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關鍵詞:肽類毒素 脂多糖內毒素 霉菌毒素 檢測方法
項目類別:農業科技 項目編號:XF11C004 項目名稱:徐州市乳品質量安全檢測技術
生物毒素主要指微生物在生長代謝過程中產生的有毒化學物質,微量毒素侵入機體后即可引起生物機能破壞,使人畜中毒。包括肽類毒素、脂多糖內毒素、霉菌毒素等。
肽類毒素主要有溶血素、腸毒素等,其中產生溶血素的細菌主要有單核細胞增生李斯特菌、霍亂弧菌等。溶血素的致病機理是作用于細胞膜,造成其結構和功能的紊亂,使大量細胞內的成分泄漏,導致細胞死亡。產生腸毒素的細菌主要有金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和蠟樣芽孢桿菌等。腸毒素是細菌外毒素,通過吸收或在腸內產生,作用于腸黏膜,通常引起腹瀉等不適癥狀。
脂多糖內毒素是革蘭氏陰性菌細胞壁的主要組成成分。研究表明,過量的脂多糖內毒素可引起機體嚴重的病理生理反應,表現為發熱、低血壓、休克、器官功能衰竭甚至死亡等。
霉菌毒素是霉菌產生的一種有毒的次級代謝產物,它是主要的真菌毒素,多數具有致癌作用。霉菌毒素主要有:黃曲霉素、赭曲霉素、單端孢霉烯族毒素等。目前為止,黃曲霉毒素有 B 1、B 2、M 1、M 2、G 1、G2 等幾種,其中黃曲霉素B1的毒性和致癌性最強,被稱為第一大類致癌物。赭曲霉素有 A、B、C、D 共4 種,其中毒性最大的是赭曲霉素A。單端孢霉烯族毒素中比較常見的是A 類單端孢霉烯族毒素,它主要包括T-2 毒素和HT-2 毒素。
目前,生物毒素的檢測技術已得到越來越多的重視,國內外學者對這些毒素也研究頗多。傳統的檢測技術以檢測致病菌為主,需要培養,檢測時間長。現代檢測技術簡便、快速、靈敏度高,且能達到微量檢測的目的。本文對這些生物毒素的檢測技術進行較為詳細的闡述并對這些方法的特點進行總結。
1、肽類毒素的檢測
肽類毒素傳統的檢測方法主要有:酶聯免疫檢測技術、聚合酶鏈反應技術和生物傳感技術等。近年來產生了一些新興檢測技術,如:懸浮芯片技術等。
1.1 酶聯免疫檢測技術
酶聯免疫檢測技術是利用酶標記物同抗原抗體復合物的免疫反應與酶的催化放大作用相結合,當偶聯物與固相載體上的抗原或抗體反應和酶的相應底物,即起催化水解或氧化還原反應而呈顏色。所生成的顏色深淺與待測標本含量成比例,由此進行定性或定量分析。酶聯免疫檢測技術是一種敏感、快速、簡單的方法,應用較廣,但是利用酶聯免疫檢測技術檢測食品中金黃色葡萄球菌腸毒素時,會因為假陽性或假陰性影響檢測結果。
1.2 聚合酶鏈反應技術
聚合酶鏈反應技術是一種在體外模擬DNA 復制過程,對特定的DNA或DN段進行快速擴增的方法。聚合酶鏈反應技術具有靈敏度高、檢測時間短等優點。目前常用的聚合酶鏈反應種類有定性聚合酶鏈反應和熒光定量聚合酶鏈反應。熒光定量聚合酶鏈反應是把熒光基團加入普通聚合酶鏈反應技術反應體系中,利用熒光信號積累檢測整個聚合酶鏈反應反應的進程,通過標準曲線對未知物進行定量。熒光定量聚合酶鏈反應比常規聚合酶鏈反應技術自動化程度更高、特異性更強,其應用也更廣泛。根據報道已有包括葡萄球菌各型腸毒素,大腸桿菌毒素等30多種毒素可以應用聚合酶鏈反應來檢驗。
1.3 生物傳感技術
生物傳感技術是以酶的催化或者抗原抗體結合等特異反應,通過換能器將反應結果輸出為可檢測的信號通過信號分析定性或定量待測物質。生物傳感器檢測法具有分析速度快、檢樣微量、生物功能膜可反復多次使用等特點,可用于許多物質的檢測。
1.4 懸浮芯片技術
懸浮芯片技術具有操作簡便、重復性好、靈敏度高以及線性范圍寬等優點。國外已經有利用懸浮芯片技術檢測的報道。國內孫肖紅等利用懸浮芯片系統建立檢測模型,檢測不同濃度金黃色葡萄球菌腸毒素B,其線性范圍為0.2~1653.4ng/mL,最低檢測值為203pg/mL均優于酶聯免疫檢測技術(最低檢測質量濃度為60ng/mL),除與2.μg/mL金黃色葡萄球菌熱休克毒素有交叉反應外,和其他幾種細菌、毒素、蛋白均無交叉反應。實驗證明懸浮芯片定量檢測方法對于模擬添加的金黃色葡萄球菌腸毒素B 具有良好的檢測效果。這比國外報道的熒光免疫層析法、磁免疫層析法、芯片傳感器等方法的靈敏度都要高,與生物傳感器- 質譜聯用技術、毛細管芯片技術等在同一數量級。綜合國內外對懸浮芯片的研究來看,該技術應用前景十分廣闊,但是懸浮芯片能否從粉末樣品中直接檢測毒素和病原,尚缺乏模型和評價。
2、脂多糖內毒素的檢測
1968年,國外研究人員Levin等建立了利用鱟實驗檢測脂多糖內毒素的方法。近幾十年來,脂多糖內毒素的檢測方法已有很大進展,實驗簡便、經濟、準確性高,但是由于費時、響應慢、自動化程度低等原因已限制了其應用。近十年來出現了利用生物傳感技術和氣相色譜-質譜聯用儀檢測細菌內毒素的報道。國外研究人員Goh等用增強型綠色熒光蛋白固定在傳感器上制成了熒光內毒素生物傳感器,根據脂多糖內毒素與之結合時熒光強度的衰減檢測細菌內毒素的含量。此熒光生物傳感器存在非分析物產生的熒光干擾問題,是近年來發展較快的一類光學生物傳感器。國內岳麗娜等利用氣相色譜-質譜聯用儀聯用技術,對脂多糖內毒素標準品所含的3-羥基脂肪酸種類進行檢測,用于分析脂多糖內毒素標準品菌種來源的純度。結果表明脂多糖內毒素工作標準品中含有非腸道細菌,因此會出現誤差,對檢測結果產生影響。氣相色譜-質譜聯用儀聯用法檢測脂多糖內毒素,不受其標準品及細菌的生物活性的限制,可用于細菌內毒素標準品菌株來源的輔助監控及應用中的異常情況的研究分析。
此外,檢測脂多糖內毒素也有酶聯免疫檢測技術、流式細胞術、化學發光測定法等方法,這些方法特異性、準確性高,但需要專業人員操作,步驟多,必須在實驗室完成,其應用需要大量實際操作驗證。
3、霉菌毒素的檢測
檢測霉菌霉素的常規方法由經典的薄層色譜法發展到高效液相色譜法、酶聯免疫檢測技術、免疫親和層析法等。現在,質譜分析已被引入毒素分析中并衍生出各種質譜方法,如高效液相色譜法-常壓化學電離質譜測定法、液質連用法、電噴霧-質譜法、液相串聯質譜法、超高壓液相聯合三重四極桿質譜儀法,及同時測定上百種樣品的高效液相色譜法-串聯質譜-電噴霧陽離子等技術。隨著這些新方法、新手段的發展,為霉菌毒素的檢測提供了比較廣的選擇,適應了不同的檢測目的和要求。
3.1 薄層色譜法
薄層色譜法是測定食品中霉菌毒素的經典方法,該方法操作簡便、費用低、能同時定性定量霉菌毒素。其檢測過程是:提取、柱層析、洗脫、濃縮、薄層分離。由于此方法操作繁瑣、靈敏度低,現在的研究重點是改進樣品的提取和凈化方法,因此建立了薄層掃描法來測定霉菌毒素,進而提高薄層色譜法的精度。國內張寰等報道了利用薄層掃描法,在掃描儀上繪制黃曲霉毒素掃描圖譜,并由此分辨出黃曲霉素種類,然后定量分析,從而得到樣品的黃曲霉毒素含量。鑒于此方法的靈敏度低、安全性差等缺點,已越來越不適用現代分析的要求。
