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教學內容往往需要與教材密切結合,目前適用于高等學校《食品生物技術》課程的相關教材基本上是分成基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、生物工程下游技術和現代分子檢測技術幾章節,這些內容過于偏向生物技術方向,而且章節之間銜接性不強,在編排上顯得相互孤立。因此食品生物技術課程的教學內容會顯得繁多,而且枯燥乏味[4]。另外,食品質量與安全專業的學生通常對生物技術在食品上的應用更感興趣。本研究對教學內容的改進主要從以下幾個方面進行:
1.1理清知識模塊,抓住主線
食品生物技術課程是以基因工程為技術主線,以細胞工程、蛋白質工程、酶工程及發酵工程為核心模塊。其中,基因工程和蛋白質工程為發酵工程和酶工程提供技術支撐。細胞工程為發酵工程和酶工程提供細胞載體。生物技術產品需要利用現代分子檢測技術進行監測和評價。在這個大框架下,再對各個章節的內容進行凝練和歸納。例如,基因工程,這一章是食品生物技術課程的核心,其教學內容可以基因操作步驟為主線,即“分”、“切”、“接”、“轉”、“篩”、“表”。在這個技術路線的基礎上,補充相應的知識內容。學生學起來就比較連貫而且能夠從總體上把握住重點。
1.2把握教學重點和難點
食品生物技術涉及的知識繁多,不可能面面俱到。在課堂上授課時需要突出重點,才能在有限的課時情況下,完成教學任務。例如細胞工程這一章,重點就是植物、動物和微生物細胞基本培養方法和技術。而且微生物細胞培養與學生已開設的《微生物學》重復性高。在這種情況下,重點講授植物、動物細胞培養的方法,并且在講授的過程中將兩者(如:培養基成分、培養方式)進行對比,便于學生記憶和理解。
1.3結合學科發展的最新應用
食品生物技術是一門較為前沿的學科,隨著科學技術的發展,也不斷涌現出新的技術和成果,這就要求教師不斷跟蹤學科發展,更新自己的知識儲備。另外食品生物技術學習的最終目的是要在食品領域中進行應用,而且學生往往對應用方面的實例表現出更大的興趣。因此將學科發展的最新應用以簡潔易懂的語言傳達給學生,可以激發學生的學習積極性和學習興趣[2]。
2教學方法的改革
食品生物技術的理論性較強,授課時難免會顯得晦澀難懂。老師要改進教學方法,調動學生的學習積極性。本研究對教學方法的改進主要從以下幾個方面進行:
2.1采用問題探究式方法,活躍課堂氣氛
在本科課堂上,為講授更多的知識內容,完成教學任務,教師們往往會采用注入式的教學方法。這種教學方法不利用學生的知識遷移,而且容易導致學生產生惰性和厭倦情緒。在教學實踐中,可采用問題探究式教學方法,與學生形成良好的互動,激發學生的思維能力,培養學生知識聯結及思考習慣。比如,在細胞工程一章中,與學生探討“能不能通過細胞培養來大量生產紫杉醇,如果可以,需要如何操作,操作過程中的注意事項有哪些?”這樣一個問題基本上涵蓋了植物細胞培養的主要知識點。既活躍了課堂氣氛又完成了授課內容,而且在提問的過程中無形地提高了學生神經的緊張性,使學生的注意力集中在課堂上[5]。
2.2充分利用多媒體等教學手段
多媒體教學可以直觀、形象、生動地展示教學內容。利用多媒體教學一方面可以大大增加課堂信息量,另一方面可以使知識內容立體化,有助于學生的理解。比如聚合酶鏈式反應(PCR),是一種應用范圍廣而且極其重要的生物技術,學生需要理解其原理,掌握其方法。但是PCR反應過程涉及到的試劑多,反應程序復雜,而且反應過程不直觀,即使進行實際操作也很難理解其要點。利用多媒體動畫,模擬實際反應過程,將微觀的引物、模板、聚合酶等物質形象化,促進學生理解,同時使課堂鮮活起來。多媒體在促進教學的同時,也有一些弊端。因為多媒體課件的信息量較大,以往板書需要3分鐘的內容,通過多媒體展示可能只需要1分鐘便講述完,這樣容易導致學生沒有時間記錄和及時消化。因此,可以將多媒體課件在上課前發給學生預習和打印出來,便于學生記錄和日后的復習。
2.3布置適當的課后作業
現在本科教學中,學生在課后很少復習,對知識的理解和掌握基本上都是在課堂上。但是本科教學的內容多,知識體系難以掌握,特別是專業課,僅靠課堂上的學習是不夠的。在課后布置一些綜合性和發散性的作業,可以敦促學生課后復習,同時也培養學生的自學能力。
2.4以科研促教學
食品生物技術不僅涉及到基因和分子等方面的理論知識,也涉及食品工藝與加工等應用方面的內容,因此可以結合課程內容設置一些大學生創新實踐活動課題。激發和鼓勵學生參與到教師的科研項目中,使學生通過實驗設計和項目執行更好地理解專業知識。通過這樣一個過程也激發學生學習專業知識的積極性和興趣,培養學生的科研能力,以及自主解決問題的能力,為本科生的畢業論文奠定良好的基礎。
3結語
有些企業為了節省開支,不安排員工體檢,甚至雇傭患有傳染病的工人加工生產食品,導致食品存在病原體,危害消費者的健康,食品運輸和儲存的管理問題。在食品進入市場的過程中,包裝、儲藏和運輸出現問題,會造成食品污染。有些食品因檢測的技術和方法不當,樣品檢測過于單一,食品凈化不徹底,也使食品的質量得不到保證。
現代生物技術及其在食品安全管理中的應用
1.現代生物技術生物技術又稱為生物工程,主要是以現代生物科學為基礎,運用現代科技手段并根據生物的某些特性,按照一定的流程進行改造以達到預期目的的一種新型技術。現代生物技術主要包括基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程和發酵工程五個領域,這些技術在食品安全管理領域具有廣闊的發展前景。其中基因工程是現代生物技術的核心和基礎,它幾乎貫穿于細胞工程、酶工程、蛋白質工程等其他領域,并對這些領域的技術具有指導作用。(1)基因工程:又稱為分子克隆技術、DNA重組技術,是以現代分子生物學技術為基礎的一種新興生物學技術,在分子水平上將異源基因與載體DNA在生物體外進行剪切、拼裝和重組,并通過微生物質粒、噬菌體等作為載體,將重組后的DNA轉入受體細胞,從而獲得符合人類需要的產品或創造出新特性。(2)細胞工程:是一種運用細胞生物學技術,有計劃有條理地改良遺傳物質的生物技術,主要包括細胞培養、細胞移植、細胞融合、細胞重組等技術,與基因工程有許多相似點。應用細胞工程進行育種和培養獲得新的遺傳物質,往往比普通的遺傳物質具有更高的抗性和更多的營養成分。(3)酶工程:是指利用酶、細胞器等具有的特異催化功能對酶進行改造,借助給定的技術手段生產出人類所需要的產品,主要包括酶的固定化技術、酶的修飾化技術和細胞固定化技術等。酶工程在食品添加劑、食物保鮮等方面具有廣泛的應用前景。在食品中添加一種或幾種酶,根據檢測結果可評價食品的質量,操作簡捷,可行度高。(4)蛋白質工程:是一種在基因工程的基礎上,融合蛋白質晶體學、蛋白質化學等科學而達到人類需求的新型技術。由于它是以基因工程為基礎的,所以也稱為“第二代基因工程”。2.現代生物技術在食品安全管理中的應用現代生物技術運用于食品生產已有很長時間,它被廣泛用于輔助生產發酵類食品,如酸奶、面包等。現代生物技術具有靈敏度高、定位準確、迅速等獨到的優點,它在食品安全檢測、安全管理控制領域扮演了非常重要的角色。隨著現代生物技術的快速發展,許多創新性的技術不斷被研發出來,對食品功能性的開發具有非常重要的作用。同時,現代生物技術在食品安全管理中也有舉足輕重的地位。