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食品微生物快速检测技术研究进展

2021-01-06郝海珍

世界最新医学信息文摘 2021年13期
关键词:磁珠核酸荧光

郝海珍

(内蒙古乌兰察布市疾病预防控制中心,内蒙古 乌兰察布)

0 引言

当前,食品安全问题是一个重大的民生问题,受到了人们的广泛关注,政府也将其提到了重要的议程上。而食品安全的风险监测与评估工作是食品检测检验机构的重要任务。随着科技的不断发展及人们对于食品安全问题越来越重视,食品微生物成为食品安全评价指标的重要方面,一旦其受到污染将会导致食品安全出现问题。国家标准检验方法[1]对食品微生物常用的检测技术为普通营养琼脂平板及其他特定的培养基,通过肉眼观察或是放大镜进行有效的观察,通过检测观察结果对食品的微生物是否受到污染及污染的程度进行判定。而检测需要的步骤较为繁琐,既费时间又费精力,一旦出现突发的食品安全问题后检测结果一般都较为滞后。因此,应选择一种更加安全有效的检测方法,弥补常规检测方法的不足。食品微生物快速检测经过实证得出具有一定的可行性。该技术类型较多,且在食品微生物快速检测发挥了重要的作用。本研究详细分析了几种检测技术,进行了如下的综述。

1 分子生物学技术

1.1 基因芯片技术

基因芯片技术采取预定位置进行固定的方法,载体上有核酸分子,数量为数千万个,且呈现为微点阵列,对待测的样品预先进行核酸片段的标记,在特定的条件下对样品补片段及微点阵列核酸片段进行杂交处理,选用的杂交信号为特制的芯片阅读仪[2]。陆长勇等用基因芯片技术对8种常见的食源性致病菌进行了有效的检测,建立的基因芯片检测方法基础为单碱基延伸标签反应原理,研究结果显示对于食源性致病菌能够进行快速灵敏的检测,有效诊断了食源性疾病,在该类疾病中有很好的应用价值[3]。

1.2 核酸探针技术

核酸片段带有标记物,且有已知序列,杂交时是与其带有互补关系的核酸序列进行,在杂交的过程中形成双链。该技术对于待测核酸样品中的特定基因序列有一定的应用价值。微生物的种类不同使其具备了独特的核酸片段,对这些片段进行有效的分离及标记处理,从而制备出探针。该技术在应用检测中有较强的特异性及敏感性,能够充分发挥出检测优势,但也有一定的不足之处存在,如常见的有探针应和菌相对应、需要对样品进行一定时间的培养。该技术不适合检测经毒素污染的不含产毒菌的食品[4]。

1.3 聚合酶链反应 (polymerase chain reaction,PCR) 检测技术

PCR 检测技术应用的范围较广,如食品中的大肠杆菌、金葡菌、乳酸杆菌等。该技术在应用中的优点是快速且具有一定的灵敏性,能够有效地检测出样品中所含的细菌。但在应用期间也有一定的缺点,如只能鉴定核酸序列已知的细菌,对于细菌并不能判定死活,在定量上也能力较低[5]。

1.4 核酸恒温扩增技术

PCR 技术反应过程中不断的发生变化,这其中会引发温度的改变影响到检测。因此,这就需要在技术上保持恒定的温度,也就是研究核酸恒温扩增技术,试图保证温度不变的情况下增加DNA 或RNA 分子数目。该技术的应用会比PCR 更具有实用性。对于该技术有相关的研究人员针对副溶血性弧菌不耐热溶血毒素基因的特点对特异性的引物进行了设计,同时对12 种细菌共28 株菌株进行环介导恒温扩增,只有副溶血性弧菌呈阳性结果,因此提出了副溶血性弧菌的环介导恒温扩增检测方法[6]。

2 代谢学技术

2.1 三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)生物发光技术

ATP 生物发光技术的原理是荧光素酶在Mg2+存在条件下,底物为ATP、D-荧光素、氧气等,在能量上进行转化,由化学能向光能转化,同时释放出一些光量子,其中发光的强度同样品中的ATP 的关系为正比,提取出细菌ATP并对其含量进行测定,测定的方法为生物发光法,这样能够对样品中的含菌量进行有效的推算。该技术在检测中具有较短的周期,但检测中灵敏度不高,得到的结果也不稳定。因此,为了改善该技术存在的不足之处,有研究者[7]对ATP 生物发光技术的反应条件进行了优化处理,并研制出了新的酶保护剂,优化后能够对单个的细菌检测出来,并在苹果汁、熟肉制品及鱼肉等食品的细菌总数上进行了检测试用的。

