食品微生物检验检测方法及进展

2023-03-12李贺单县检验检测中心

食品界 2023年2期

文李贺单县检验检测中心

近年来，随着我国经济的迅速发展，社会生活水平的不断提升，人民的生活质量得到了提升，开始越发注重食品安全与食品质量的问题。食品安全关乎人们的身体健康。在食品安全的影响因素中，除了以重金属及化学有机物等有害物质所造成的环境污染，以及家禽、牲畜的养殖过程中与各种蔬菜、水果等农产品种植的过程中大量使用农药和兽药后残留的药物超标等因素之外，另一重要因素便是在后期食品加工制作、包装、储存及运输等过程中，食品生产厂商及运输厂商未能严格做好对食品质量的检验、存放环境、运输时消毒措施等方面的工作，增加了各种微生物、寄生虫、生物毒素等创造了有利于繁殖、生长的良好环境，导致食品安全质量得不到保障。随着越来越多的生产厂商的出现，所生产的各类食品也随之增多，造成许多的食品在检测质量上不符合规定，人们误食带有病原微生物的食物后，出现食物中毒等事件频发，也使得食品安全检测工作走进社会各界及人民的视野。过去，关于食品微生物的检测，首先需对微生物进行分离培养，再通过检测人员肉眼观察或使用放大镜观察，检测食品中微生物的数量及种类，以此评价食品生产过程中的卫生情况及食品的质量。如今，随着我国食品行业的高速发展，这一工序繁杂、检测耗时长的传统的检测方法早已无法满足当前的检测需求。因此，采取哪种检测方法能够实现对食品微生物完成快速、准确、高效的检测，成为当前亟须解决的一个重点问题。近几年来，我国计算机技术、自动化技术、生物技术等多领域的发展及突破，促使食品微生物检测技术也得到了进一步发展，免疫学技术、生物芯片技术、抗体技术、电阻抗技术、PCR技术及化学仪器分析技术等多种检测技术的出现与投入使用，促使我国的食品行业存在的食品安全质量问题逐步降低，保障了人民的饮食安全，有效的预防及减少食品安全事故的发生。本文主要阐述食品微生物的多种检测技术方法及发展，分析如何有效的提高食品安全检测的工作效率及质量。

1.食品微生物的检测方法

1.1 关于传统理化检测技术

主要利用放大镜、显微镜并借助化学试剂产生的特殊颜色，来观察菌落的数量、形态、颜色、生化反应等特征，以作为鉴别不同微生物、细菌菌落的方法。而针对微生物的生化反应检测方面，常用的有糖酵解试验、淀粉水解试验、V-P试验、明胶（gelatin）液化试验、尿素酶（urease）试验、硝酸盐（nitrate）还原试验、氧化酶（oxidase）试验、甲基红（methyl red）试验、靛基质（imdole）试验、硫化氢试验等数十种，这些生化反应的鉴定方法有着检测准确率、灵敏性、特异度高的优势，也是微生物分类鉴定的重要依据。但以上检测技术耗时相对较长，检测操作繁琐且需要大量检测人员共同参与，导致检测工作效率低下，无法快速及时的检测出食品中的病原微生物。

1.2 关于分子生物学技术

1.2.1 基因芯片技术

基因芯片技术（即DNA芯片），杂交测序方法是其测序原理，即通过与一片基片表明固定了已知序列的核酸探针与标记样品进行杂交，通过荧光标记与基片上对应的探针的扫描定量后，经计算机处理得出所需要的检测样品的信息。与传统检测技术、核酸印迹杂交技术相比，该技术通过将大量的探针固定于同一基片上，能够同时完成对大量检测样品的一次性检测与分析，并且有效地规避了传统检测技术、核酸印迹杂交技术存在的检测操作复杂繁琐、检测效率低下、一次性检测样品数量少等不足，具有检测效率高、分析速度快、高度自动化等优势，并且能够使检测工作人员在较短时间内快速完成检测并一次检测操作就可了解并掌握大量的检测信息。目前，基因芯片技术在药物筛选、新药物研发、疾病诊断、环境监测、司法鉴定、农业生产等领域中得到广泛应用。

1.2.2 基因探针技术

基因探针技术又称为分子杂交技术（即核酸探针），是一段带有检测标记，是用放射性同位素标记顺序已知、与目的基因能够起到互补的单链DNA或RNA系列。基因探针通常由几十个特定类型的脱氧核糖核苷酸构成，通过每个探针与待测的目的DNA片段成功配对杂交后，就会在探针顶端产生并释放出相应荧光信号，把目的基因显示出来，表明此DNA样品中含有这种基因，若未能成功配对杂交则不会产生相应的荧光信号。检测工作人员使用计算机对释放的荧光信号进行分析，便可获得检测样品中的详细信息，从而判断样品中是否存在微生物、存在微生物的种类等。

