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现代生物技术在食品检验中的应用
摘 要：本文对在食品检验中应用的几种典型的现代生物技术进行了综述。主要包括免疫技术、酶技术、核酸探针技术、多聚酶链反应技术、基因芯片技术和免疫传感器技术在食品基本成分、食品添加剂、食品中污染物质、生物活性物质及微生物等的检测中的应用。
关键词：现代 生物检测技术 食品检验
1.现代生物技术在食品检验中应用的意义
食品检验检测对于保障食品安全、促进食品生产水平都起着及其重要的作用。长期以来获得广泛应用的物理、化学、仪器等检测方法，由于存在某些局限，已不能满足现代食品检测的需要，随着生物技术的发展，人们已逐步认识到生物技术在食品检验中的重要作用及其意义。
生物技术检测方法以自身独特优势在食品检验中显示出巨大的应用潜力，其应用几乎涉及到了食品检验的各个方面，包括食品的品质评价、质量监督、生产过程的质量监控及食品科学研究。
生物技术检测方法不仅具有特异的生物识别功能、极高的选择性，而且它可与现代的物理化学方法相结合，产生一些简单、结果精确、灵敏、专一、微量和快速、成本低廉的检测方法，因此其在食品检验中占有越来越重要的地位。
2.在食品检验中应用的几种生物检测技术
2.1 免疫法
免疫法是最灵敏的生物检测方法，具有高特异性和高灵敏性(灵敏度可达1ppb，1ppm)、操作简便、再现性好，应用前景看好。用免疫法可进行蛋白质检测，由于不同蛋白质的物理、化学性质差别极小，只能通过各种免疫方法或标记探针法加以区别。
2.1.1 荧光抗体法
将荧光抗体溶液滴加于固定的标本上，一定时间后用缓冲液冲洗，若有相应抗原存在，即与荧光抗体结合，在荧光显微镜下即可看到发荧光的抗体复合物。荧光抗体法在微生物污染鉴定中经常使用，最常用于沙门氏菌的检测。
2.1.2 放射免疫法
灵敏度高，但操作相对复杂，放射免疫法同位素半衰期短，保存及操作不便。目前应用情况受到限制。
2.1.3 酶联免疫吸附法
是一种基本的酶免疫检测方法，其选择性好、灵敏度高、快速、易操作、结果判断客观准确、实用性强。酶免疫法和其他免疫法一样，都是以抗体和抗原的特异性结合为基础的。以酶或辅酶为标记物，标记抗原或抗体，用酶促反应的放大作用来显示初级免疫学反应。
酶联免疫吸附法除可检测食品中的毒素、残留农药及微生物外还可用于营养素的测定。
2.1.4 凝集反应法
当有电解质存在时，颗粒状的抗原与其特异性的抗体结合并生成可见凝集块的反应称为凝集反应，有直接反应和间接反应法。利用凝集反应可测定抗体的效价，也可用于细菌、病毒等的分类。
2.1.5 沉淀反应法
沉淀反应法常见的是一种琼脂扩散试验。单向扩散是利用不同抗原抗体在琼脂中不同的扩散速度而会在琼脂中出现几条相互分离的沉淀带。双向扩散则是利用抗原抗体都向中间层———琼脂扩散而形成沉淀带，根据分离沉淀带的数量可确定抗原抗体种类。
2.1.6 免疫扩散法
利用蛋白质在半固体基质上的扩散作用，使抗原和抗体在浓度比例合适的部位产生沉淀带或沉淀环，从而检测蛋白质。如血清中IgG、IgA、IgM含量的测定。
2.1.7 免疫电泳法
免疫电泳法是将电泳和琼脂扩散沉淀反应相结合的一种方法，即先将血清或蛋白质抗原在琼脂凝胶中进行电泳。带电的蛋白质抗原向负极移动，加入抗血清后，不同区点的抗原再与抗体进行沉淀，当相应抗原抗体接触，在适当比例下形成弧形沉淀带，根据沉淀带的位置对蛋白质的各组分进行检测。如免疫球蛋白含量的测定。
2.2 酶检测法
酶检测法就是用酶来测定某些用一般化学方法难于检测的食品成分的含量或测定食品中某些特殊酶的活性或含量。其最大特点就是特异性强。所以常用于分析结构和物理化学性质比较相近的同类物质的分别鉴定。如测定食品中残存有机农药的含量、微生物污染或了解食品的制备、保存情况。
酶检测法的样品一般不需要进行很复杂的预处理，由于酶的催化效率很高，反应条件温和，酶检测法的检测速度也比较快。常用的有以下方法：
2.2.1 终点测定法
在以待测物质为底物的酶反应中，如果使底物能够接近完全地转化为产物，而且底物或产物又具有某种特征性质，通过直接测定转化前后底物的减少量、产物的增加量或辅酶的变化等就可以定量待测物质。
2.2.2 动力学测定法
在反应体系中精确加入一定数量的酶，测定反应物或产物变化的速度。测定的参数可以是吸光度、荧光度、pH值等。
2.2.3 多酶偶联测定法