2.2 电阻抗技术

培养基的电阻抗变化的确定方法为测定电导率,并绘出电导率时间曲线及微生物生长曲线,将二者之间的关系表现清楚,并以培养基电阻抗变化来对待测微生物生长繁殖特性进行判定。该方法的应用范围也较广,应用的优点包括具有较高的敏感度及较强的特异性,能够进行快速的反应且有较好的重复性等。

2.3 微热量计技术

微生物在生长繁殖期间会产生一定的热量,可采用微热量计对其测量,所得结果可通过计算机进行计算处理,同时绘制出热曲线图,所要体现的是产热量对比时间,将该曲线图与已知细菌的热曲线图进行了比较,对细菌之间的差异进行了鉴别。

2.4 放射测量法

放射测量法是一种联合应用的新的检测技术,是将物理的诊断方法与化学的诊断方法结合起来,通过细菌生长过程来测量分析培养基里盐类底物、碳标记的碳水化合物等代谢产物一氧化碳,对培养前后一氧化碳的量进行对比,有效对微生物进行检测。该方法具有较高的准确度,且具有较快的检测速度,能够进行自动化的检测。

3 免疫学技术

3.1 免疫荧光技术(immunofluorescence technique,IFT)

该技术就是应用荧光标记技术,将抗体及抗原的特异性进行有效的结合,在对细菌观察和鉴别中采用的是荧光显微镜。该技术能够对沙门氏菌及葡萄球菌等进行快速的检测。有人[8]利用间接荧光抗体检测方法对中国对虾弧菌病发病感染情况进行诊断,甚至还能对未发病感染的对虾进行检测。

3.2 免疫磁珠分离技术

免疫磁珠分离技术是利用一种能够被磁力吸引且能结合抗体的磁珠,结合磁珠上的抗体及待检样品中的致病微生物特异性,形成一种复合体。由于磁珠上有致病微生物,在磁场的作用下会出现聚集的情况,将形成的复合物与其他的物质进行分离。国家标准《食品卫生微生物学检验》 已经把免疫磁珠捕获法作为大肠杆菌的检验方法[9]。

3.3 酶联荧光免疫分析技术 (enzyme linked fluorescence immunoassay,ELFIA)

ELFIA 属于酶免疫分析技术,其底物为荧光剂,充分结合了酶联免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)和FIA 两者的优点,在酶催化作用下底物发生了变化,成为了带荧光的产物,分析荧光产物的量与样品中被测物质的量,得出二者之间的关系是正相关。对待检样品通过荧光强度进行目的菌的定性或是定量的分析。

3.4 免疫层析技术

免疫层析技术在检测中运用的是抗体-抗原之间相互吸附的作用,检测操作更简单,操作步骤简便,不需要使用任何的仪器,对于现场检测十分适合。

4 生物传感器技术

该技术充分利用了生物敏感材料对于生物的敏感性,将敏感微生物的浓度进行有效的转换,从而对食品中的微生物进行检测。该技术的优点是具有较强的专一性及较高的准确度,操作起来方便快捷,能够进行快速的分析,一般的检测时间不超过20min,最快的在1min 内就能得到结果。

5 分析化学技术

5.1 气相色谱法和高效液相色谱法

不同的微生物在化学组成及代谢产物上有所不同,因此,通过气相色谱法及高效液相色谱技术直接分析液体中的细菌成分,对微生物的特异化学标志成分进行有效判定,从而利于微生物的诊断和检测[10]。

5.2 微生物自动检测法

微生物自动检测法属于一种理想的检测技术,是将传统的检测技术与微生物检测技术及计算机技术进行有效的结合,运用概率最大近似值模型对食品、环境等样品中微生物进行自动检测。该方法的检测速度较快,在4-18h可以报告出具体的菌种。

6 小结

当前,食品安全风险监测及评估引起了极高的重视。因此,对于食品微生物检测应建立快速有效的方法,以对食品安全问题进行有效的监测[10]。研究者应努力研究并不断地完善现有技术,实现高速、有效、灵敏的检验[11,12]。

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