換言之,在食品安全管理系統中引入生物技術,可使管理工作事半功倍。食品安全管理主要分為食品安全檢測管理和食品加工管理。在食品安全檢測方面,目前廣泛采用的生物技術有分離培養法、免疫學培養法、分子生物技術、生物芯片和生物傳感技術等。以生物芯片為例,它是食品檢驗中快捷的技術,根據食品的安全情況建立安全檢測監控體系,找出食源性疾病的閾值,建立食品安全管理預警和反應系統。生物芯片在食品安全管理中具有很大的潛力,如對食品中毒素的檢驗和殘留藥物的檢測等,生物芯片都可提供有力的保障措施。生物工程技術在食品加工管理中主要應用基因工程、細胞工程、酶工程等技術。以基因工程為例,它應用于食品安全管理體系,具有幾個特點:一是優化食品的生物資源和品質。應用基因工程技術可改良動植物的品種,比如,可培養抗病蟲、抗病毒的植物或耐干旱耐潮濕的植物,這為制作食品消除了很多安全隱患。目前,市場上許多轉基因食品以其獨有的性質廣受消費者歡迎。同時,基因工程還可改善食品的品質,比如,可改良奶牛的生長激素,既增加牛乳的產量還提高牛乳的質量;可改良豬的生長激素,控制豬的總質量與其瘦肉的比例。二是改進食品中的菌類。不良菌種不僅給食品帶來危害,而且還會使整個食品安全管理系統癱瘓。原因是:一旦用不良菌種發酵,食品的質量就會下降。食品安全管理的目標就是保障食品的安全性,用不良菌種而使食品質量受損,從客觀上直接給食品安全管理帶來了危險。而基因工程可改良菌種、提高食品發酵的安全性,從而改善食品安全管理系統。1994年美國Calgene公司研制的轉基因番茄上市,這是第一個通過食品安全管理的轉基因植物食品。在我國,轉基因水稻、玉米、小麥和各種水果也都通過了食品安全管理系統檢測,并在全國范圍廣泛采納。
關鍵詞:現代生物技術;食品工業;功能食品;有效成分;食品添加劑
中圖分類號:Q819文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)06-0023-02
一、現代生物技術簡介
生物技術包括傳統生物技術和現代生物技術。傳統生物技術包括釀造、酶的使用、抗菌素發酵、味精和氨基酸工業等,被廣泛應用于生產多種食品如面包、奶酪、啤酒、葡萄酒以及醬油、米酒和發酵乳制品。它和新的生物技術之間既有聯系,又有質的區別。現代生物技術是20世紀70年代初在分子生物學、生物化學、生化工程、微生物學、細胞生物學和電子計算機技術基礎上形成的綜合性技術。
二、現代生物技術在食品工業中的主要應用
(一)食品原料和食品微生物的改良,提高食品的營養價值及加工性能
利用基因工程、細胞工程改造動物、植物、微生物資源向人類提供各種轉基因食品和食品添加劑,一方面提高了農作物產量、改善農作物抗蟲、抗病、抗除草劑和抗寒能力,另一方面使食品的營養價值、風味品質得到改善,食品儲藏和保存時間有所延長。我國利用基因工程技術培育的轉基因抗病番茄、抗病甜椒,目前累計種植3,000多畝,耐貯番茄在室溫下儲藏56天,好果率達70%以上。利用細胞工程技術培育出含水量大大降低的西紅柿、洋蔥、馬鈴薯新品種,培育出帶咸味和奶味的適宜膨化加工的玉米新品種,獲得了出油率高、不飽和脂肪酸含量較高的油料作物,以及我國已在田間試驗中的超級水稻、轉基因鯉魚、高產奶量的轉基因試管牛,等等。
采用常規的誘變、雜交方法與細胞融合、基因工程技術結合進行菌種改造和采用基因工程和蛋白質工程技術構建“基因工程菌”,改良食品微生物的生產性能。生物技術已應用于啤酒酵母的改造,如將a-乙酰乳酸脫羧酶基因克隆到啤酒酵母中進行表達,可降低啤酒雙乙酰含量而改善啤酒風味,選育出分解b-葡萄糖和糊精的啤酒酵母,能夠明顯提高麥芽汁的分解率并改善啤酒質量;構建具有優良嗜殺其它菌類活性的嗜殺啤酒酵母已成為純種發酵的重要措施。
(二)生產各種功能食品的有效成分、新型食品和食品添加劑
通過轉基因技術制造有利于人類健康的食品或有效因子,如低膽固醇肉豬、低膽固醇蛋和高特種微量元素蛋、人類血液代用品、高異黃酮大豆、高胡蘿卜素稻米,等等。
利用細胞工程技術生產各種功能食品和功能成分,如對人參、西洋參、長春花、紫草和黃連等植物細胞進行培養生產活性細胞干粉、L-蘇氨酸、免疫球蛋白、生長激素,等等。
利用生物技術,特別是發酵工程技術生產食品添加劑。目前國內外重點研究開發的食品添加劑有甜味劑中的木糖醇,甘露糖醇,阿拉伯糖醇,甜味多肽,等等;酸味劑中的L-蘋果酸,L-琥珀酸,等等;氨基酸中各種必需氨基酸;增稠劑中的黃原膠,普魚蘭,茁霉多糖,熱凝性多糖,等等;風味劑中的多種核苷酸,琥珀酸鈉,香茅醇,雙乙酰;芳香劑中的脂肪酸酯,異丁醇,等等;色素中的類胡蘿卜素,紅曲色素,蝦青素,番茄紅素,等等;維生素中的維生素C,維生素B12,核黃素,肉堿;生物活性添加劑中的各種保鍵活菌,活性多肽,等等;防腐劑中的乳鏈菌肽,殺菌肽,瓜蟾抗菌肽,防御素,等等。可直接應用于食品生產過程的物質轉化利用發酵技術、酶技術對農副產品進行加工,直接生產各種發酵食品如飲料、酒、醬、醬油、醋、乳酸、酸奶和啤酒。利用基因工程和酶工程,構建“生物工程菌”來生產酶制劑。近20年來,利用“基因工程菌”生產的食品酶制劑主要有凝乳酶、a-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖異構酶、轉化酶、脂肪酶、溶菌酶等。凝乳酶是制造干酪過程中起凝乳作用的關鍵酶;蛋白酶可改善蛋白質的溶解性。在食品加工過程中添加一些酶類可以改善產品的色澤、風味和質構。如用葡萄糖氧化酶可以除去蛋液中的葡萄糖,改善制品的色澤;用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟;葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香;木瓜蛋白酶可分解膠原蛋白,用于肉的嫩化。
現代生物技術在肉、奶、水產品加工中也有廣泛的應用,肉的加工保鮮方面主要是提高肉的綜合品質以及瘦肉、肥肉、的綜合利用,如肉的嫩化、發酵香腸的生產和增加產品的花色品種等。乳品方面有利用外源激素提高乳的產量,增強乳的免疫功能,改善乳的組成成分;利用酶工程技術開發乳蛋白生物活性肽、發酵乳制品、雙岐桿菌發酵乳,等等。水產品如人工淡水魚、內臟、魚眼、精卵巢中分離提取有效成分,開發研制保健食品和藥品。
(三)工業化生產預定食品或食品功能成分
利用發酵工程生產功能食品或功能性成分,如低聚糖、糖醇、單細胞蛋白、EPA、DHA、r-亞麻酸、有益菌。利用酶工程制取高蛋白富含多種氨基酸和微量元素的功能食品,如以動植物、微生物蛋白為原料,利用酶技術將蛋白質分解成多肽和氨基酸,可作為功能食品或營養強化食品的原料。利用乳糖酶水解乳糖,加工出低乳糖食品作為乳糖缺乏者的保健飲品。
利用現代生物技術進行玉米的綜合利用,為新型糖源、變性淀粉、玉米油、發酵酒精、環狀糊精等產品的開發提供充足的原料。如從玉米黃漿水中提取玉米黃色素,可用于人造黃油、人造奶油、糖果、冰淇淋等食品中取代人工合成色素;從玉米皮制取膳食纖維;用玉米淀粉制取高純度低聚異麥芽糖900型第二代功能性保健食品生物糖。
(四)食品包裝和食品檢測方面的應用
