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食品检测中PCR技术的应用研究

2022-02-25李宁刘艳容周帆

中国食品 2022年3期
关键词:沙门氏菌引物阿胶

李宁 刘艳容 周帆

现阶段,人们对食品安全的关注度正在不断提升,食品检测作为保障食品安全的一种重要手段,与它有关的研究也不断增多,并出现了各种各样的新的检测技术,其中使用特别多的就是PCR技术。PCR技术是现如今食品检测中相对来说应用比较广泛的一种技术,在提升食品安全性方面发挥着重要作用。本文分析了PCR技术在食品检验中的应用,指出了食品检测中PCR技术的方向、缺陷,并对PCR技术的发展方向进行了分析。

一、PCR技术的概念和特征

PCR技术也被叫作“聚合酶链式反应技术”,是一种核酸检测分子定性定量技术,与以往的检测方法不同,它不依赖于基准曲线、灵敏度和准确度高等优势,在动植物产品微生物检测、源性成分鉴定等有关领域应用较多。

PCR技术的应用原理是通过复制某个DNA片段来完成基因的体外放大,将DNA的一条链作为模板,以人工合成的核苷酸为主要成分,通过热稳定性DNA聚合酶的作用,在体外进行特异性放大。按照生物学中补充性的碱基配对原则,引物与单链DNA配对,生成完整的DNA单体,新合成的DNA作为单体,在人工加热下变成单链形式。利用PCR技术制造出新的DNA,单链DNA在重复复制过程中可扩增成千上万倍。

以上分析表明了,PCR技术具备极强的特异性和目标性,而且对检测到的物质非常敏感。在PCR应用中涉及的物质有5种:引物、酶、dNTP、模板、Mg2+。其中,引物是通过PCR技术完成特异反应的重要物质,其碱基为40%-60%,过少会致使放大效果下降,过多会形成非特异性的扩增条带。

PCR检测技术由于可在体外完成特定基因和DNA的排列快速放大,所以最初应用于检测基因的复制和转基因片段,以其精密和微量的特性,一直在研究领域被广泛应用。随着社会的发展和科学技术的进步,PCR技术的应用范围越来越广,其中就可以应用于转基因食品的检测、食品中有益成分的检测、病原菌的检测等。

二、食品检测中常用的PCR技术

1.实时定量PCR技术。它是指在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。该技术可以定量测定微生物的遗传因子,特别是在转基因食品的测定中,该技术具有压倒性的优势。实时定量PCR技术具有快速灵敏、操作简便、全封闭反应、减少环境污染、不使用有毒试剂、操作安全、定量准确、检测结果直观等优点。

2.多重PCR技术。多重PCR技术又称多重引物PCR或复合PCR,它是在同一PCR反应体系里加上二对以上引物,同时扩增出多个核酸片段的PCR反应,其反应原理、反应试剂和操作过程与一般PCR相同。一般PCR仅应用一对引物,通过PCR扩增产生一个核酸片段,主要用于单一致病因子等的鉴定。该检测方式采用系统化的处理方式,所以检测精度和系统处理能力大幅提高。比如,使用多重PCR技术可以检测肠出血性大肠杆菌,比传统的血清学方法更有效、更敏感;检测沙门氏菌时可提高检出率,并可鉴定沙门氏菌的血清型和突变。

这几年,多重PCR技术在食品检测中的应用越来越广,发挥出的作用越来越大。冯家望等人利用该技术完成了食品安全危害微生物检测系统的构建,特别是对转基因食品的检测很有优势。

3.PCR-DGGE技术。PCR-DGGE技术有机结合了PCR技术与变形梯度凝胶电泳技术,能够分离长度相同的不同碱基的DNA片段。PCR-DGGE技术具有较强的特异性和敏感性,可有效分辨碱基。依托成像体系分析经过染色后的凝胶,能够将样品的繁琐性给反映出来。而借助于条带数量,可反映样品中不同微生物的组成,依据条带亮度能够对微生物数量进行掌握。