3.2 高效液相色譜法
高效液相色譜法具有高效、快速、靈敏度高、重現性好、檢測限低、定量準確的特點,是定性定量霉菌毒素的常用方法,其中應用最廣的是反相高效液相色譜法。國外研究人員Sobolev等利用高效液相色譜法,以新研發的氧化物質Al2O3作為流動相,對農產品的甲醇 ― 水提取液進行凈化處理,樣品中加標品2.5~7.5ng/g,結果表明:AFBl、AFB2、AFGl、AFG2 的回收率為 80%~87%,最低檢測限為1.0ng/g,此方法與商業檢測黃曲霉素方法相比,凈化設備費用更低。國外研究人員Razzazi-Fazeli等利用高效液相色譜法-質譜聯用儀檢測單端孢霉烯族毒素,檢測限為 5 0~8 5 n g / g,回收率為77%~101%。鑒于高效液相色譜法的這些優點,其在霉菌毒素檢測中的應用越來越多,但是由于樣品前處理較復雜,設備昂貴,操作時需專門人員等問題,難以滿足快速檢測的目的,限制了其應用。
3.3 酶聯免疫檢測技術
酶聯免疫檢測技術法靈敏度高、特異性強、操作簡便,適宜大量樣品的快速篩選,且設備費用比高效液相色譜法低,因此廣泛用于霉菌毒素的檢測。利用此方法檢測霉菌毒素可以達到定性定量的目的。此外,根據酶聯免疫檢測技術開發的毒素試劑盒實現了快速檢測霉菌毒素的目的。國外Saha等利用基于酶聯免疫檢測的流動裝置檢測紅辣椒中黃曲霉素B1與赭曲霉毒素A,檢測限分別為2ng/g 和10ng/g,結果證明此方法準確性高,與單獨酶聯免疫檢測相關性良好,并且為歐盟的法定標準提供了簡單、快速、有效的檢測方法。酶聯免疫檢測測定結果易出現假陽性問題,且只能測定單一毒素。目前的一項研究是將酶聯免疫檢測技術和膠體金技術與噬菌體展示技術相結合,此方法可以顯著提高檢測限,縮短檢測時間,同時可以減少毒素測定中所使用的毒素標準品對實驗人員及環境的危害,這種結合技術應用前景廣闊[ 31]。
3.4 免疫親和柱法
免疫親和柱是以單克隆免疫親和柱為分離手段,根據單克隆抗體與載體蛋白偶聯后將其填柱形成免疫親和柱,并與霉菌毒素抗原產生一一對應的特異性吸附關系。免疫親和柱法包括免疫親和柱-熒光光度法和免疫親和柱-高效液相色譜法。裴道國等采用改良型免疫親和柱凈化- 熒光光度檢測技術檢測花生及花生制品中的黃曲霉毒素。結果表明:改良后的方法具有更好的準確性和精密度,檢測技術操作更簡便,檢測時間由傳統的25min縮短至10min,大大提高了檢測效率。免疫親和柱-高效液相色譜法用于檢測霉菌毒素在國內外的報道中也比較多。陳新等利用免疫親和柱-高效液相色譜法分別定量地檢測飼料中的黃曲霉毒素B1、B2、G1 和G2,在黃曲霉毒素B1為0~50μg/kg 測定范圍內其線性相關系數為0.91,檢測靈敏度為1μg/kg,可以作為測定飼料及飼料原料中的黃曲霉毒素B1的定量確認法。國外研究人員Aksenov等利用免疫親和柱-熒光-高效液相色譜法檢測了赭曲霉素,將檢測限提高至0.5mg/kg,優化了其檢測方法。免疫親和柱法簡便快速、靈敏度極高,一個樣品只需10~15min,比傳統方法快。特別是免疫親和柱-高效液相色譜法可以特效性地將霉菌毒素或其他真菌毒素分離出來,分離效率和回收率高,比高效液相色譜法更有優勢和應用前景。
4、結論
生物毒素的檢測方法多種多樣,但其靈敏度、精度、適用條件各不相同。近幾年來,檢測肽類毒素切實可用的檢測方法主要是熒光定量聚合酶鏈反應技術和酶聯免疫檢測技術,生物傳感器技術因其分析速度快、檢樣微量等特點,可用于許多物質的檢測,但在國內的使用情況來看,由于成本高而不能被廣泛采用。懸浮芯片技術由于操作簡便、靈敏度高以及線性范圍寬等優點,未來的應用前景將十分廣闊。利用氣色譜法-質譜聯用儀檢測脂多糖內毒素的技術相對比較成熟,而免疫學方法在我國還處于理論階段,未來還需要大量的實踐驗證及優化。檢測霉菌毒素較常用的檢測方法是酶聯免疫檢測技術法和免疫親和柱法。酶聯免疫檢測技術法法操作簡便,成本比較低,適合大量樣品的快速篩選,且設備費用較低,因此在我國已廣泛應用。免疫親和柱法快速簡便、靈敏度極高,分離效率和回收率高。另外,國外一些新技術的發現和使用,在我國是值得引進且具有推廣價值的。
參考文獻
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關鍵詞:食品檢驗;生物檢測技術;應用研究
中圖分類號: TQ1 文獻標識碼: A DOI編號: 10.14025/ki.jlny.2017.10.060
隨著科學技術的不斷發展,人們的物質生活水平逐漸得到提高,越來越多的科技產品涌入人們的工作生活中,例如轉基因食品等,因此食品的成分、質量等一系列指標的檢測就顯得越來越重要,在食品檢驗中應用生物檢測技術可以起到嚴格監督食品安全生產,保證食品安全生產的重要作用。針對當前常見的生物檢測技術,本文對食品檢驗中生物檢測技術的應用進行了重點探討,以求更好地發展我國食品檢驗水平,確保消費者能夠安全食用購買的食品。
1 常見的生物檢測技術
常見的生物檢測技術包括:生物傳感器技術、生物芯片技術、生物酶技術、免疫技術、核酸探針技術、聚合酶鏈式反應技術等。其中生物傳感器技術,通過識別感應單元接觸生物體中不同活性物質所發生的不同反應,產生特定的光信號和熱信號,并通過信號轉化器,如CCD、熱感應器等,將光信號和熱信號轉化成電信號,在計算機終端接收后,可以分析出生物成分及其含量等參數。生物傳感技術的應用對于精確檢測食品成分及其相應含量具有重要意義;生物酶技術,通過生物酶對特定物質的催化作用,識別生物體中性質接近、結構組成類似的物質,生物酶技術的使用彌補了難以通過化學反應識別的檢測缺陷;免疫技術,通過免疫檢測方法來區別性質結構相近的不同蛋白質,由于免疫法可以在不破壞蛋白質結構的前提下,成功區分蛋白質類型,且具有檢測精度高、檢測靈敏度高、實驗檢測操作簡單等眾多優勢,免疫技術被廣泛應用在食品檢測中;核酸探針技術,通過不同核酸鏈所含的互補堿基序列互補的特性,在基因序列已知的基因片段中插入識別探針,如果待測基因片段可以同已知的片段基因互補,就可以確定待測物品中物質成分,在二者互補結合成核酸鏈以后,識別探針對物質進行定位追蹤。
2 食品檢驗中生物檢測技術的應用研究
由于處理不當或者清洗不干凈,食品上可能會殘留一些農藥,這就可以通過生物檢測技術準確評估農藥殘留與否,在食品檢驗中應用生物檢測技術可以定性、定量的分析食品的品質與成分,檢測食品中是否存在有害微生物,以及存在何種有害微生物。
2.1食品中有害微生物的檢測