現代生物技術在食品包裝上的應用主要是制造一種有利于食品保質的環境,如葡萄糖氧化酶能除O2,延長食品的保鮮期,保持食品色、香、味的穩定性,被應用于茶葉、冰淇淋、奶粉、罐頭等產品的除氧包裝;溶菌酶能消除有害微物生的繁殖,而讓某些有益菌得以繁殖,被廣泛應用于清酒、乳制品、水產品、香腸、奶油、生面條等食品中以延長保鮮期。利用生物技術制造有特殊功能的包裝材料如包裝紙、包裝膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、殺菌、延長食品反應速度等。利用生物技術改變食物貯藏方式和貯藏期,如利用基因工程技術生產耐貯番茄等,延長貨架期。
利用生物技術還可生產生物可降解的食品包裝材料,建立食品的質量檢測方法,處理食品工業廢水等,如用固定化酶技術制備酶電極、酶試紙,可以快速簡便地檢測食品中的化學成分。利用基因工程的DNA指紋技術可以鑒定食品原料和終端產品是否摻假,檢測谷物、堅果、牛奶中是否含有微量毒素;利用PCR技術可迅速檢測是否為轉基因食品,利用生物轉化、厭氧發酵等方法處理食品工業廢水,使BOD、COD大大降低,達標排放。
三、現代生物技術的前景與展望
展望現代生物技術在食品工業中的應用越來越廣泛,它不僅用來制造某些特殊風味的食品;還用于改進食品加工工藝和提供新的食品資源。食品生物技術已成為食品工業的支柱,是未來發展最快的食品工業技術之一,具有廣闊的發展前景和美好的未來。
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Abstract: In the teaching of undergraduate institutions, as the characteristics of "Food Biotechnology" course and student knowledge restrictions, there are higher requirements on teaching methods and content. Combined with the practical teaching, this paper explored the importance of historical science, multimedia teaching methods and scientific research for the course in order to break the traditional mode of teaching, exploring a teaching method that is conducive to teaching and helpful to improve the efficiency of student learning.
關鍵詞:《食品生物技術》課程;科學史料;多媒體教學;科學研究
Key words: "Food Biotechnology" course; science materials; multimedia teaching; scientific research
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)03-0218-01
0引言
《食品生物技術》是高等學校食品方向學生的一門專業基礎課,是針對學生畢業后在食品企業可能從事的主要工作崗位的技術要求,而且鑒于生物技術在食品工業的應用現狀和未來幾年的應用發展趨勢而開設的學科。
《食品生物技術》課程的教授以“生物技術相關理論”為主線、以培養能力為中心、以解析為基礎,要求學生掌握基本的生物技術知識及其在食品工業中應用的基本原理和方法,同時輔助開設一些簡單實驗。
但是教學對象在接受這門知識的過程中,往往會受到以前的教學方法、學習習慣、思維方式和知識面的限制。老師在講解新知識的過程中也感覺壓力過大,很多東西是在以前微生物學、生物化學等學科知識上的升華,學生理解起來有一定困難,而且也給教學效果帶來一定程度的影響。本文就《食品生物技術》教學中的實用方法進行探討。
1重視科學史料在教學中的作用
科學史料在食品生物技術教學中具有重要的作用,可以讓學生感受科學知識發現過程的艱辛和漫長,可以讓學生體驗科學方法與科學態度,可以培養學生實驗設計與科學探究能力,同時也可以訓練學生科學推理能力和對對概念的歸納理解能力[1]。
例如在講解生物技術的理論基礎時,對于DNA雙螺旋結構的提出和中心法則的確立,向學生講述Franklin和Wilkins所作的基礎工作,然后強調Watson和Crick尤其是Crick的前瞻性理論假設,通過這段歷史向學生傳遞科學試驗與資料查閱總結的雙重重要性。
2重視多媒體等教學手段的應用
多媒體教學可以直觀、形象、生動地展示教學內容,提高學生學習效率。傳統的食品生物技術教學模式是以板書、掛圖為主要教學媒體,按照發酵工程、細胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質工程等知識點逐條講授,由于教學形式單調,教學內容理論性較強,學生面對靜態呆板的課本和板書,面對繁多的概念、原理和方法,難免覺得枯燥乏味,授課效率較低,限制了教師教學水平和學生思維能力的發揮。
尤其基因工程,學生基礎薄弱,記憶困難,而CAI可使這一局面大大得到改善,因為CAI利用大量動畫、視頻及其他多媒體技術進行詳細講解,可以打破條件的限制,靜止的文本可以按指定的軌跡運動,靜態的圖可以像動畫一樣移動,可以像流水般呈現一幅幅變幻的圖像,色彩可以變化,速度可以控制,動態的事物比靜態的事物更能引起學生的注意,更能調動學生的興趣,從而激發學生的學習興趣,提高學習效率[2]。
多媒體教學可以突出重點、突破難點,提高教學效率。依據食品生物技術學科特點,按照教學大綱的要求,結合教師的授課思路,制作了具有本地特色的食品生物技術CAI課件,力求做到簡捷、生動、重點突出,并加入圖像、聲音、動畫和錄像,適當采用超級鏈接,使授課內容更符合學生的思維;同時可用多種方式展現知識層次,如用不同顏色、不同字體,突出重點內容,并區分需要理解的內容和只需了解的內容。
CAI教學可使許多復雜問題簡單化、抽象問題具體化[3]。比如基因工程是教學中的難點內容,用傳統教學法講授基因工師在黑板上邊寫邊講或使用靜止的圖片講解,學象,很難理解,而使用多媒體教學,將基因工程的演示出來,并輔以錄像,學生一看就懂,而且容易記教學有助于突破教學難點,講清重點,加深理解,增強記憶,提高教學效率。
3以科研促進教學,彰顯課程特色
食品生物技術不僅涉及到基因和分子等方面的內容,也涉及到轉基因食品與食品加工等應用方面的內容,因此將老師本人以及本校的科研融入到教學中,是提高學生素質教育的重要途徑之一[4]。如將本人所從事研究的食品安全檢測技術納入到生物技術在轉基因食品安全與檢測的應用中,讓學生進一步的了解基因擴增與檢測的原理。
并且在教學過程中將科研課題研究與學生的教學實踐相結合,開展大學生創新實踐活動。這種以科研促教學,不僅能使學生接觸到本學科的前沿,而且能提高大家的學習興趣,并引領學生參與教師的科研項目之中,使學生參加課外科研活動形成風氣,為進一步提高學生畢業論文質量也起到積極的推動作用。
實踐證明,科學史料的講解能激發學生的學習興趣,培養學生正確的科學方法與科學態度;多媒體教學具有形象性、多樣性、新穎性、趣味性、直觀性、豐富性等特點,它能使學生真正成為學習的主體,變被動學習為主動學習;科學研究能使學生接觸到本學科的前沿,提高學習興趣,彰顯生物技術的特點。
參考文獻:
[1]李紅梅,徐斐.《食品生物技術》課程優化研究[J].廣西輕工業,2009,122(1):170.
