中的各种过程会对原材料DNA分子造成破坏。因此，了解各种加工过程对 DNA的影响，尤其是常见的、重要的加工过程，对于不同食品原料的影响，在产品溯源和GMO检测时显得非常关键。

未来，在食品原材料的分子检测中，最应关注的是小目标片段的筛选以及针对不同食品建立特异性强的目标片段及对应引物体系，检测确定在加工过程中各食品原材料的更稳定基因，同时结合近年来发展起来的蛋白组学、转录组学和核酸适配体等技术，为食品安全检测提供更加便捷、准确的方法革新。

参考文献

[1]MEYER R.Development and application of DNA analytical methods for the detection of GMOs in food[J].Food Control，1999，10（6）：319-399.

[2] KHARAZMI M，BAUER T，HAMMES W P，et al.Effect of food proces- sing on the fate of DNA with regard to degradation and transformation capability in Baciltus subtilisJJ，Syst Appl Microbiol，2003，26（4）：495-501