有害微生物的存在,嚴重降低了食品的安全質量,對人體健康造成了極大的威脅,在食品檢驗中應用生物檢測技術可以很好地檢測食品中是否存在有害微生物,生物傳感技術、生物酶技術等被廣泛應用于食品有害微生物的檢驗,使用基因探針法、熒光定量 PCR法檢測食品中有害微生物更是得到了食品安全檢驗工作人員的一致認可。
2.2 食品中殘余農藥的檢測
隨著科學技術的發展,為了更好保證農作物可以防蟲防害,在農作物生長階段,會使用大量的農藥,一旦這些殘余農藥沒有得到良好的處理,人們在食用留有農藥的食品就會出現食物中毒。食品中殘余農藥為典型的化學物質,在檢測食品中殘余農藥時,多采用生物傳感技術、生物酶技術,感應單元接觸生物體產生的化學反應和生物反應會產生一定的光和熱,生物傳感器和酶傳感器將收集的光信號或熱信號轉換成電信號,將數據傳入計算機終端,就可以分析出食品是否殘存農藥等有害的化學物質。生物傳感器技術和酶傳感器技術可以精確地分析出食品殘存農藥與否,這對于推進食品安全檢發展具有重要意義。
2.3 食品的品質及成分檢測
生物傳感技術可以很好地測定食品中葡萄糖成分及相應含量,為消費者購買食品,提供充足的數據參考。利用生物檢測技術可以準確檢驗食品添加劑類型與含量、重金屬存在與否,這對確保食品成分安全,保證消費者可以安全食用起著至關重要的作用,生物檢測技術可以有效的區分工業用鹽和食用鹽,進而檢驗食品中是否添加了工業用鹽,確保食品中食用鹽的安全性。轉基因食品一直是飽受爭議的話題,可以通過生物檢測技術檢測轉基因食品成分及相應含量,進而確保消費者食用轉基因食品的安全健康。
3食品檢測中應用生物檢測技術的重要意義
生物檢測技術的發展提升了食品安全檢測的效率和發展進程,在食品檢測中應用生物檢測技術,可以對食品品質和成分進行準確分析并檢測食品殘存農藥與否,通過生物檢測技術還可以檢測轉基因食品成分及相應含量,檢測食品中是否存在有害微生物,這對推進食品安全檢驗發展提供了科學、合理的檢測方法,極大地提高了食品安全檢驗的工作效率和工作質量,確保消費者食品食用安全的同時,保障食品消費市場可以進行穩定、安全、健康的運轉。
4結語
應用于食品檢驗中的生物檢測技術主要有生物傳感器技術、生物芯片技術、生物酶技術、免疫技術、核酸探針技術、聚合酶鏈式反應技術等,這些生物檢測技術可以對食品成分、品質、存留農藥等進行精確檢測,在為消費者提供購買的參考依據的同時,確保消費者可以安全食用購買的食品,避免出現食物中毒等現象。生物檢測技術還可以對轉基因食品成分進行相應評估,為消費者購買轉基因產品提供參考依據。
參考文獻
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關鍵詞:食品微生物;快速檢測技術
中圖分類號:R194.2文獻標識碼:A
眾所周知,食品是人類賴以生存和發展的基礎,而食品的安全問題的重要性是顯而易見的,目前食品的安全已經得到了全社會甚至全世界的廣泛關注。食品微生物快速檢測技術和傳統的檢測技術相比具有很多的優點,因此得到了越來越廣泛的應用和推廣,通過快速檢測技術的應用,可以實現對食品中各種微生物的快速檢測,避免由于食源性而導致的疾病,保證人類的健康。本文對當前應用的較為廣泛的食品微生物快速檢測技術進行了分析和探討,目的是希望用最快及最準確的方法檢測食源性致病菌,進而保證人們生命的安全。
1免疫學技術
1.1免疫熒光技術
免疫熒光技術(Immunofluorescence technique )又稱熒光抗體技術。它是通過抗原抗體反應的高度特異性,在抗體(或抗原)上加入不影響抗原抗體活性的熒光色素標記,當與其相應的抗原(或抗體)結合后,在熒光顯微鏡下呈現一種特異性熒光反應從而實現對細菌的檢測和鑒別的技術。
該技術通常可以按照以下的操作步驟來完成檢測。
1.1.1對接受檢測的樣本中的抗原或者抗體測定出來,使被檢驗的樣本和酶標抗原或者是抗體結合在一起之后,根據相關要求中的步驟使其和固相載體的表面的抗原和抗體發生反應。
1.1.2通過洗滌將位于固相載體表面的抗原抗體分離出來,這時使得接受檢測的樣本的量和位于固相載體表面的酶量會以一定的比例結合在一起,然后在其中加入一定量的酶反應底物,這時經過催化劑的摧毀作用底物將會變成有色物質,有色產物和接受檢測樣本物質的多少之間有著密切的關系,這時就可以根據有色物質的顏色深淺來完成對接受檢測樣本的定量分析。該種檢測方法的靈敏度較高,增菌之后樣本在達到檢出度需要的時間比較短,因此抗原和抗體在很短的時間之內就可以完成結合反應。
1.2酶聯免疫吸附技術
該種技術是放射免疫技術和熒光技術的有機結合,酶聯免疫吸附技術是固相載體通過對抗原和抗體的吸附并完成免疫酶染色,當底物有顏色顯現出來之后然后對定量有色產物的分析進而將接受檢測樣本中的某些物質的具體含量確定出來。當前主要的分類方法有競爭法、捕獲法、間接法以及夾心法。酶聯免疫吸附技術具有很多優點,比如可以實現定量分析、適用范圍廣、反應靈敏準確、簡單方便、檢測費用低、檢測速度高以及分析結果真實可靠等,該種技術可實現對數量較多的樣品進行分析,數量可到上千種,正是因為該種技術具有如此之多的優點,在食品檢測中得到了十分廣泛的應用。
1.3免疫層析技術
免疫層析技術作為一種固相免疫測定技術,它的原理是在膜以便添加的樣品在膜的毛細管的作用下朝另外一邊移動和層析相似,在發生移動的過程當中某些抗原和抗體完成結合之后被固相化,在移動中除了結合物之外的物質將會被分離出來,根據標記物的顏色深淺來完成被測樣本的定量分析。目前應用較為廣泛的是膠體金免疫層技術,其就是通過膠體金來進行標記物的試驗,具有很多的優點,比如準確、快速、簡單以及無污染,可以實現對食品中霍亂弧菌、布氏桿菌、金黃色葡萄糖球菌、沙門氏菌以及大腸桿菌等的檢測和鑒定。
1.4免疫磁珠技術
該種技術通過連接抗體的磁珠將增菌液中的目的捕捉出來之后在平板上將獲得的目的菌進行觀察分析,或亦可通過酶標記或者是熒光抗抗體來完成檢測鑒定。目前可以通過該種技術來完成對大腸桿菌0111、0145、0157以及沙門氏菌的檢測和鑒定。
2分子生物學
2.1基因芯片技術
基因芯片是生物芯片的一種,也就是DNA微探針陣列。基因芯片技術是通過對微電子技術和分子生物學的應用,使得被標記的基因探針和寡核苷酸點雜交之后,使用相關的檢測系統實現對芯片的掃描,進而實現對被測樣本中的微生物進行定量分析和鑒定。該種技術在一次試驗中可以將接受檢驗樣本中所有的潛在致病原以及其遺傳性指標。在施工該種技術的時候,由于芯片檢測的結構在很大程度上會受到樣點自動識別的影響,因此基因芯片在進行處理數據以及提取信息的時候要確保對圖像中所有雜交樣點的準確定位。
2.2基因探針技術