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關鍵詞:生物技術;食品檢測;應用
中圖分類號:TS207.3 文獻標識碼:A
1.FTA-PCR的技術
FTAR 卡屬于特制的棉纖維卡片, 主要通過螯合劑與強力的變性劑共同浸泡,其纖維基質中包含化學物質,一旦FTAR捕捉細胞,石炭酸、EDTA以及SDS會自動地把細胞裂解,而聚丙烯酰胺會結合核酸,確保樣品中的DNA具有穩定性,同時確保核酸不會受到紫外線、核酸以及氧化劑破壞,還有利于其他微生物以及細菌生長。該種方式不僅可以直接提取DNA,而且所提取的DNA能夠于室溫下保存,給PCR檢測創造了條件。在食品檢測中,采用FTA-PCR方法,有著明顯優勢。Robert使用FTA卡來提取流感病毒RNA,聯合PCR的技術檢測流感病毒。李偉昊使用FTA卡與PCR方式相結合,提取以及檢測鮮肉中的沙門氏菌,從雞肉、豬肉、羊肉與牛肉勻漿液中實際檢出限大約70CFU/mL,能夠在六小時以內結束肉中的沙門氏菌檢測,現階段主要使用先增菌PCR的檢測方法可以節省時間12~24小時,和GB/T 4789.4-2003的方式比起來,用這種方式檢測,所用時間與檢出率效果都比較好[1]。
2.環介導的等溫擴增術(LAMP)
環介導的等溫擴增術屬于恒溫核酸的擴增方式,主要是針對基因四種特異的引物以及六個區域的設計,在常規水浴的條件下,即在65℃條件下一個小時,就能夠結束核酸擴增反應;和普通PCR比起來,無需紫外觀察、模板熱變性以及溫度循環等過程。完成擴增以后,可以按照管內的沉淀情況對結果進行評估。由于這種技術操作比較便利以及靈敏度比較高,所以廣泛應用于食品檢測中。聞偉剛[2]使用RT-LAMP技術構建了具有特異、快速以及靈敏特征的菜豆莢中斑駁病毒檢驗方式,用這種方式檢測的靈敏度比病毒的稀釋液高出3~10倍,與常規RT-PCR 檢測方式相比,靈敏度提高1000多倍。徐芊采用LAMP技術檢測水產品副溶血弧菌,只需一個小時就可以結束檢測,并且檢測限高達89CFU/g,與常規PCR的檢測方式相比,縮短將近1/2的時間。易海華研發出志賀菌LAMP檢測方式,在一個小時以內可以結束檢測,每微升檢測限高達200拷貝。LAMP 是恒溫擴增的反應之一,可以縮短普通PCR的反應升降溫耗具體時間,并且能夠通過肉眼看到檢測結果,通常在0.5~1小時內結束反應過程,所以在食品檢測中有著明顯優勢。然而由于LAMP的方式對實驗技術者與實驗環境方面有著較高要求,未達到相關要求時容易出現假陽性問題,還需要深入研究,不斷地對這種檢測技術進行完善。
3.核酸探針技術
核酸探針能夠促進單鏈核酸的配對,然后構成雙鏈,通過標記物對信號進行釋放,進而實現檢測的目的。在核酸樣品的基因序列檢測中用核酸探針檢測,由于病原體具備特異性核酸序列的片段,通過標記技術與分離手段,可以把特定片段研制為核酸探針,并用在病原體的檢測以及疾病診斷中。在病原微生物中應用核酸探針,可以鑒別高相似度基因的寄生蟲與毒株。Malic通過核酸探針的原味雜交方式,檢測與檢定球狀、銅綠假單細胞、金黃色葡萄球菌與鏈球細菌屬,經檢測得知銅綠假單胞菌侵染比較明顯,可以用于多項指標檢測。Almeida使用核酸探針原位雜交方式檢測奶粉中阪崎腸桿菌,該方式特異性高達百分之百,即便存在其他混合菌類,檢出限仍達到1CFU/10g。Almeida應用同種方式拓展樣品檢測的范圍,檢測了糞便、血液與供應水中沙門氏菌,其檢出限達到1 CFU/10g(mL),實際檢測時間在20小時以內,與常規PCR檢測方式相比,其靈敏度大大提高。曲海娜使用核酸探針方式檢測動物毛皮中耐β-內酰胺病原菌,其檢出限為529pgDNA,與傳統的藥敏實驗相比采用這種檢測方式可以降低檢測成本,將檢測周期縮短,提高食品檢測效果。鄒金峰研發出鴨圓環病毒核酸探針技術,同時用于檢測中,最低檢出量約5pgDNA,和常規PCR技術比起來,采用這種方式可以規避假陰性、假陽性發生的可能[3]。
4.基質分子的印跡技術
基質分子的印跡技術主要是應用分子印記的方式,把包含分子大小、形狀識別空洞膜印記到載體或是基質上,也就是把分子與載體印記到聚合物單體上。如2-乙烯基以及甲基的丙烯酸等,建立檢測靶與分子之間的鏈接鏈,使用電聚合、自組裝以及分子聚合和模板分子構成相應的配合物,然后添加交聯劑。例如,添加多元醇與有機二元酸交聯劑,然后在載體上構成膜,再把模板的分子包裹于膜中,然后將膜內的模板分子清除,將模板分子特異性的印記留下。因為所形成印記構造和模板分子之間互補,也就是只有印記和需檢測、分離分子形狀匹配時,這種分子才可以占據印跡的空洞。而且因為印跡三維結構中的一維屬于傳導載體,所以可以把該分子識別的過程快速、直接轉變為可識別信號。而開始基質分子的印記技術主要用于醫學臨床檢驗如肌紅蛋白檢測中,目前逐漸應用于抗生素的檢測中。Wang研制出分子的印跡技術膠質晶體類模版,能夠對蜂蜜與牛奶樣品中的金霉素、四環素、土霉素殘留進行檢測,其檢出限為0.04~0.24μmol/L。Shi把甲礬霉素作為模板,構建了層析法分子印跡的固相萃取方式,可以對河蟹中的殘留氟苯尼考胺、氯霉素、氟苯尼考與甲礬霉素進行檢測,其檢出限分別為0.03μg/kg、0.02μg/kg,0.10μg/kg、0.09μg/kg,在一天以內能夠結束全部檢測。分子的印跡技術的檢測限和色譜技術比較相似,但是其檢測的成本比色譜技術低,用該技術檢測產品時,既可以用在食品檢測中,還可以用在食品現場的自檢中,檢測范圍主要包含殺蟲劑、真菌毒素以及細菌檢測等。
5.免疫層析技術
免疫層析技術是當前興起的診斷與鑒別技術,原理是某抗原特異性的抗體容易被熒光微粒、金粒子標記,容易吸附于固相載體點樣的區域,并且同一種抗原的另一種特異性抗體會固定于固相載體另一端,一旦液體樣品浸入點樣的區域以后,已標記樣品以及特異性的抗體容易在毛細血管的作用下沿固相的載體超前移動;如果樣品之中存在待檢的抗原,待檢的抗原就會和已標記特異性的抗體結合,構成相應的復合物,復合物移至特異性的抗體區域時,抗原部分容易破壞此處特異性的抗體。
6.生物的傳感器
