生物检测技术在食品安全检验中的应用

2022-11-16刘丽英

食品安全导刊 2022年28期

刘丽英，黄迪

（新疆产品质量监督检验研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

近年来，公众对食品质量安全要求的提高推动了食品安全检验检测技术的不断发展。各种食品检验检测技术层出不穷，其中生物检测技术是较为典型的一类技术。由于这类技术具有准确度高等优势，因此在食品检验中也取得了较好的效果。

1 食品安全检验中应用生物检测技术的优势

生物检测技术是近年来新兴的一项食品检验检测技术，其主要通过生物成分之间的反应对食品中的目标成分进行检测。这类技术的应用有着较为重要的意义，其主要体现在以下3个方面。①通过应用生物检测技术，能在一定程度上突破传统检测方式存在的局限，在短时间内检测出食品中的相关成分和含量，有效提升食品检验检测的工作效率。②通过应用生物检测技术，其能根据不同生物之间的特定反应，准确测定食品中的特定成分，从而有效提升食品检验检测结果的准确性。③生物检测技术的综合成本相对较低，基本能够兼顾检测效果和经济支出两方面的需要，具有较高的可行性[1]。

2 当前食品安全检验工作中常用的生物检测技术及应用

2.1 生物传感器检测技术

生物传感器检测技术是近年来新兴的一项检测技术。在实际应用过程中，由技术人员在传感器识别系统中输入相关信息后，系统即可对传感器采集到的信息进行分析，最终输出检测结果。基于不同类型生物传感器的特异性，技术人员既可实现对食品中的主要营养素种类及含量的准确分析，同时也可对食品中的微生物等有害物质进行测定。从近年来的实际经验来看，这项技术在效率和准确性上具有较大优势[2]。

2.2 生物芯片检测技术

生物芯片检测技术又称为微阵列技术，常被应用于电子和机械等领域，近年来随着科学技术的进一步发展而逐渐被覆盖到食品检验检测领域中。在实际应用过程中，这项技术主要基于光导原位合成及微量点样等原理，对食品中的特定成分予以标记，再将标记后的成分在载体中完成固化，固化后的特定成分分子排布形式将转变为“平面化”，通过对平面阵列进行分析即可准确判断样品中的各种成分及含量等信息[3]。由于这种技术只需要痕量样本即可实现检测，因此其实用价值相对较高，以某研究团队为例，该团队的研究人员开发了一种寡核苷酸微阵列芯片，使用该芯片对食品中一些非必需的维生素成分进行了精准测定，其检测效率和准确度较高，且这种芯片的特异性较强，与其他成分之间未发生交叉反应现象，其有望在今后的检验检测中得到推广应用。

2.3 PCR技术

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术同样是当前食品安全检验检测中的一项常见技术，其在实际应用过程中主要基于以下3个步骤进行。①通过过滤和离心等步骤，提取食品样品中的DNA成分。②使用PCR技术，对提取出的DNA进行扩增。③通过延伸、退火和变性3个步骤对扩增得到的产物进行分析。通过以上3个阶段的处理后，食品中的特征性成分会结合DNA的特定位置，并逐步形成新的特征性成分DNA，因此即可用来实现对特定成分的判别。目前，这项技术在判断动物源食品成分真实性、检测食品受微生物污染程度等方面均有较为广泛的应用，对于检测转基因食品的效果也较为突出。当然，这种技术在实际应用过程中仍有一定的提升空间，如PCR产物电泳检测时间超过48 h则容易出现“假阴性”的问题，以及其在模板制备方面的局限等。目前，一些研究人员也在致力于将PCR技术与变性梯度凝胶电泳（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis，DGGE）技术联合应用，打造多重PCR技术模式，以提高检测效率及质量[4]。

2.4 生物酶检测技术

近年来，随着酶学技术的进一步发展，生物酶检测技术也逐步应用于食品安全检验工作当中。目前这种技术在检测有机农产品中的农药残留方面应用相对较多，其主要表现形式为应用酶联免疫试剂盒成品进行检测，如存在待检测的物质，则试剂盒内成分会基于抗体和抗原之间的相互作用而发生显色反应，以此实现对这些食品中药物残留的快速检测。然而，由于不同食品材料的理化性质等存在较多差异，针对不同类型的食品也需要使用与之对应的酶联免疫试剂盒进行检测。整体来看，由于生物酶检测技术具有较强的特异性，其检测精度较高，能够达到ng级别，实践应用效果较为显著，预计随着这项技术的进一步发展，未来该技术的检测精度有望达到pg级。