該種技術是在一定的條件下使得2條可以實現互補的2條堿基DNA鏈完成互補之后形成具有穩定性的DNA,其原理是通過對接受檢測的樣品和DNA探針進行觀測,看有沒有雜交分子出現,進而實現對被檢測樣品中是否存在某種微生物的判斷,如果有雜交分子出現即就是存在某種微生物,反之就沒有。該種技術誕生于20個世紀90年代,該種技術在法國和美國等發達國家的食品微生物檢測中已經得到了廣泛的應用,加上現在的DNA指紋圖譜自動分析系統中實現了對化學發光標志物的引進,可以更加簡單方便的對獲得的圖譜和核酸堿基進行分析對比以實現對視頻中微生物的定量分析和鑒定。
3代謝學
3.1阻抗法
阻抗法的原理是微生物在生長時培養基中的碘惰性底物經過代謝成為活性底物,這時培養基中的電導性就會增加以降低培養基中的阻抗,這對培養基中的電阻抗的具體變化情況進行檢查分析就會完成對被檢測樣本微生物的檢測鑒定。該種檢測方法適用的范圍廣,在很多領域都得到了廣泛的應用,其具有很多優點,比如特異性、高敏感性以及反映快速等。
3.2放射法
該種檢測方法是將多種物理和化學診斷方法結合在一起的新的檢測技術,其原理是在細菌生長的過程中通過培養基中的鹽類底物或者是有碳標記的碳水化合物經過代謝之后產生一氧化碳,這時對產生的一氧化碳量進行測量分析,其量在原有碳水化合物的基礎上一氧化碳量有沒有增加來實現對被檢測樣本中的某種微生物細菌進行分析。該種檢測方法具有很多優點,比如準確度高、速度快,更重要的是可以實現自動化檢測。該種檢測技術對各類物品的無菌檢測都是非常適用的。
4干片法
該種方法是對微生物學、高分子學以及化學綜合應用的檢測方法,其原理是通過無毒的高分子材料作為培養基載體進而準確快速的完成對食品中各種微生物的定量分析,該種方法已經成為一種定量的常規方法。該種方法可以保證測定的精確度,對于少量樣品的檢查無需配置試劑,因此操作起來簡單方便、費用低、攜帶方便而且不會受到時間的限制,除此之外該種方法沒有任何廢棄物產生,所以不會給環境帶來污染,由此可見該種方法具有較強的適用范圍,可以在很大程度上減少工作人員的工作量,而且還可以保證檢測的質量。
5PCR技術
該種檢測技術的原理將目的菌高度保守段的具有特異性的DNA進行大量的復制并對這些DNA進行檢測分析,假如在樣品匯總有目的菌存在就將有關特異性的DNA復制出來,對具有特異性DNA復制通過聚合酶鏈反應就是PCR技術。目前PCR技術在食品的微生物檢測中已經得到了廣泛的應用,而且已經形成了標準化,得到很多權威機構的認可,該種檢測技術具有速度快、精度高、污染小、一級自動化程度高等優點,可以實現對單增李斯特菌、大腸桿菌O157、阪崎腸桿菌以及沙門氏菌等1 000多種細菌的檢測鑒定。
6直接表面熒光濾膜計數技術
該種檢測技術可以直接將被測樣本中微生物負荷量測定出來,最開始研究開發該技術是為了對牛奶樣品進行檢測,當前該種檢測方法在肉類制品、乳制品以及飲料等物質的檢測中都得到了廣泛的應用。該技術通過表面熒光顯微鏡以及膜技術的使用時限對樣本的培養之后通過DEFTT來完成計數。通過該中技術可以對5℃和11℃條件下保存的巴氏殺菌乳的質量進行檢測分析,而且完成每一個樣品的檢測不到半個小時的時間,而且檢測需要的費用較少。隨著直接表面熒光濾膜計數技術的不斷發展,目前可以實現對蘋果汁以及蔬菜等的大腸桿菌的檢測和鑒定,此技術不但能通過膜過濾實現對食品中微生物的收集并在膜的表面濃縮,而且能通過表面熒光顯微鏡實現熒光抗體的染色。通過該種方法和別的方法分析的結果是一致的,由此可見該種方法作為李氏桿菌數量測定方法是合理可行的。
7食品微生物快速檢測技術的不足
通過以上的分析和評估,不同的食品微生物檢測技術都有著自己的優點以及使用范圍,很多快速檢測技術對于某種食品檢測性能會比其他食品更加優良,這主要是因為食品自身的成分導致的,有些食品中的一些成分在使用食品微生物快速檢測技術是很麻煩的,需要考慮到很多的因素,食品中的有些成分會直接影響檢測的結果,因此要引起重視,以確保檢測的準確性。
8結束語
綜上所述,由于快速檢測技術具有很多的優點,因此越來越多的應用到了食品的微生物檢測和鑒定當中,這也在很大程度上促進了快速檢測技術的發展和進步。由于每一種檢測技術都有一定的適用性,因此不管是企業還是檢測鑒定中心,在選擇微生物快速檢測技術的時候,要結合多種因素進行考慮,要做到以最少的時間和花費實現對食品微生物的快速檢測和鑒定。這就需要不斷完善科研管理體系,同時要不斷提高檢測隊伍的綜合實力,當然還要保證加大科研經費的投入以確保檢測鑒定儀器的先進性,并能及時掌握國際的先進信息,以便于及時掌握一些先進的檢測鑒定技術,更好的完成對食品微生物的檢測和鑒定,以保證人們生命的安全。
參考文獻
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關鍵詞:生物檢測;食品檢驗;有效應用
中圖分類號:R15 文獻識別碼:A 文章編號:1001-828X(2016)009-000-01
食品安全問題是近年來社會中十分熱議的話題,作為食品安全的重要保障環節,食品檢驗工作被擺到了社會發展非常重要的位置,因為食品安全問題關乎著社會民眾的身體健康,更關乎著我國社會主義現代化社會建設偉大戰略目標的實現,因此作為食品檢驗人員應該給予食品檢驗工作以高度的重視。生物檢測技術作為一項先進的檢測技術,在食品檢驗過程中有著非常廣泛的應用,生物檢測技術具有精度高、成本小、特異性強等特點,是確保食品檢驗工作質量的重要手段。
一、食品檢驗工作中常見生物檢測技術分析
1.生物酶技術
生物酶技術具有很高的靈敏性和準確性,其主要目的在于分析食品的組成和性質,對其中對于人體有危害的成分進行辨識,生物酶技術的使用讓食品檢驗工作能夠做到精度更高,并且生物酶技術由于其高度的靈敏性,能夠對于食品樣品之中的有害成分進行準確的辨識,從而大大的提高了食品檢驗工作對于食品安全性的保證,因此生物酶技術作為食品檢驗中一項重要的生物檢測技術,應該值得進一步的研究和推廣。
2. PCR技術
PCR技術主要是從生物遺傳學的角度來對食品樣品中的微生物種類和數量進行分析,通過對于食品樣品中微生物指定基因的分析,從而判定食品樣品中微生物的種類以及數量。PCR技術在最初的應用之中主要是針對于轉基因和基因克隆,其目的在于控制食品樣品中轉基因成分的含量。隨著我國生物檢測技術的發展,目前PCR技術已經突破了原有的瓶頸,應用范圍拓展到了對于食品樣品中微生物的形狀以及遺傳背景等進行分析,進一步的確保食品的安全性。
PCR技術在食品檢驗過程中主要針對于食品樣品的病原菌進行檢查,辨識食品樣品之中是否存在著致病菌以及致病菌的種類、數量等等。通常在肉類產品以及水產品等食品的檢測中經常會用到該項技術,因為肉類食品和水產品食品很容易滋生小腸耶爾森氏菌,這種細菌能夠引起急性胃腸炎型食物中毒,人體感染此種病菌之后能夠出現發熱、腹痛、嘔吐、敗血癥等病癥,對于人體健康威脅極大。而PCR技術能夠精確的鑒定出食品樣品之中是否含有小腸耶爾森氏菌等致病性細菌,從而大大的提高了食品檢驗工作的安全性保障。
3.生物芯片技術
