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分子生物学技术在饲料微生物检测中的优势

2020-12-28胡靖宜王忠艳

饲料博览 2020年8期
关键词:分子生物学沙门氏菌探针

胡靖宜,王忠艳

(东北林业大学野生动物与自然保护地学院,哈尔滨 150040)

1 微生物检测意义

近年来,饲料安全问题频发,引起广泛关注,饲料安全问题一般由致病菌引起。随着社会的高速发展,分子生物学技术成果显示强大优势。人工模拟酶、催化剂,领导化学工业新革命。此外,分子生物学技术可应用到化学方面及饲料的微生物检测,能够保证饲料安全和人类健康。

通常情况下,在饲料的生产、加工、运输过程中极易被微生物感染。通常在饲料中加入防腐剂、防霉剂,但保鲜效果不明显。饲料一旦受到微生物污染营养价值就会降低,动物在食用霉变饲料后,易生病或死亡,造成经济损失。

饲料安全问题备受关注,饲料检测技术也日渐完善,饲料中不允许存在危害动物健康的细菌、真菌等。为了快速高效地检测饲料中微生物的含量各国家的重大战略问题[1]。

2 微生物检测传统方法

研究显示,传统方法培养微生物种类较少,约为环境中微生物含量1%,无法准确检测饲料中微生物种类和数量。

目前,国内对饲料微生物检测传统方法有平板涂布法、血球记数板直接记数法、酶联免疫吸附测定法等[2]。传统微生物检测方法在饲料的微生物检测中存在以下几点不足:

(1)准确性低:检测饲料中微生物数量准确性不高,且种类有限;

(2)检测时间长:由于样品需要培养,通常需要数小时甚至几天的检测时间;

(3)易污染:传统检测方法需要样品培养,流程相对复杂,对样品的处理过程中易造成污染。

随着科学技术不断发展,分子生物学技术在微生物检测领域显示优势,具有特异性强、速度快、无需样品培养、污染小、精度高、检测范围广以及试剂耗材相对较少且成本低的优点[3]。

3 饲料中微生物检测

我国饲料微生物检测细菌主要是大肠杆菌、霉菌及沙门氏菌。

大肠杆菌是粪便污染的指示菌,显示饲料是否存在粪便污染。动物一旦食用被大肠杆菌污染饲料后,损伤肠道上皮细胞,且产生某种肠毒素。

霉菌是主要危害饲料微生物群,我国因饲料霉变而导致的经济损失巨大。饲料被霉菌污染后会降低其营养价值,动物食用后免疫系统受到干扰,影响动物正常生长发育。沙门氏菌能够感染多种动物宿主,具有侵袭性,大部分动物感染沙门氏菌后,容易引起动物伤寒、副伤寒及急性胃炎发生,排出黏性血便和水样便。

相比传统方法,分子生物学技术作为一种新型的检测技术,以分子水平研究生物大分子的结构与功能,以基因序列多样性为检测原理,通过识别并标记饲料中相应分子,达到检测饲料中微生物种类和含量目的。在饲料的微生物检测中,主要采用PCR技术、基因探针技术和基因芯片技术。因饲料检验工作范围大,分子生物学技术可高效、精准检测饲料中微生物的种类和含量,所以,可将该技术应用于饲料的微生物检测。

4 分子生物学技术主要检测手段

4.1 PCR技术

PCR技术具有较强特异性和灵敏度、检测速度快、准确性高。广泛应用在食品微生物检测各领域,逐步用于饲料微生物检测。PCR技术是以一段DNA 作为模板,在DNA 聚合酶和核苷酸底物共同参与下,大量扩增该段DNA,检测其扩增产物后进行分析。在饲料微生物检测中,通过聚合酶反应,能够检测饲料微生物病原,得到饲料中致病菌含量。PCR技术特异性强,灵敏度高,能够快速得出检验结果。

沙门氏菌是一种人畜常见的食源性致病菌,对动物危害很大。饲料卫生标准中规定,饲料中不可以存在沙门氏菌。目前,沙门氏菌检测方法是前增菌、增菌、分离等步骤。操作复杂且耗时较长,无法满足发展需要。GB/T 28642-2012《饲料中沙门氏菌的快速检测方法聚合酶链式反应(PCR)法》于2012年第17 号发布,该标准规定饲料中沙门氏菌快速检测的方法聚合酶链式反应(PCR)法,并于2012年11月起正式实施。这表明PCR技术将广泛应用于沙门氏菌检测。

随着研究不断深入,将在饲料沙门氏菌及其他致病菌的检测中得到更多的应用[4-10]。

4.2 基因探针技术

该方法又被称为核酸分子杂交法,为DNA 分析奠定良好基础, 并得到相关领域认可。基因探针技术利用互补基因的特异性,能够识别特异碱基序列中一段单链DNA 或者RNA 分子,然后再与靶细胞杂交,对杂交产物进行检测,即可得到微生物含量。能够快速灵敏地检测到致病性微生物。工作人员对病原体进行分离或标记,制作探针,任何病原体都有核酸片段,利用有标记探针可进行杂交工作,如样品中有特定病原体,要明确病原体中特定性,结合探针与核酸序列[5],通过特殊方法测定标记物。

基因探针技术不但可以检测特异RNA,还可以检测任意一种微生物。由于其特异性强、灵敏度高等优势获得了学术领域的认可,但基因探针技术仍然存在一定的不足,成本较高,操作也比较繁琐,还会对人体产生一定的危害,限制基因探针技术的发展。所以,需要进一步优化非放射性标记探针,将探针信号放大,研究简单的杂交形式,使该方法更加简单、便捷[6]。

4.3 基因芯片技术

目前,微生物检测较为常见的技术就是基因芯片技术,基因芯片技术主要应用原理是杂交测序,即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法。用荧光素进行标记,通过分析荧光分布确定检测样品中的特定微生物,有助于分析总结有害微生物的特征[11]。基因芯片能够同时分析数万个基因,进行高通量筛选与检测分析,解决传统核酸印迹杂交技术操作复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少等不足。

在对饲料中微生物检测的过程中,主要通过对微生物检验中的基因序列识别,发现基因识别中存在问题并进行标记,通过序列变化识别饲料中微生物种类及含量。也可以通过基因序列变化判断是否存在微生物超标,检测控制饲料中微生物含量,保障饲料的安全[12]。

5 结 语

由此可见,分子生物学技术在饲料微生物的检测中具有明显的优势,通过分子生物学高效、快速等优点,可有效提高饲料中微生物检测效率进而改善饲料质量,提高饲料的安全性。

对饲料中微生物检测的同时,还应将分子生物学技术应用细化,用不同技术检测不同微生物种类,完善分子生物学技术的应用。

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