2.5 代谢学电阻抗法

代谢学电阻抗法是近年来新兴的一项食品安全检验检测技术，这项技术主要应用配置电阻材料的培养基进行检测。将食品样品放入培养基中后，如样品中存在微生物，则微生物会在培养基中大量繁殖，培养基中的一些大分子化合物将被微生物分解为小分子化合物。小分子化合物对培养基中的电阻存在明显的干扰，因此可通过电阻值的变化，以专业仪器对相关数据及变化情况进行采集和分析，此环节主要通过分许标准菌株与样品菌株的电阻抗检测数据，从而得出检测结果[5]。

2.6 免疫学检测

免疫学检测主要针对食品中的食源性病原菌进行检测，这种检测方法发展时间较长，目前已基本发展成熟，只需使用常规的仪器设备即可实现较为精准的检测，相对而言，这种检测方法具有较高的性价比。在具体的检测过程中，先培养相应的食源性病原菌菌种，观察微生物的代谢情况以及微生物菌落发生的各种生化反应，检测人员通过对生物代谢环节进行全流程观察，记录食源性病原菌生长、代谢过程中出现的酶类物质，并对酶类物质进行鉴定，分析检测数据得到结果。由于免疫学检测方法的特点，这种方法也被称之为“培养鉴定”，相较于其他生物检测技术，这种检测方法的直观性更为突出，也是当前应用较为广泛的检测方法之一。近年来，这种技术也经历了一系列的发展创新，其中较具代表性的是“酶联免疫技术”，这项技术能够在特定抗体中，将抗体转变为相应的“酶标抗体”，这类抗体能与抗原和抗体产生反应，反应完成后，使用酶标仪即可准确分析食品样品中可能存在的有毒有害物质。

2.7 基因探针检测

基因探针检测技术又称为DNA探针技术，主要基于DNA分子变性、复性和碱基互补配对等原理，对食品中的特异性DNA序列进行探查，以确定食品的质量安全水平。当前，这种检测技术的应用尚属于初始阶段，整体上分为异相杂交和同相杂交两种，但两种应用方向本质上并无显著差异，其均在DNA探针构建的基础上进行检测。以食品微生物的检测为例，其通常预先提取细菌的基因序列作为目标DNA，在此基础上制成DNA探针，以实现对食品中特定细菌含量的检测。整体来看，与传统的生物检测技术相比，基因探针检测技术有效打破了以往检测工作的局限性，具有特异性强、灵敏度高、操作便利度高等诸多优势。当然，基因探针检测技术尚属于初级发展阶段，因此其局限性仍然存在，如检测成本高、速度较慢等，这些是后续的研究工作中尚需改进的地方。

3 食品安全检验工作中生物检测技术的发展趋势

3.1 发展更倾向于多元化

在当前的食品安全检验工作中，生物检测技术因具有特异性、准确性和便捷性等诸多优势，在食品安全检测工作中的应用占比呈不断上升的态势，对提高食品安全检验检测水平发挥了重要的作用。但随着市场对食品检测需求的多样化和复杂化发展，现有的生物检测技术也需要不断发展以契合动态变化的检测需求。在这一要求的推动下，未来的生物检测技术将朝着多元化的方向发展，预计各项生物技术的联合应用或生物技术与其他类型的检测技术等联合应用，将成为今后生物检测技术的发展方向，通过各项检测技术的联合应用，各项检测技术的优势将得以有效整合，有望实现多元化的检测，从而进一步提高食品检验检测的质量水平，降低食品安全风险[6]。

3.2 灵敏化程度进一步提升

整体来看，当前生物检测技术仍处于发展阶段，部分生物检测技术尚处于初级发展阶段，难以达到高准确度和低检出限的要求。为解决这一问题，当前一些研究团队正致力于提升生物检测技术的灵敏度，如引入微波消解和电感耦合等离子质谱仪等实验方法，实现痕量检测。通过上述新技术的应用，检测的灵敏度将进一步提升，同时降低检测结果误差，使生物检测技术的优势得到更为全面的发挥。

3.3 便捷化程度将进一步提升

近年来，随着食品种类的不断丰富，食品安全检验检测的工作量随之增大，为了提高检测效率，降低工作强度，这就对食品安全检验检测技术的便捷化程度提出了更高的要求。在应用这些技术模式时，通常先使用快速检测技术进行初步检测，如在初步检测中发现有问题的食品，再对这些有问题的食品进行单独的实验室检测。采用这种检测技术，能够在保证检测结果准确的前提下，明显提高检测效率。此外，目前各种食品检验试剂盒等产品也不断被推出，这些产品也能满足快速检测的需要，契合检测机构及监管部门的要求，预计这类产品在未来也将取得快速发展。