当被测定的底物或反应产物没有易于检测的物理化学手段时，可采用两种或两种以上的酶进行连续式或平行式的偶联反应，使底物通过两步或多步反应，转化为易于检测的产物，从而测定待测物质的含量。例如葡萄糖的定量测定。
2.2.4 利用辅酶作用或抑制剂作用测定法
如果待测物质可作为某种酶专一的辅酶或抑制剂，则这种物质的浓度和将其作为辅酶或抑制剂的酶的反应速度之间有一定关联，因此通过测定该酶的反应速度就能进行这种物质的定量。嘌呤、核甙酸、维生素、辅酶及食品中农药、杀虫剂的检验可用此法。
2.2.5 通过酶反应循环系统的高灵敏度测定法
对于极微量的物质进行酶法检测时，由于灵敏度的原因，在很多情况下不能应用通常的终点测定法，可设计一个酶反应循环系统来提高检测灵敏度。
2.2.6 酶标免疫检测法
抗体与相应的抗原具有选择和结合的双重功能。若要测定样品中抗原的含量，就将酶与待测定抗原的对应抗体结合在一起，制成酶标抗体。然后将酶标抗体与样品液中待测抗原，通过免疫反应结合在一起，形成酶—抗体—抗原复合物，通过测定复合物中酶的含量就可得出待测抗原的含量。此法可用于食品的污染检测，尤其适用于毒素的快速检测。
2.2.7 放射性同位素测定法
酶的活性可以采用同位素标记的底物进行测量。经酶解后随时间所生成的放射性产物含量与酶的浓度成正比。也可用放射性同位素的底物在酶的作用下得到的产物，分离测定产物的同位素含量。此法可用于需要进行极微量的分析或因新发现的酶还未找到适当的分析法时的测定。
2.4 核酸探针技术
核酸探针技术又名基因探针技术或核酸分子杂交技术，具有敏感性高(可检出10-9—10-12的核酸)和特异性强等优点。两条不同来源的核酸链如果具有互补的碱基序列，就能够特异性的结合而成为分子杂交链。据此，可在已知的DNA或RNA片段上加上可识别的标记(如同位素标记、生物素标记等)，使之成为探针，用以检测未知样品中是否具有与其相同的序列，并进一步判定其与已知序列的同源程度。
核酸探针技术已被广泛应用于进出口动植物及其产品的检验。用于检验食品中一些常见的致病菌及产毒素菌，如大肠杆菌、沙门氏菌等多种病原体的检验。近年来，放射性同位素标记的核酸探针正越来越多地用于产肠毒素性大肠杆菌的快速检测。
2.5 多聚酶链反应技术
多聚酶链反应技术是一种极敏感的分子生物学方法，是一项DNA体外扩增技术，在体外对特定的双链DNA片段进行高效扩增，故又称基因体外扩增法。
多聚酶链反应技术快速、特异、敏感，在食品中致病菌的检测方面具有很大的应用潜力。如可用于单核细胞增多症李氏杆菌、金黄色葡萄球菌、顽固性梭状芽胞杆菌、沙门氏菌等的检测。
2.6 基因芯片技术
基因芯片技术能同时将大量探针固定于支持物上，可以一次性对样品大量序列进行检测和分析，从而解决了传统核酸印迹杂交技术的操作繁杂、自动化程度低、操作序列数量少、检测效率低等不足，是一种在生物技术产品检测中极有发展前景和应用价值的技术，也是近年来国内外研究的热点，基因芯片检测技术完全可能成为21世纪最具活力的检测技术之一。
基因芯片检测技术可以判断该植物是否含有外来的基因序列，而鉴定该植物是否为生物技术作物。
2.7 免疫传感器
免疫传感器是根据生物体内抗原-抗体特异性结合并导致化学变化而设计的生物传感器，其主要由感受器、转换器和放大器组成。免疫传感器是多学科边缘交叉的产物，其研究涉及到电化学、物理、生物、免疫学和计算机等领域的相关知识。
免疫传感器主要有:酶免疫传感器、电化学免疫传感器(电位型、电流型、电导型、电容型)、光学免疫传感器(标记型、非标记型)、压电晶体免疫传感器、表面等离子共振型免疫传感器和免疫芯片等。
基于抗原-抗体特异性结合的工作原理，免役传感器在食品检测中的应用主要体现在对生物性危害的检测。如可用于致病菌、生物毒素、农药、兽药等的检测。
3.现代生物技术在食品检验中的应用进展
当今食品检验趋向于简便、快捷、灵敏和微量化。现代生物技术以其自身的独特优势在食品检验中显示出巨大的应用潜力，已引起分析化学家和生物学家的浓厚兴趣，并已获得广泛的应用，前景广阔。国外生物技术在食品检验中的应用研究已比较系统、完整、成熟，国内由于各种条件的限制，目前实际应用并不多。生物技术要在食品检验中取得更加广泛的应用，仍需在价格、效能、方便、实用性和可靠性方面进行深入的研究。
参考文献
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