生物芯片技術依據的主要原理是光導原位合成或者是微量點樣,首先對食品樣品中的生物分子進行標記,然后另取大量生物分子進行排序,并固化在指定的載體之上,這樣固化的載體之上會形成密集程度很高的二維分子排列,在此之后將排序固化的生物分子與待測樣品中已經標記的生物分子進行雜交,之后可以利用特定的儀器對經過雜交后的生物分子進行信號強度的分析,快速高效的分析雜交分子之中的靶分子含量,從而能夠更準確的了解食品樣品的安全狀態以及準確的判定食品樣品中食源性疾病的臨界值。生物芯片技術的應用不僅能夠有效的提高生物檢測技術效率和精度,同時還能夠非常有效的促進我國進出口食品監管的預警相應系統。但是就現階段的技術能力而言,生物芯片技術的成本偏高,而且性能方面也有所欠缺,但是生物芯片技術依舊有著十分廣闊的前景,隨著我國生物技術的不斷發展,該項技術的廣泛應用將會在不久的將來實現。
二、生物檢測技術的應用分析
1.用于檢測食品之中的有害微生物
食品之中的有害微生物對于人體健康有著非常重大的危害,因此對于有害微生物的檢測一直以來都是食品檢驗工作的重中之重,而生物檢測技術由于其對于有害微生物有著很高的辨識能力,因此能夠成為有害微生物檢測之中應用非常廣泛的技術。生物檢測技術之中的PCR技術、生物酶技術以及生物免疫技術都能夠非常準確的辨識有害微生物的種類、數量、性狀、遺傳情況等等,這毫無疑問對于食品檢驗工作的安全性的提高提供了最為可靠的保障。
2.用于檢測食品之中的農藥殘留
農藥殘留問題近年來受到了社會各界的普遍關注,由于社會經濟的發展,人民物質生活水平的提高,人們對于食品的需求數量和質量也在不斷的增加,這就導致農藥的使用大大的超過了以往的水平,而這也同時導致了食品農藥殘留超標的問題。對于食品農藥殘留的檢測,生物檢測技術有著非常顯著的優勢,其中生物酶技術以及生物傳感器技術都能夠精確的判定食品樣品之中農藥殘留的種類、數量。
3.用于檢測食品的成分和品質
生物檢測技術能夠準確的判定食品的主要成分含量,其中最早使用的葡萄糖傳感器就是典型的生物傳感器技術,該項技術能夠精確的斷定食品樣品之中葡萄胎過的含量。而隨著我國生物技術的發展,介體酶傳感器技術已經廣泛的應用于食品檢驗工作之中,生物傳感器技術還能夠有效的判斷食品的新鮮程度,這對于生鮮食品的檢驗提供了非常可靠的保證。
4.用于檢測轉基因食品
隨著生物技術的發展,轉基因食品已經越來越多的進入到我們的日常生活之中,目前對于轉基因食品的討論日趨激烈,有關于其是否對于人體的健康和生態環境存在著不良影響一直爭論不休,所以對于轉基因食品的檢驗也成為了食品檢驗工作的重點,在這一領域生物檢測技術同樣有著明顯的優勢,其中酸檢測法、蛋白質檢測法以及酶活性檢測法都是非常有效的生物檢測手段。
三、結語
食品安全問題關乎著社會民眾的生命健康安全,是值得每一位食品檢驗人員予以高度重視的工作。在食品的檢驗過程中,對于生物檢測技術的有效運用能夠非常有效的提高食品檢驗工作的質量,精確的分析食品的成分、性狀以及有害微生物的含量、數量等等,從而準確的對食品樣品進行判定。因此生物檢測技術作為確保食品檢驗工作質量的有效技術應該值得深入的研究并加以大力的推廣。
關鍵詞:微生物;污染;快速檢測
隨著世界食品開發、生產、銷售的迅猛發展, 研究和建立食品微生物速測方法以加強對食品衛生安全的監測越來越受到各國科學家的重視。
1. 微量量熱法
此法是通過測定細菌生長時熱量的變化進行細菌的檢出和鑒別。試驗時, 將4 毫升腦心浸液放在肉湯培養基儀器中的帶螺帽玻璃瓶內, 接種待檢微生物作靜止培養。當細菌繼續生長時, 用微量熱計測量的產熱量等數據, 均存儲于計算機中, 經過適當信號上的數字模擬界面, 在記錄器上繪制成以產熱量對比時間組成的熱曲線圖。根據這些實驗所得的熱曲線圖, 與已知細菌熱曲線圖直觀比較, 即對細菌進行鑒別。
2. 放射測量法
此法是根據細菌在生長繁殖過程中代謝碳水化合物產生C O _ 2 的原理, 把微量的放射性~ 1 4 C標記引入碳水化合物或鹽類等底物分子中進行檢測的。在細菌生長時, 這些底物被利用并釋放出含放射性的~ 1 4 C O _ 2 , 然后通過自動化放射測定儀B a c t e c 測量~ 1 4 C O _ 2 2 的含量, 從而根據~ 1 4 C O _ 2 含量的多少來判斷細菌的數量。這一方法已用于測定食品中的細菌, 具有快速、準確度高和自動化等優點。
3. 自動旋轉平板測數法
這是通過螺旋制板機將0 . 0 3 5 m l 液態樣品以阿基米德螺線的形式接種在瓊脂平板上, 輸樣量隨著輸液管從平板中心向邊緣的移動而減少。經過培養后, 將平板放在計數格上, 此格劃分成一些已知面積的區間, 菌落數即在此區間內計數。此法已被A O A C推薦為法定方法, 在美國廣泛采用。
4. 氣相色譜法
利用微生物細胞的氣相色譜分析是研究微生物分類的有效方法之一。其原理是將微生物細胞經過水解、甲醇分解、提取以及硅烷化、甲基化等衍生化處理后, 使之分離盡可能多的化學組分供氣相色譜儀進行分析。不同的微生物所得到的色譜圖中,通常大多數的峰是共性的, 只有少數的峰具有特征性, 可被用來進行微生物鑒定。
5. 阻抗測定法
當微生物在培養液中生長時, 其周圍液體的阻抗和電導發生有規則的變化, 通過測定阻抗或電導的變化, 可以估計微生物的數量并鑒別其種屬。利用阻抗測量法可迅速檢測出各種微生物對不同底物作用的結果, 即在含有幾種不同底物的培養基中, 分別接種適量的被檢微生物, 經一定時間培養后即可用阻抗測量儀在檢測其生長情況的同時也表達出特征進而鑒別其種屬。此法廣泛用于細菌、酵母菌、霉菌和支原體等的檢測和鑒定, 具有高敏感性、特異性、快反應性和高度重復性等優點。
6. 酶聯免疫吸附測定法
此法廣泛用于細菌、霉菌的檢測及其他許多領域, 如用于大腸菌群的快速測定, 在4 小時之內即可獲得結果。測定時, 將酶分子與抗體( 或抗原) 分子聯接成酶標分子, 當它與固相免疫吸附劑中相應抗原、抗體或抗抗體相遇時, 形成酶―抗原―抗體復合物, 加入酶的相應底物, 在酶的催化作用下發生生化反應, 生成有色物質, 根據顏色的深度, 即可測定溶液中抗原或抗體的量。該方法具有可定量、反應敏感、特異性高、標記物穩定、結果判斷客觀、簡便完全等優點, 而且可同時進行上千份樣品的分析, 與常規檢測法的相關性在0 . 9 5 以上。
7. 熒光素酶測定法
此法是生物發光測定法中最敏感的方法, 其理論基于A T P 普遍存在于包括微生物在內的一切活細胞中, 從而使得A T P 的存在成為檢測樣品中有無微生物的極佳依據。熒光素酶在鎂離子存在的條件下, 與還原熒光素和A T P 結合形成熒光素酶―熒光素―單磷酸腺苷的復合物, 該復合物與氧結合時發出光。在反應過程中, 放出的總光景取決于熒光素酶、熒光親、氧和A T P 的濃度, 當所有其他反應物過量時, 發出的總光量和最大光強度與A T P 的量成正比。在國外, A T P 方法目前已用于肉制品、飲料和酒類中細菌的快速檢測。