生物的傳感器主要是通過固定化生物活性的物質,例如生物膜、酶、DNA、蛋白質與微生物等,作為理化換能器以及敏感原件。換能器主要包括壓電晶體、氧電極、場效應管以及光敏管,同時還可以構成分析檢測的裝置,而待測的物質經過擴散作用以后,會進入分子中,對元件進行識別,在識別的作用下,和分子識別的元件進行結合,從而產生生物、化學反應。
總而言之,生物技術具有高效、經濟科學的特點,在檢測食品的過程中,應用生物檢測技術,能夠提升檢測的精度以及提高檢測的速度,是現階段食品檢測領域的新型技術,因此,食品檢測領域需要全面了解生物檢測技術,盡可能從食品的檢測細節與工作著手,在食品檢測中應用各種先進檢測技術,以確保食品檢測的安全性。
參考文獻:
[1]姜思遠,郭明英,吳艷玲.生物技術在食品生產加工與檢測中的應用[J].內蒙古石油化工,2014,21(22).
關鍵詞:分子生物學;食品;微生物
1分子生物學的概念闡述
分子生物學作為一種基礎性學科,將分子作為一種物質來研究生命的相關現象,比如構成細胞的物質,能夠發生何種物理和化學變化。在進行探究的過程中,這種學科代表了人們由探究生命的出現和進化,可以得到生命所表達的重要意義。
2分子生物學在食品微生物檢測中的應用意義
分子生物學的各項研究成果已經滲透進了人們的實際生活中,而且起到了促進社會發展,和為全世界解決實際問題的作用。比如將酶催化產生的反應和原因運用到各類化學工業活動中,人工進行酶的模擬并生成新的催化劑,不僅能針對性地解決問題,還可以在化學工業領域領導新的革命。除了在化學方面有所益處,對食品安全方面也有巨大意義,它能夠更新微生物檢測技術,提升了食品安全,保障了食品加工過程中產品的質量和人的健康。
3基于分子生物學方法的食品微生物檢測技術研究
3.1以電泳為主導技術的DNA圖譜技術
由于排列順序不同的DN段會在變性劑濃度不同的情況下發生改變,利用不一樣的解鏈行為,使排列順序不同的DN段會停留在不同位置的凝膠上這一特性,提出了DGGE技術來檢測核酸序列,在被變性劑染色成功后,會在凝膠的各個位置上出現條帶狀物體。這種技術已經被越來越多相關企業運用,進行食品微生物的抽離或測定,檢測微生物的數量等。J.Theunissen和T.J.Britz等人2004年在南非對含益生菌對食物進行了DGGE技術檢測[6];MilicaNikolic等人則在南非自制的山羊奶干酪中進行了PCR-DGGE檢測。在DGGE之后出現的NA指紋圖譜技術,也叫做溫度梯度凝膠電泳,不同于DGGE的凝膠中使用尿素和甲酰胺濃度梯度的方法,溫度梯度凝膠電泳使用了溫度梯度和在引物的5′端增加3050bpGC片段的新技術。這種新的方式可以有效地統計出某一區塊內,微生物的數量和品種,還可以檢測出其他未知的腸道細菌,雖然Zoetendal等人已將這項TGGE技術運用在了人糞樣微生物的探究分析中,但是針對食品的運用還很少。
4隨機擴增多態DNA技術(RAPD)
通過將隨機的引物進行PCR反應,并加重靶細胞DNA的比例進行分析,這一方法被稱為RAPD分析,它能夠讓研究人員了解DN段的大小和數量,再根據DNA在不同基因組中的差異做出判斷。這種方式能夠將全部DNA基因定位成目標對象,可以辨識極小的差別,非常適合運用在研究成果少,特點不明顯的或是DNA序列不凸顯的真菌和乳酸菌的研究中。G.Spano等人利用RAPD-PCR技術發現了隱藏在紅葡萄酒中的植物乳桿菌,Walczak等人利用RAPD分析法得出了非生產用酵母菌株與標準清酒假絲酵母菌株具有相近的遺傳特質。此外,針對葡萄球菌、大腸埃希氏、沙門氏菌和志賀氏菌等研究,都采用了這種技術方法。
5基因探針檢測方法
1968年,華盛頓卡內基學院的Britten等人研究提出了核酸分子雜交技術,也叫做基因探針技術,這種技術的提出為分子生物學的DNA分析方法奠定了基礎,也成為了全球范圍內被使用最多的分子生物學技術。基因探針是一種具有特定標記的基因碎片,具有檢測功能的原理是采用了堿基的配對,通過退火讓兩條互補的核酸單鏈成為雙鏈。這種檢測技術可以用來檢測食品微生物,具有方便快捷,直接有效的特點,使食物免遭致病性微生物的損害。病原體其本身具有特殊的核酸碎片,利用已經做好分離和標志的核酸探針,將與需要檢測的樣品結合過的標記物進行監測,如果檢測的樣品中本身就有確定的病原體,那么探針和核酸序列就會有所結合。這種基因探針檢測技術的優勢在于,能夠非常靈敏地檢測出不同,而且還具備了組織化學染色的特點,即可被見的特性和可定位的特點,所以能夠檢測出食品中的致病性細菌。就現在來說,世界各地都提出了各種能夠檢測食品微生物的基因探針,比如說Moseley等人提出的生物素標記的沙門菌基因探針,以及Kerdahi等人提出的能夠測試出單核細胞增生的李斯特菌的,來自非放射性DNA探針,還有陳倩等人能夠檢測出ESIEC大腸桿菌的,根據HPI毒力島基因生成的rp-z探針。另外還有已轉變為特殊商品的基因探針試劑盒。美國的GENETRAK公司采用特殊的基因探針對沙門菌、李斯特菌和大腸桿菌的rRNA進行檢驗[6],最后得出了脫氧核糖核酸雜交篩選比色法。主要檢驗方式分為以下幾步:
(1)需要一種與細菌rRNA相反的基因探針和一份完成增菌培養的樣品,細菌溶解之后與帶有熒光素標記的探針互相雜交。此時樣品中存在靶細菌rRNA,則帶有熒光素和多聚脫氧腺嘌呤核苷酸(polydA)的探針互相雜交將成立。
(2)將包被多聚脫氧胸腺嘧啶核苷酸(polydT)的固相載體測桿與雜交溶液反應,如果polydA和polydT間的堿基出現配對,那么雜交核酸分子就被固體載體獲得,并將這種分子培養在辣根過氧化酶-抗熒光素接合劑中,使探針上的熒光素與結合劑溶合。
(3)固體載體首先放置在酶底物-色原溶液,再由辣根過氧化酶與底物反應,最后用酸終止,在450nm處計量吸光度的多少,就能確定樣品中是否存在靶細菌。
6基因芯片