1.2.3 聚合酶链式反应（PCR）技术

聚合酶链式反应（PCR）技术又称为无细胞分子克隆系统，是一种将双链DNA片段通过变性后转为单链，并加入人工合成的两段能与NDA两段产生互补作用的核苷酸平当做引物，再与单链DNA互补结合后，将引物、DNA聚合酶、待扩增NDA、脱氧核苷酸三磷脂酸（dNTPs）、PCR缓冲液等试剂加入同一试管中，置于PCR仪中进行反应，在变性、退火、延伸的循环操作后，完成对DNA分子的扩增作用。目前，PCR技术在基因遗传研究、医学生物学研究、法医学、环境及食品微生物等领域得以广泛应用，尤其在食品微生物的检测中能够有效的检测出金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、乳酸杆菌等。

1.3 关于免疫学技术

1.3.1 酶联荧光免疫分析技术

酶联荧光免疫分析技术属于免疫荧光、放射免疫两种技术的结合体，主要通过在固相载体上附着已知抗原或抗体，并将抗体或抗原与酶连接，形成被酶标记的抗体或抗原，随后将固相载体上加入需测量样品，使样品的抗体、抗原相结合，后续将酶标记的抗体或抗原与样品的抗体、抗原相结合后加入酶底物，在酶的催化作用下出现带有荧光现象的产物，而荧光产物的量与样品物质的质量成正比相关，故可对样品中的细菌、微生物进行定量检测。

1.3.2 免疫磁珠分离技术

免疫磁珠分离技术属于一种较为先进的废弃物分选方法，通过使用人工合成的内在携带磁吸力、外部能够结合抗体的免疫磁珠细胞加入样品后，磁珠表面的抗体与样品中的微生物能在较短时间内产生特异性标记与结合，从而分离样品中分离出将复杂混合物以及其他物质，达到分离与聚集微生物的作用。

1.4 关于代谢学技术

1.4.1 电阻抗技术

电阻抗技术主要在培养基中微生物的代谢活性不同，通过对微生物中蛋白质、乳酸盐等电惰性物质代谢成为电活性物质，并对交流电路引起的阻碍与抵抗作用的不同而起到检测的效果。当培养基中微生物的生长与代谢活性处于旺盛状态时，培养基中的电惰性物质就被电活性物质取代，增强培养基的导电性、并降低培养基中微生物的电阻抗作用，最后通过对导电与阻抗电的变化进行分析，可鉴定出微生物的含菌数量。

1.4.2 热微量计技术

微热量技术通过对细菌、微生物在繁殖、生长过程中产生的热量及热量的变化进行测量及录入计算机中进行分析，得出的热量曲线图与热量产生时间的曲线图，可辨别出食物样品中是否存在细菌、微生物，但微热量技术相对在检测食物细菌含量方面的运用较多。

1.5 关于化学仪器分析技术

1.5.1 气相色谱分析法、高效液相色谱分析

气相色谱分析法是应用时间相对较长的一种利用流动相气体进行色层分离、分析检测的方法，而高效液相色谱分析法则是在气相色谱分析法的基础上通过深入分析研究所得出的一种全新检测技术。两种方法在针对病原微生物的分析作用原理相同，选择合适的方法进行物品的检测，更能提高检测结果的检测速度、检测效果。

1.5.2 光谱分析技术

根据食物成分用光谱来鉴别及确定其他化学组成与相应的电磁波吸收能量进行分析的方法为光谱分析，具有灵敏、迅速等优点。光谱分析法在食品质量检测工作中，针对食品微生物方面的运用较少，主要应用于食品的分子结构、脂肪、蛋白质含量的检测中，能够在检测后精确的获得所检测样品的成分组成及具体的数量。

1.5.3 质谱分析技术

质谱分析通过电流对样品中需检测成分进行不断冲击，得出形成的正离子碎片的定量图谱，以完成对样品的检测。质谱分析技术可以同时完成对样品多种成分的检测，以及对农药、有毒物质的残留检测，亦可用于食品香味成分的定量鉴定。