8. 接觸酶測定法
其原理是通過計算―個含有接觸酶的紙盤( 如來自某細菌樣品) , 在裝有H _ 2 O _ 2的試管中的漂浮時間來估計菌數。接觸酶與H _ 2 O _ 2 之間產生生化反應, 放出氧氣, 使紙盤由試管底部浮到表面。當接觸酶陽性細菌含量高時, 紙盤上浮的時間短, 反之, 紙盤上浮的時間長。由于大多數商品化食品都是在好氣條件下冷藏的, 所以主要的腐敗微生物是嗜冷性細菌。而大多數嗜冷細菌接觸酶陽性, 故可以用接觸酶反應水平面來估計食品中的嗜冷性菌群。
9. “即用膠”測定法
是把1 m l 食物樣品傾入一盛有無菌液體培養基的試管中, 混勻后再將混合物倒入一個裝有膠質的特殊培養皿中。混合物與膠質接觸后便形成瓊脂相似的復合物, 經培養后便可計數菌種及數量。該系統是包裝好的產品, 用時不需滅菌, 極適合野外測定。目前, 這種系統正在受到美國A O A C的鑒定。
10. 微生物自動檢測法
美國麥道保健系統公司制造了一種稱作V i - t e k AM S的微生物自動檢測系統, 該裝置的最大特點在于同微生物檢測應用的傳統方法有著明顯的變革, 它無須經過微生物分離培養和純化的過程。它能直接從樣品中檢出特殊的微生物種類和菌群來。麥道公司在原有V i t e c k AM S的基礎上, 又推出第二代檢測系統, 即V i t e ck 免疫診斷檢測系統(V I D A S)。它是集固相吸附, 酶連免疫, 熒光檢測和乳膠凝集試驗諸方法優點于一體的綜合性檢測系統。
隨著分子生物學以及其他學科的發展, 人們還發展了其他一些微生物快速檢測方法, 如D N A探針技術、單克隆抗體( M C B ) 、質譜分析等, 各國科學家還會不斷研究出更靈敏、更有效和更可靠的微生物快速檢測法。
參考文獻
關鍵詞:生物柴油 分析技術 色譜法 光譜法
一、色譜法
將GC和HPLC及它們的聯用用于分析生物柴油都已經有報道。將凝膠滲透色譜(GPC)作為分析酯交換產物的方法也已有報道。到目前為止,大部分的色譜分析法都應用于甲酯及乙酯、異丙酯等低級酯類的分析。為了能夠準確分析一些高級酯類,在此所討論的方法都要作必要的調整。
1.氣相色譜法
由于氣相色譜法在對微量成分進行定量時有較高的精確度,現已廣泛用于生物柴油的分析。但是,值得注意的是,檢測時基線的漂移、信號的重疊等因素也會影響GC分析的精確性。Freedman等首先報道了用毛細管氣相色譜對甲酯、甘一酯、甘二酯及甘三酯進行定量分析。先將樣品用雙(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)處理,以獲得與羥基基團相應的四甲基硅烷(TMS)衍生物。現在該衍生法已經被用于GC法分析生物柴油。將物質衍生為TMS衍生物非常重要,因為它可以提高羥基化物質的色譜特性,并且在與質譜聯用時,便于對其質譜圖進行解析。目前,對生物柴油采用GC法的報道大都以FID為檢測器。非甘油物質在生物柴油的存在也已經用GC來分析。因此,Plank和Lorbeer對生物柴油中固醇和醇酯進行了檢測,和其它與GC相關的研究一樣,采用的是FID檢測器,盡管在這種情況下用MS檢測器更好。
2.高效液相色譜法
HPLC與GC相比其優點是節省時間和衍生化試劑,減少分析時間。然而,將HPLC用于分析生物柴油的報道卻比GC少的多。首先對HPLC進行報道的是Trathnigg和Mittelbach,他們采用恒溶劑成分體系,在氰基改性的石英柱上(配有兩個帶密度檢測的凝膠滲透色譜柱)分析生物柴油。該系統對酯交換反應轉化程度進行定量非常有用。Foglia和Jones對酶催化酯交換反應的混合物,在采用蒸發光閃射檢測器(ELSD)的HPLC上進行分析,該方法能夠對甲酯、游離脂肪酸及各種類的甘油酯進行定量。
Holcapek等采用不同的檢測方法使用反相HPLC進一步研究:205nm紫外檢測、蒸發光散射檢測和大氣壓化學電離-質譜(APCI-MS)。采用兩種梯度洗脫系統:①甲醇(A) 2-丙醇:正己烷(B)=5:4,從100%的A到A:B=50:50的非水溶液反相洗脫溶劑系統.②水(A)乙腈(B) 2-丙醇:正己烷(B)=5:4(C),進行線性梯度洗脫(0min時A:B=30:70,10min時B=100%,20min時B:C=50:50,最后B:C=50:50持續5min)。隨著脂肪酸甲酯雙鍵數量的增加,APCI-MS和ELSD的靈敏度下降,并且UV不能對飽和的進行定量。APCI-MS或許是分析菜籽油和生物柴油的最適合的測定方法。
3.凝膠滲透色譜法
2000年,Darnoko等采用GPC對酯交換產品的分析進行了報道。以四氫呋喃為流動相,采用折光率檢測器對甲酯、甘一酯、甘二酯、甘三酯及甘油進行了分析。對該方法進行適當的調整,采用相應的內標,可以用于分析棕櫚油。重現性比較好,不同轉化率的標準偏差為0.27%~3.87%。
4.氣液色譜聯用法
采用LC-GC的聯用技術分析生物柴油已經有報道。兩種分離方法的聯用的目的是為了減少氣相色譜的復雜性以獲得更可靠的峰面積。在對生物柴油與石化柴油混合物的分析研究中,采用硅膠萃取(Sep-Pak)色譜柱以正己烷/乙醚為溶劑,從石化柴油中分離生物柴油。1997年,Lechner采用一套完全自動化的LC-GC設備,對植物油甲酯中的酰基甘油進行了測定。LC采用的溶劑體系是正己烷/二氯甲烷/乙腈=79.97:20:0.05,GC采用FID檢測器,在10m長的涂有5%苯代聚二甲基硅氧烷膜檢測需要52min。Plank和Lorbeer用LC-GC對五種不同的甲酯(菜籽油甲酯、大豆油甲酯、葵花籽油甲酯、高油葵花籽油和使用過的煎炸油)中固醇含量進行了分析。在分析以前要用MSTFA對固醇進行硅烷化。以正己烷/二氯甲烷/乙腈=9.9:20:0.1為溶劑體系采用LC將甲酯與固醇分開。以FID為檢測器,在12m長的(5%苯代聚二甲基硅氧烷)柱子上分析五個樣品的游離固醇的濃度范圍是0.20%~0.35% (質量比),而固醇酯的含量的范圍是0.15%~0.73%(質量比)。大豆油甲酯的在最后,分別是0.20%(質量比)和0.15%(質量比),菜籽油甲酯的最高,分別為0.33%和0.73%。將先皂化分離固醇部分,再用GC分析的方法與用LC-GC聯用的方法分析菜籽油甲酯作以比較,雖然LC-GC需要復雜的分析儀器,但由于它分析時間較短有很好的再現性并且可以獲得較多的信息,我們還是建議用LC-GC來分析。菜籽油甲酯中固醇的總含量為0.70~0.81%(質量比)。
二、光譜法
將光譜法用于分析生物柴油或檢測酯交換反應已有報道。這些方法是1H-NMR和13C-NMR光譜及近紅外光譜法。