上世紀90年代中期出現的基因芯片技術,也就是DNA微陣列(DNAmicroarray),使用微加工技術構建出能將人工產生的基因片段,緊密結合的、排列有序的出現在硅片等載體上。再根據被熒光檢測系統掃描過的,和標記樣品雜交后的芯片,利用計算機進行分析檢測,得出定性、定量的結果。由于基因芯片技術能夠高度地自動處理大量信息,所以能夠快捷準確地檢測食品安全。運用基因芯片技術進行病原體檢測的有:Berger等人進行的12株嗜酸乳桿菌檢測;Wang等人進行能夠具有超強特異性和靈敏度的肺炎鏈球菌檢測;高興等人對痢疾志賀菌、鼠傷寒沙門菌、金黃色葡萄球菌、霍亂弧菌、肉毒梭菌、肺炎鏈球菌、布氏桿菌、嗜肺軍團菌等16種病原細菌進行檢測。但就目前的技術來說,基因芯片的應用還不夠完善,首先,基因芯片所需的設備價格不低,制作成本很高,普通實驗室沒有足夠的經濟能力可以負擔。其次,基因芯片的特異性還不夠明顯,假陽性和假陰性會對實驗結果的精準程度產生影響。最后,基因芯片技術在進行過程中,各項數據和參數還沒有形成統一的標準,對可重復性會產生影響。只有不斷完善自身解決上述問題,基因芯片技術才能被更廣泛地運用在全世界的各個領域。伴隨著全球食品貿易的發展,檢測食品病原菌也越來越重要,只有更方便快捷地完成食品安全檢測,將分子生物學的檢測方法運用于日常生活,才能更好地發揮這項學科的魅力,研究出真正實用的食品病原微生物快速檢測方法。
參考文獻
[5]陳倩,程伯琨.基因探針檢測食品中具有HPI毒力島的ESIEC大腸桿菌[J].食品科學,2000,21(7):35.
【關鍵詞】《食品生物技術導論》課程;教材;多媒體;實踐教學
生物技術已成為當今高科技領域發展最具生命力、最引人注目的前沿學科之一。當前以及未來數十年,利用現代生物技術對食品生產進行技術改造升級,生產出新型的食品添加劑、保健食品甚至是全新的食品原料,將成為食品產業克服產品成本逐年增加、增強核心競爭力和轉變經濟增長方式的必由之路。因此,要培養二十一世紀新型食品專業人才,學習和掌握生物技術的基本原理和技術是非常有必要的。我校于2009年對生命科學學院食品科學與工程系開設了《食品生物技術導論》這門課程,立足于培養出不僅能夠將食品科學與工程的理論和技術應用于食品生產、食品安全與檢測,也能夠結合現代生物技術的理論和技術,尤其是分子生物學的理論和技術應用于實際的學習和工作中的名副其實的“復合型”人才。本人根據近幾年《食品生物技術導論》教學經驗,提出《食品生物技術導論》理論教學和教材建設綜合優化方案,從多媒體、教材以及實踐教學的角度優化《食品生物技術導論》教學。
一、教材編寫更貼近食品科學與工程專業學生的知識水平
目前我國高校絕大多數的食品科學與工程專業都開設了《食品生物技術導論》這門課程,也陸續有一些《食品生物技術導論》教材的出版。但是作為一門比較新的課程,教材內容上有許多需要改進的地方。目前的《食品生物技術導論》教材內容大多都是從以往的《生物技術》該門課程的教材照搬而來,只是額外加入了一些生物技術在食品工業中具體應用的實例,并沒有從頭到尾的針對食品行業來介紹生物技術的各種原理和技術。同時,食品科學與工程專業的學生在學習《食品生物技術導論》課程前,僅僅有必修的《生物化學》課程作為基礎,最重要的基礎課《分子生物學》僅為選修課。因此食品科學與工程專業的學生在學習《食品生物技術導論》這門課程,尤其是課程中的基因工程部分內容的時候會顯得很吃力。
因此,對《食品生物技術導論》課程教材進行整理和修改顯得尤為必要。例如,現在已出版的《食品生物技術導論》教材中都分別設有“酶工程及其在食品工業中的應用”和“發酵工程在食品工業中的應用”這兩個章節,這兩章內容與本專業的《酶工程》、《發酵工程》以及《發酵食品工藝學》三門內容基本重復,可以考慮刪掉。針對食品科學與工程專業學生分子生物學基礎薄弱出發,在基因工程與食品工業章節中,多講授一些分子生物學的基礎知識,以利于學生理解。同時,教材還應在講授生物技術基本原理和技術的時候,多以食品工業中的具體應用舉例,而不是在章節的末尾集中舉例,這樣能夠更利于加深學生的理解。
二、多媒體教學作為輔助,讓枯燥的課程鮮活起來
《食品生物技術導論》大部分屬于理論講解,如果采用傳統的板書方式教學,學生對于課程中復雜的原理、繞口的概念和抽象的方法難免覺得枯燥乏味。在教學課程中采用計算機多媒體教學,讓學生以更直觀、生動的方式了解食品生物技術的各項內容。利用計算機輔助教學(CAI,Computer Aided Instruction),在教學課件中添加生動的圖片、動畫、視頻,把傳統教學手段下很難表達的教學內容、知識重點、難點直觀的表達出來,從而使學習內容變得容易理解和掌握。
例如,在第二章基因工程的內容,通過多媒體課件以動畫的形式輕松的理解轉錄、翻譯、PCR等原理,讓學生快速的理解并掌握。此外,定期給學生播放最近與視頻生物技術有關的國際論壇視頻(如TED),了解最新最尖端的生物技術、開闊學生們的眼界、激發學生的學習興趣。但如果單純采用多媒體教學又容易產生學生過于依賴多媒體課件從而不積極思考和記錄課堂筆記,教師和學生之間互動減少以及課件放映速度快內容多學生來不及思考等問題。因此在《食品生物技術導論》中將多媒體教學和傳統的板書教學相結合,既能夠抓住學生的注意力,也能夠以生動的形勢促進學生理解課程內容。
三、增加實踐教學內容
食品生物技術是一門實踐性很強的學科,無論多么晦澀的概念或是多么復雜的原理最終都要以實驗實踐的形式進行應用。然而目前我校《食品生物技術導論》課程并未開展任何的實驗教學內容。因此,作為主講教師可以通過讓學生親自參與到教師的科學研究試驗中,讓學生進一步的了解基因工程以及免疫檢測技術等等原理。并且在教學過程中將科研課題研究與學生的教學實踐相結合,開展我校獨具特色的開放實驗室、創新實驗室等實踐活動。同時,可以帶領學生參觀本院國家級、省級重點實驗室以及我校的呼蘭校區的博士后工作站,讓學生了解與課程相關的超凈工作臺、PCR擴增儀、電泳儀、凝膠成像儀、流式細胞儀、超低溫冰箱等高尖端儀器設備,或到一些食品企業(如哈肉聯)、藥品企業(如哈藥集團)進行實地參觀,使學生對食品生物技術這門學科產生更濃厚的興趣。這種以科研、實踐促進教學,不僅能使學生接觸到本學科最前沿的內容,而且能提高學生的學習興趣,并引領學生參與教師的科研項目之中,使學生參加課外科研活動形成風氣,為進一步提高學生畢業論文質量也起到積極的推動作用。
參考文獻:
[1]陸兆新.現代食品生物技術[M].北京:中國農業出版社,2002.