三、PCR技术在食品检测中的具体应用

1.转基因食品的检测。目前,基因工程技術正在快速发展,市场上的转基因食品种类越来越多。现如今,PCR技术正在应用于转基因食品检测,是一种简单有效的检测方法,效果非常不错。

2.食品中有效成分的检测。众所周知,阿胶是用驴皮熬制的,但由于驴的养殖数量较少,所以有些不良商人便用猪皮、马皮来熬制阿胶,严重扰乱了阿胶市场。为了检测阿胶是否正宗,就需要采用PCR技术,如果检测出阿胶中含有除驴皮以外的其他成分,则说明该阿胶不正宗,是假冒产品。

3.食源性致病微生物的检测。(1)大肠菌的检测。一般来说,大肠菌和人的肠内细菌是混合的,对人体没有大的危害。但是,研究结果发现,大肠菌又被分为不致病和致病两种,致病的大肠菌会造成肠出血,给人体带来致命伤害。目前,检测食品中是否含有致病性大肠菌时主要采用PCR进行测定,经过核酸的提取和扩增等一系列步骤,取得相应的DNA片段进行比对,就能够知道食品中是否含有致病大肠菌。

(2)沙门氏菌的检测。沙门氏菌一直是引起食物中毒的一般微生物,其感染性较强、危害性较大,受到公众的广泛关注。通过使用PCR技术,可以有效地检测沙门氏菌的种类差异,完成平均灵敏度100CFU、人工污染样品检测,大大提升了检测的效率和质量。

(3)金黄色葡萄球菌的检测。金黄色葡萄球菌在自然界中广泛分布,可以产生肠内毒素,对人和其他动物造成严重的感染。现如今,由金黄色葡萄球菌引起的食物中毒是世界各国面临的卫生难题。这几年,对金黄色葡萄球菌的检测首要使用的是PCR,该技术可以对金黄色葡萄球菌引起食物中毒的A型、B型、C型、D型的原因基因(SE遗传因子)进行多次检测,不但灵敏度高,而且结果相对来说是比较精准的。

4.常规食品的检测。使用PCR技术进行食品的常规检测时,主要是检测食品的特定成分,具有特异性高、操作简单、准确度高等特点。现如今,加工过的食品在经过多种的处理加工工艺后,会面临营养成分的大量流失,失去了原有的营养特性。通过PCR技术,可以检测食品中的特定成分,规范食品市场。

四、食品检测中PCR技术的发展前景

PCR技术自动化水平高、操作简单、程序简化、效率高,由于所需的人工操作程序较少,所以导致间接污染和错误发生的概率降低,检测结果的准确性大大提升。从目前来看,PCR技术的发展有下面几个方向:一是PCR技术和DGGE技术合用。使用PCR技术进行放大时,会混合有不同长度的DNA片段,因为难以用以往方法进行分析,所以需要引进DGGE技术。二是实时定量PCR。实时定量PCR技术是在以往PCR技术中添加荧光标记的技术,仅通过检测荧光信号就可以实时检测目标分量,该检测方法在短时间内精度较高,将会替代以往PCR技术。三是多重PCR技术。多重PCR技术是利用多条引物和多条模板在同一反应体系下进行扩增,同时多条DNA片段在同一反应体系下进行扩增,该技术在食品检测领域的应用还处于初期时段,但其发展速度较快,现如今取得的效果也相对来说比较明显。未来可以通过计算机、系统的建立和退火温度的过滤,针对目标片段过滤等要求较高的一系列问题进行研究。

总的来说,现如今的PCR技术已经成为食品质量安全检测中的优势技术之一,并在实际应用过程中取得了较好的效果,未来将在食品检测领域得到更广泛的应用。为此,食品检测领域的技术人员务必致力于PCR技术的优化和革新,促进食品行业的健康发展。

作者简介:李宁(1985-),女,安徽萧县人,硕士研究生,高级工程师,研究方向为食品及相关产品、日用洗化、塑胶跑道检测。

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