1.核磁共振光譜法
1995年,Gelbard等首先報道了將1H-NMR用于測定酯交換反應的產率。1999年,Dimmig等以d6-苯用13C-NMR對菜籽油與甲醇的酯交換反應的轉化率及反應動力學進行了研究。用未受到酯交換反應影響的14.5ppm附近末端甲基的信號作為標準進行定量。產品甲酯的信號出現在51ppm附近,甘一酯、甘二酯及甘三酯的碳原子信號出現在62-71ppm附近。
2.近紅外NIR光譜法
最近,近紅外光譜法被用于檢測酯交換反應中。對原料轉化為甲酯產品的定量的基礎是這些組分的近紅外光譜的不同。甲酯峰出現在6005cm-1和4425-4430cm-1,而甘三酯僅僅顯示肩峰。采用同樣的方法也可以區別乙酯。使用定量軟件,可以對甘三酯轉化為甲酯進行定量。6005cm-1的吸收比4425cm-1給出的結果好。NIR方法在區別甘三酯和甲酯時,其精確度的范圍是1%~1.5%。
1.1化學儀器分析法
隨著軟電離技術的迅速發展,對于一些具有復雜結構的大分子生物聚合物,質譜法可將其進行電離分解后在電場和磁場作用下進行離子質量分析,從而獲得有機物分子式和結構信息,方法高效、快速準確。將色譜法與質譜聯用可形成更強有力的聯用分析技術,實現對極低濃度的生物樣品的含量測定和蛋白質多肽類藥物的代謝動力學研究。核磁共振是一種吸收光譜(1H-NMR和13C-NMR應用廣泛)。1H-NMR可以提供分子中氫原子所處的化學環境、相對數目以及分子構型等有關信息,13C-NMR直接提供有關分子骨架的結構信息。光譜攜帶大分子生物聚合物結構信息經過計算機處理,可確定氨基酸序列、核酸的分析和定量混合物中的各組分含量分析等。將核磁共振技術與高效液相色譜法或毛細管電泳法聯用,分析能力強大并能拓展其在生命科學領域中的應用范圍。但質譜,核磁共振儀器精密昂貴,工作環境操作技術要求高,普及性受限。
1.2生物技術分析法
生物技術分析法主要包括:免疫學法、放射性同位素示蹤法、生物鑒定法和量熱法等。免疫學法是利用蛋白質多肽抗原與相應抗體(單克隆或多克隆抗體)可以特異性識別結合的特點(結合比色法),借助顯微鏡觀察定位,對蛋白質多肽進行定性定量分析。常用免疫學方法有免疫熒光法和酶聯免疫吸附劑測定法。免疫熒光法:是將目標抗體標上熒光素,借助熒光顯微鏡進行抗原示蹤定位的檢測技術;酶聯免疫吸附劑測定法:又稱酶聯免疫法,或ELISA法,是在酶免疫技術基礎上發展起來的一種新興的免疫檢測方法,該方法是將可以催化底物發生顯色反應的酶進行標記,然后通過顯色進行分析檢測的一種前沿特殊試劑檢測方法。例如,動物血清蛋白藥物或動物性食品中農藥殘留的ELISA法建立等。而放射性同位素示蹤法則是將目標性分子或產物用放射性同位素標記(與內源物質區別),以研究目標分子或產物的體內分布、代謝行為。放射性同位素示蹤法和免疫學方法雖然能夠描述蛋白質多肽類藥物的體內動力學行為,但不能夠直接反映出蛋白質多肽類藥物的生物活性和穩定性。生物鑒定法和量熱法則分別依據生物藥物的特異性反應原理和放熱吸熱原理對藥物的生物活性和穩定性進行分析研究。例如,生物鑒定法利用組織或細胞對蛋白質多肽類藥物的某種特異反應,界定藥物是否具有生物活性,根據制劑-效應曲線對目標蛋白質多肽類藥物進行定性定量分析。量熱法則是通過測定樣品在受熱過程中的放熱和吸熱行為來研究樣品中各組分相互作用及狀態變化的一種方法,該方法多用于多肽的熱穩定和結構分析。
2結語
在所有的環境污染物種類當中,鉛是一種較為常見的元素,其不僅會對人體產生一定的毒害作用,更會直接危害到動植物的健康與生態環境的平衡。傳統的檢測方式則更是多種多樣,包括光譜檢測、電泳儀、液相色譜檢測法和雙硫腙對比法等等,盡管傳統的檢測方法依賴于精密化學儀器使得檢測結果的準確性較高,但其操作流程與檢測成本都難以滿足多元化的鉛檢測需求。因此專家們不斷致力于研發更加經濟、便利、高效的檢測方法,生物化學檢測技術由此應運而生,并且依賴于諸多的優勢,使其在當前獲得了較為廣泛的應用。在此背景下對鉛檢測中的生物化學技術應用做進一步的研討,有利于為促進該技術研究的進一步深入提供一定的參考。
1核酸檢測技術
核酸檢測技術,全稱分子信標核酸檢測技術,簡稱FRET。該技術原理是利用熒光能量共振轉移來進行的化學成分檢測技術,通過此方式來獲得寡核苷酸探針,使之與特定的核酸相互補充,在靶分子雜交的生物作用下,形成熒光反應,根據熒光反應的強弱程度來為定量與定性研究的進行提供參照依據。在Pb2+(鉛離子)檢測中,分子信標核酸技術的應用亦是通過上述原理,在常溫下,能夠實現Pb2+的快速檢測,有利于削弱溫度對探針反應的作用力,同時限制條件的影響也被弱化。相關研究顯示,Pb2+的濃度決定了檢測的熒光強度,使用該方式能夠檢測出的Pb2+的濃度下限為1.7×10mol/L。另有學者專門將該技術的研究建立在以脫氧核酶的催化水解特性基礎之上,并以此為依據對該技術進行了系統化的研究,將其應用在了Pb2+的檢測之中,得出了比較喜人的結果。另外,還有的研究中采用雙淬滅熒光探針進行檢測,主要方式為以8-17DNAzyme的底物鏈與酶鏈作為反應基,用熒光基團和熒光淬滅基團對此進行標記,得出雙淬滅熒光探針,促使金屬離子如Zn2+、Mg2+、Fe2+等相互作用,通過反應來輔助酶與底物之間以及酶內部的熒光能量共振轉移效應來實現Pb2+的檢測。
2免疫檢測技術
免疫檢測技術主要是基于抗體與抗原之間的特異性反應基礎上構建的生物化學檢測法,其優勢在于靈敏度較高并且特異性較強。鑒于抗體具有著不同的種類,因此免疫檢測亦分為單克隆抗體與多克隆抗體兩種,當前常用的檢測方式主要有酶聯免疫法與熒光偏振免疫法。其中酶聯免疫法屬于單克隆抗體檢測法,通過合成Pb2+抗原用來免疫小鼠。要想獲得Pb2+的有效抗體,則需要先獲得Pb2+。通過功能的雙螯合,獲得反應原性,之后再結合螯合劑與載體蛋白促使其獲得免疫原性,在小鼠體內注射之后分離出抗原,進而進行鉛檢測。很多研究顯示,Pb(II).CHXDTPA復合體同摻入Pb2+之后的2Cl2的親和力明顯提升,大約達到25倍,并且實驗證明,Pb2+也是唯一能夠提升兩者親和力的金屬離子。而熒光偏振免疫法的原理主要是依靠樣品中的Pb2+同過量螯合劑的溶液反應,通過免疫復合物之間的競爭,獲得多克隆抗體當中的特異性,最后用熒光偏振儀進行測定,得出的數據對比標準曲線,則能夠得出Pb2+濃度。此檢測方式應用的便利性已經被很多研究證實,比如有的研究采用螯合物制備的多克隆抗體在熒光偏振儀當中測出了138個土壤樣品當中的Pb2+含量,熒光偏振免疫同火焰原子吸收光譜法與電感耦合等離子體所測得的與結果相關的系數取值分別為0.95與0.92,可見檢測的范圍較廣,并且交叉反應率極低,在確保能夠在室內順利檢測的同時,還能夠實現室外檢測。并且相比之下,具有著低成本、高速率等優勢,應用價值較高。目前,在生物化學技術的推動下,Pb2+檢測的免疫檢測水平逐漸升高,雖然優勢作用明顯,但弊端也依然存在,最主要的就是體現在抗體數量有限方面,同時,檢測過程如何實現從實驗室轉移到現實生活當中亦是一個需要進一步解決的問題,還需要避免金屬離子之間的交叉反應影響過大等問題。