關鍵詞:食品檢驗 生物檢測技術 應用
隨著社會的進步和人們生活水平的提高,食品安全問題越來越受到重視。為保障食品質量和食品的安全性,必須采取有效方法對食品進行檢驗、檢測。生物檢測技術作為食品檢驗的重要方法,具有顯著的優點,主要體現在特異性強、靈敏度高、簡便快捷等方面。近年來,生物檢測技術在食品檢驗中發揮著越來越重要的作用,具有廣闊的發展前景。
1、在食品檢驗中常見的幾種生物檢測技術
1.1免疫技術
免疫技術作為生物檢測技術之一,具有顯著的特點,主要體現在特異性強、靈敏度高、操作簡單、再現性較好等方面,具有廣闊的應用前景。該技術主要用于分析蛋白質結構,鑒于蛋白質間存在的物理、化學性質基本相同,一般常采用免疫檢測法或標記探針法來進行分辨,具體應用手段主要包括放射免疫法、沉淀反應法、免疫電泳法等。
1.2生物酶技術
生物酶技術是一種常見的生物檢測方法,具有較強的特異性,能用于分辨結構、性質差別很小的物質,可用于檢測食品中殘余農藥的含量以及微生物污染等。該方法與免疫法聯合構成的酶聯免疫分析檢測技術,已經廣泛應用于食品檢驗中的各個領域,其最大的優點是準確靈敏,尤其適合用于檢測蔬菜和水果中的殺菌劑噻菌靈,此外也可用于檢測牛奶中的除草劑津瑪的,該技術在國外得到了廣泛的推廣,我國在這方面的起步較晚,但是也取得了一定的進步。
1.3 PCR技術
PCR技術是聚合酶鏈式反應技術的簡稱,可以在生物體外快速擴增指定基因或DNA序列,所以又稱之為基因體外擴增法。PCR技術起初應用在基因克隆和轉基因技術方面,由于具有顯著的特點表現在精度和微量方面,其應用范圍得到了拓展,逐漸延伸到其他領域。隨著對食品中微生物的遺傳性質以及致病菌的遺傳背景的深入研究得出:食品是否受到污染,關鍵在于能否對基因序列和遺傳背景進行準確檢測。PCR技術正是基于這一機理來判斷食品是否受到微生物的污染。
近年來,PCR技術廣泛的應用于食品中病原菌微生物的檢測,在國外采用該方法已成功的檢測出牛肉中的大腸桿菌污染;在國內已采用該技術對水產品、肉制品以及奶制品中的小腸耶爾森氏菌進行檢測。隨著PCR技術的日益發展,對其靈敏性和準確性要求越來越高。在實際應用中,PCR技術也存在一定的不足,只有將PCR技術與其他技術有機結合,才能更好的進行食品檢測,以彌補自身的缺陷。相信在不久的將來,PCR技術會具有更為廣闊的發展前景。
1.4生物芯片
生物芯片技術是一種食品檢驗中最適用的高新技術,其工作原理是通過光導原位合成或者微量點樣,將大量的生物分子在載體表面進行有序地固化,形成密集的二維分子排列,進而與已標記的待測樣品分子進行雜交,然后通過特定的儀器對雜交分子的信號強度進行快速、高效的測定,通過分析確定樣品中品靶分子的含量。通過生物芯片技術,人們對食品安全狀態有了科學的了解,能夠很好的確定食源性疾病的閡值,并且有利于建立用于進出口食品監管方面的預警及反應系統。但就當前來看,該技術的成本較高,再加上其應用性能還達不到要求,嚴重制約了其在食品檢測中的應用。但是鑒于該技術具有較大發展潛力以及商業前景,各國及地區已投入大量的人力和財力相繼開展了研究工作,相信,隨著生物技術的快速發展,生物芯片技術在食品工業領域的應用會日益廣泛。
1.5生物傳感器技術
生物傳感器是一種新型的生物檢測技術,該技術的工作原理是通過選用良好的活性物質,如酶、抗體、抗原、DNA等進行處理作為分子識別元件,當這種分子識別元件與待測物進行特異性結合后,會產生光、熱等復合物,經由信號轉換器來傳播信息并放大輸出,進而得到相應的檢測結果。生物傳感器具有顯著的優勢,主要體現在靈敏度高、特異性強、使用微量、操作簡便、檢測速度快等方面,具有廣闊的發展前景。
基于生物傳感器自身的優勢,廣泛應用于食品殘余農藥檢測、病原菌檢測等多個領域,并取得了不少突破性的進展。但是,生物傳感器也存在一些缺陷,表現在穩定性、重現性以及使用壽命的限制,從很大程度上制約了在食品檢測領域的發展。不過,隨著生物微材料技術的不斷發展,生物傳感器必定會在食品工業領域得到廣泛的采用。
1.6核酸探針技術
核酸探針技術又稱基因探針技術或核酸分子雜交技術,對不同的基因鏈可以進行敏感的鑒別。對來源不同的兩條核酸鏈所含的互補堿基序列,能夠通過特異性的結合而成為分子雜交鏈。根據這一特性,可以將可識別的標記加到已知的DNA或RN段上,形成探針,可以對未知樣品中是否具有相同的序列進行檢測。目前,核酸探針技術已經在進出口動植物及其產品的檢驗方面得到廣泛應用,多用于常見的致病菌和毒素菌的檢驗,尤其是產腸毒素性大腸桿菌的檢測。
2、生物檢測技術在食品檢測中的應用領域
生物檢測技術基于自身的獨特優勢,在食品檢測領域發揮著越來越重要的作用,接下來就該技術在食品檢測中的具體應用進行分析:
2.1有害微生物的檢測
有害微生物的檢測是生物檢測所研究的熱點。食品中有害微生物的存在會給人類的健康帶來巨大傷害,為此,迫切需要找到快速有效的食品檢測方法來控制有害微生物的傳播。生物檢測技術基于自身顯著的優勢,在這一方面已取得了可喜的成績。目前,針對有害微生物的檢測,常采用PCR 技術、酶聯免疫技術以及生物傳感器技術。
2.2食品中殘余農藥的檢測
近年來,由于食品中殘余農藥而引發的毒性問題日益突出,殘余農藥的分析方法和技術越來越受到人們的重視。酶技術和生物傳感器技術已經應用到殘余農藥的檢測中來。
2.3食品成分和品質的檢測
食品成分和品質檢測常采用的方法是生物感應器法,這一方法在很早的時候就已經得到采納。葡萄糖傳感器就是最早的生物傳感器,其主要作用是對食品中的含糖量進行檢測。早在20世紀90年代,國外開發了介體酶傳感器,用于測定食品原料中的谷氨酸的含量。在日本,生物傳感器廣泛的應用于魚類鮮度的測定。此外,可以將某種氣味與蛋白進行結合作為生物敏感材料,進而制成氣味生物傳感器,專門針對食品中的香味物質進行測定。
2.4轉基因食品的測試
隨著基因工程的不斷發展,轉基因食品越來越受到人們的關注。轉基因食品對人類健康和生態環境是否存在不利影響,對于這一熱點問題,可謂是仁者見仁智者見智。對轉基因食品進行準確檢測是解決這一問題的有效措施。目前,多采用酸檢測法、蛋白質檢測法以及酶活性檢測法對轉基因食品進行檢測。
3、結語
生物檢測技術基于自身獨特的優勢,在食品檢驗領域已取得了可觀的成績,發展前景極為廣闊。隨著生物技術的快速發展,生物檢測方法將會不斷的完善和補充。相信,在不久的將來,生物檢測技術在食品檢驗領域中將會得到越來越廣泛的應用。
參考文獻:
[1]陳運如.食品檢驗中生物檢測技術應用的分析[J].新農村(黑龍江),2011(3).