1.6 关于生物传感技术

主要通过物理化学换能器与生物活性物质（如酶、蛋白质、抗体、抗原、生物膜等）识别敏感性的有机结合，在检测过程中完成对生物活性物质表达的浓度信号转换为电信号的检测。生物传感器主要由识别部分（即敏感元件）与转换部分（即换能器）构成，通过检测时选择性分辨能够发挥感知作用的微生物、细胞、组织等生物材料，将所感受到的有规律的、持续的信息转换为可以理解的信息，并将信息利用光学、温度、电化学等方式展示，为检测工作人员提供更为准确性的依据。该检测技术具有重复使用、操作系统简单、高度自动化、只对特定底物产生反应、不受其他因素干扰、分析效率快（1min即可获得结果）、准确度高（相对误差在1%）等多种优势及特点，在食品、制药、生物医学、临床检验等方面有着良好的应用前景。

2.基于传统理化检测技术，分析其他检测技术的优势

近年来，我国在食品安全质量检测工作领域中，所使用的检测设备、检测技术都属于现阶段高科技的设备与最新技术，与传统操作检测技术相比，化学仪器分析技术、分子生物学分析技术、生物传感技术等均可利用自动化技术实现对检测设备运行、检测、分析等过程的操作，极大程度的提高了检测人员的检测工作效率、提升检测结果的精确性，从而有效降低传统检测技术存在的误差；能够进行多种检测样品的分析对比，最大程度的缩短了检测数据的时间、实现人力、物力成本的良好控制。在这些最新检测技术以及高科技设备在检测食品中的成分信息、残留药物的含量、是否有微生物繁殖等方面的实际应用过程中，能够对大规模的食品样本进行灵活的检测与分析，并精准明确食品样本的营养价值的定性、药物残留的定量、微生物繁殖情况等，不会出现传统检测技术中人工操作而产生的检测结果误差，保证了在食品检测的科学性、准确性和合理性，从而提升了食品的安全质量。此外，上述多种检测技术的应用范围较广，能够对成分复杂的食品、多个食品种类、多个待测项目进行同时检测或进行更具针对性的检测，且检测结果不受检测设备、检测样品数量及种类的影响。

3.影响食品微生物检测质量的因素及控制对策

3.1 检测工作人员因素

检测工作人员是保障食品安全质量检测的重要基础。部分检测工作人员存在仪器操作熟练掌握度欠缺、检测技术的运用不熟练、对待工作的态度不端正、缺乏细心和耐心等情况，从而影响到食品检测的质量及检测结果。对此，工作单位需加强对检测工作人员进行相关的培训及教育，如不同检测设备的操作方法、不同检测技术的运用方法及具备的检测优势等，不断提高检测工作人员的综合能力，确保其充分、熟练的掌握不同设备、不同检测技术的操作及运用；同时单位制定工作管理制度、展开食品微生物检测重要性、食品安全知识的宣传教育等措施，提高工作人员的工作态度及工作责任心。

3.2 检测环境因素

实验室环境因素、涉及的设备设施等是保障检测工作顺利进行、确保检测结果精确性的前提。实验室内的卫生清洁程度、温湿度、空气流通情况、酸碱度、电磁干扰、噪音、光线等是影响环境的主要因素。因此，为了避免以上因素对检测结果准确度、实验室设备设施安全、工作人员人身安全产生影响，应当通过定期打扫卫生、消毒以维持实验室的干净整洁，调节适宜温湿度，以防止样品二次滋生其他细菌及微生物，工作人员在检测时也需穿戴防护衣，不仅避免检查时样品污染、也保障工作人员健康安全；存放特殊仪器、特殊检测样品的区域应当禁止与检测工作不相关的人员进入，并在外部张贴相关提醒、警示的标识，以避免他人误入；最后在实验室内配置各种应急设施用具，保证对检测人员的人身安全、测器设备的保护。

3.3 检测设备因素

随着检测设备的更新，为检测工作人员提高了工作效率，但部分单位的人员对设备的安装、校准、调试过程中没有严格按照设备说明书中的规定要求进行，同时也未能做好后期对设备的维护、保养工作，导致设备常常出现检测故障、精确度下降等问题，不仅影响检测工作进行，也无法得到精准的食品检测结果，而无法保证食品安全性。因此，工作单位需严格要求相关技术人员定期对设备进行检查、维护及保养，对存在较小问题的设备及时进行维修、重新调整正确运行参数等，以提高设备的使用效率及检测精确性；此外对于技术人员无法处理的存在较大问题的设备，应及时联系设备厂商的专业维修人员进行维修处理，以避免耽误后期工作。