3超分子Pb2+生物化學傳感檢測技術
在超分子化學技術不斷發展的推動作用下,用于檢測Pb2+的多種檢測技術已被研發生成。此方式檢測技術主要是通過超分子生物化學傳感儀來實現,原理是在離子誘導的作用下使超分子熒光信號產生相應的變化。已有研究采用在PVC膜上固定乙醇介質的熒光傳感器用來檢測Pb2+,優勢特點表現為具有著極強的敏感性與選擇性,反應快速而及時;另外還有研究采用一種新型熒光肽金屬離子傳感器形成新的螯合物,該傳感器的特點是含有酰胺與色氨酸,在與金屬離子作用后,用于檢測,能夠通過熒光的響應來識別。
4結論
關鍵詞:生物技術 食品檢測 基因探針技術 PCR技術
中圖分類號:TS207.3 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(a)-0229-01
近年來,隨著城市工業化程度越來越高,由此引發的環境問題日益嚴重,食品安全已成為人們越來越關注的焦點問題。傳統的食品檢測方法已經不能適應現代社會的發展要求,基因探針法、PCR技術、免疫學檢測技術、生物芯片和生物傳感器技術等生物技術在食品檢測中已經得到廣泛應用。充分利用現代生物技術為人們的生活質量保駕護航,已是迫在眉睫。
1 生物技術在食品檢測中的應用
在當前的食品檢測方法中,基因探針法、PCR技術、免疫學檢測技術和生物芯片技術是最為常見的生物技術。下文中,筆者將會逐一進行詳細介紹。
1.1 基因探針技術
基因探針技術即DNA探針技術,又稱分子雜交技術,是利用DNA分子的變性、復性以及堿基互補配對的高度精確性,對某一特異性DNA序列進行探查的新技術。
目前,基因探針雜交方法總體上可以分為兩種:一種是異相雜交;另外一種是同相雜交,其關鍵技術都在于DNA探針的構建。例如,在食品微生物檢測中,大腸桿菌具有葡糖苷酸酶的特性,利用大腸桿菌中編碼該酶的基因序列作為目標DNA,并制成DNA探針,用以檢測食品中的總大腸桿菌。與傳統微生物檢測方法相比,基因探針技術不僅能克服傳統食品微生物檢驗方法的不足,而且還具有特異性強、靈敏度高和操作簡便、省時等優點。與此同時,基因探針技術也存在其局限性,如檢測成本高、速度慢、效率相對較低,這些都是在以后的科研中需要改進的地方。
1.2 PCR技術
PCR技術又名聚合酶鏈反應技術,是由Korana于1971年最早提出核酸體外擴增的設想而產生的,并經過多年的實踐研究發展,近年來才逐漸應用到食品安全控制中。PCR由變性,退火(復性),延伸三個基本反應步驟構成,其基本工作原理是以擬擴增的DNA分子為模板,以一對分別與模板互補的寡核苷酸片段為引物,在DNA聚合酶的作用下,按照半保留復制的機制沿著模板鏈延伸直至完成的DNA合成。經過n次擴增后,PCR產物(復制出的DN段)可達2n個,可以滿足各種分析的需要。2011年,實時熒光定量PCR技術在轉基因食品檢測領域中的應用和Taq Man PCR快速檢測食品中的空腸彎曲菌都是近期PCR技術在食品檢測中比較成功的案例。
PCR技術只需要使用很微量的物質,就能擴增到大量我們需要的目的片斷,并且可以對檢測樣品進行定性和定量的分析。但同時PCR實驗室要求嚴格,檢測儀器價格昂貴,技術含量高,操作復雜,對相關技術人員要求較高。
1.3 免疫技術
抗原與抗體的結合反應是一切免疫測定技術的最基本原理。免疫技術一般可分為三類:免疫標記技術、免疫沉淀反應和免疫凝集試驗。免疫檢測是目前生物學檢測方法中用途最廣泛的一種方法,具有特異性強、靈敏度高、方便快捷、分析容量大、檢測成本低等特點,尤其對于食品檢測非常敏感,通常會用在蛋白質結構分析中。
目前最常用的免疫學檢測技術中,酶聯免疫吸附試驗(ELISA)在食品檢測方面已得到普及。ELISA是將特異的抗體標記上酶制成酶標抗體酶標抗體既具有抗原抗體反應的特性,又具有酶的底物催化特性,它與相應的抗原結合后,加上相應的底物,根據底物顯色的深淺對抗原做出定性或定量的判斷。例如用該法檢測轉基因玉米所加工的食品中Cry1A(b)蛋白便是成功的案例。由于酶既有很高的催化效率,可極大的放大反應效果,從而使測定達到很高的靈敏度和穩定性。不過在應用中ELISA分析法也有一定的局限性,在被檢測樣品的蛋白濃度較低時可能會出現陰性,因此,ELISA分析法一般用于對鮮活組織的檢測和對接受基因工程改造生物體的初步檢測。
1.4 生物芯片技術
生物芯片是將大量生物識別分子按預先設置的排列固定于一種載體(如硅片、玻片及高聚物載體等)表面,利用生物分子的特意性親和反應,如核酸雜交反應,抗原抗體反應等來分析各種生物分子的存在及其量的一種技術。
基因芯片的最大優點在于其高通量。傳統方法檢測眾多基因要經歷多次實驗而且自動化程度低,因而每次實驗之間是存在系統誤差的。基因芯片可以克服這個缺點,眾多基因的探針的標記、雜交等過程是在一次實驗過程中完成的,而且自動化程度高,數據客觀可靠。基因芯片的缺點在于其不能對待檢測基因在多細胞類型組織中的精確定位進行判斷。另外很多蛋白質調節其功能主要不是依賴其是否表達或表達量高低,而是依賴蛋白質磷酸化-去磷酸化等方式。在這種情況下,用核酸類生物芯片就沒有什么意義了,正在研究開發中的蛋白類芯片可能會有所作為的。
1.5 生物傳感器技術
生物傳感器(Biosensor):是由固定化并具有化學分子識別功能的生物材料、換能器件及信號放大裝置構成的分析工具或系統。其主要由生物敏感元件、換能器和信號處理放大裝置構成。生物傳感器技術應用于食品檢測方面的優勢很多,它響應快,樣品用量少;分析操作簡單;除緩沖液外無需添加試劑;可連續分析,聯機操作,易于實現自動化測量等等。
當前,生物傳感器技術在食品檢測方面功能主要有兩個方面:一是檢測魚、肉和牛乳等食品的新鮮度;二是用來檢測食品滋味及熟度。例如:日本農林水產省研制出一種傳感器,可“品嘗”肉湯的風味,用于肉湯生產過程的質量控制。
除了上文論述的一些生物技術外,越來越多的新技術將會逐漸應用到食品檢測中,其前景是值得期待的。
2 結語
生物技術以其經濟、高效等特點得到廣大科研人員的普遍認可,成為當前食品檢測中重要力量。與此同時,國家也不斷加大投入和頒布相關法律、法規保障食品檢測技術的研究和應用。相信不久的將來,隨著我國科技的發展,在各方研究人員的共同努力下,生物技術在食品檢測中的應用定會更加成熟,為我國的食品安全,為人們的生活造福。
參考文獻
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