[2]羅梅蘭,葉云,梁超香.生物檢測技術在食品檢驗中的研究[J].食品與機械,2006(2).
【關鍵詞】:食品;微生物;快速檢測
1、食品微生物檢驗環境
進行食品微生物檢驗必須要確保食品微生物檢驗環境的無菌,達到無菌條件則須先進行消毒,主要任務是將微生物進行滅活,避免微生物再次生長。我國現在主要使用的消毒技術有紫外線消毒,紫外線消毒主要為:在室溫下,220V,30W紫外燈下方垂直位置lm處的253.7nm紫外線輻射強度應≥70μW/cm2。臭氧消毒主要為:封閉無菌室內,無人條件下內作業。
2、免疫學方法
2.1免疫層析技術
免疫層析技術是一種新興的免疫測定技術,檢測原理為在膜的毛細管作用下,被檢測對象發生移動,方向朝著另一端,在此過程中,抗原和抗體會結合、固化、分離,最后根據顏色變化檢測食品。目前較為受歡迎的為膠體金免疫層技術,并且已廣泛運用在食品產業中。該技術具有操作簡單、無污染等優點,,采用免疫層析技術檢測布氏桿菌、沙門氏菌等細菌能夠獲得良好的效果。
2.2免疫磁珠技術
抗對抗免疫磁珠分離法將為磁珠微球技術和免疫化學技術兩種技術有機結合,該技術比免疫層次技術更加的快速、高效。
2.3酶聯免疫吸附技術
該技術主要是將放射免疫技術和熒光技術有效結合,采用該技術檢測時,通過充分利用抗原抗體的特異性,將免疫酶染色,進而得出相應的結果,實現食品中微生物的檢測。
2.4免疫熒光技術
免疫熒光技術熒光標記活性抗原體,在顯微鏡下可看到明顯的熒光,進而檢測食品微生物。免疫熒光法主要用于檢測沙門氏菌,具有用時短、操作簡單等優點。
3、細菌計數法
3.1流式法
流式法主要利用激光技術實現細胞濃度的識別。流式法主要有以下幾個步驟:(1)采用激光技術照射樣品;(2)密切觀察樣品是否存在反射;(3)分析樣品,包括細胞大小與散射光間的關系、細胞膜抗原強度和激光亮度間關系;(4)得出最終的結論,并詳細記錄結果。采用流式法,不僅可以觀測到微生物的形狀,同時還可以明確微生物數量。該技術主要應用于檢測牛奶中的菌落數。在檢測過程中,檢測結果一定程度上會受到蛋白質的影響,采用流式法可有效解決這一問題,可在短時間內快速檢測出牛奶中的細菌及活性酶,近年來該技術逐漸成熟,希望該技術能得到推廣。
3.2固定式計數法
固定計數法,又稱為SPC計數法,通常采用該方法檢測單個微生物或革蘭氏陰性菌,該方法的特點是比較細膩。
4、傳感器檢測法
4.1基因傳感器法
基因傳感器法主要是指將一個已知核苷酸序列的半單鏈DNA分子固定在傳感器上,并使其與另外一條互補的目標DNA雜交,進而組成一條雙鏈DNA,并通過換能器反映傳達出的物理信號。基因傳感器法優點在于操作簡單、靈敏度高。目前我國基因傳感器有很多種,主要包括兩種類型的基因傳感器,一種為電極電化學式DNA傳感器,另一種為石英晶體振蕩器。
4.2生物傳感器
采用生物傳感器檢測,被測分子與生物接收器上的敏感材料接觸,并產生一系列的化學反應,之后會傳達出一系列信號,如顏色、離子強度等。該檢測方法具有較高的靈敏度。檢測食品中少量的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和沙門氏菌等,可以采用酶免疫電流型生物傳感器,能夠獲得良好的檢測效果。代謝法
4.3阻抗法
采用阻抗法檢測,首先需要花費一定的時間培養相關微生物,使原來的惰性底物成為活性底物,此時培養基的阻抗性會有所降低,電導性會有所上升。之后操作人員應觀察阻抗的變化情況,并分析檢測微生物。該方法優點在于檢測效率高。
4.4放射法
放射法是一項全新的檢測方法,它將物理原理和化學方法充分結合,在檢測過程中,首先完成細菌培養,并進行標記,之后發生化學反應,生成一氧化碳,通過分析一氧化碳,得出結論。該方法的優點在于準確度高、應用范圍廣。
4.5干片法
干片法是⒁恍┪蘚Φ母叻腫硬牧戲湃朧稱分校監測食品中的微生物,該方法主要以微生物即高分子學為基礎,是一種綜合性檢測方法。由于該方法非常簡單、易操作,且攜帶方便、成本低,該方法是食品微生物檢測一種常見的方法。
5、快速檢測方法的不足
通過以上對不同檢測技術的分析可知,不同的快速檢測技術有其獨特的優勢和最佳的使用范圍,很多的快速檢測技術具有食品專一性,對于一個特定的食品檢測性能最佳。但與此同時,許多檢測手段又在某些方面存在一定的局限性。比如,PCR及其衍生技術所需的儀器設備價格非常昂貴,非一般實驗室能承受,所以限制了其在我國食品檢測領域的大面積推廣及應用;基因芯片技術不僅儀器設備成本高,而且操作過程對實驗人員的要求也比較高;很多檢測手段不能同時做到“定性”和“定量”分析;免疫學方法雖然速度較快、靈敏度也較高,但容易呈現假陽性、假陰性。所以,現在有關食品微生物快速檢測亟待解決的問題主要是降低成本,提高自動化水平,降低對操作人員的要求與束縛,同時,最主要的問題是要提高檢測設備的靈敏度,增強對微生物的識別特異性,增強設備的通用性等。
結論:
隨著生活水平的不斷提高,人們對食品質量安全提出了更高的要求,同時食品安全關系到人們的身體健康,對社會的和諧發展具有重要作用,所以必須加強對食品微生物的檢測,避免食品中的微生物對人們的身體健康產生威脅。檢測人員應根據具體的情況,選擇正確的檢測方法,能準確、快速檢測出食品中有害物質,提高食品微生物檢測水平,保證人們的生命安全。
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