食品安全檢測新技術(shù)儀器及新技術(shù)在微生物檢測中應(yīng)用

1、食品安全檢測新技術(shù)及新技術(shù)在微生物檢測上的運(yùn)用（論文）摘 要：研究、開發(fā)和應(yīng)用食品安全檢測新技術(shù)，是保證食品安全、提高食品速測效率、提高準(zhǔn)確率，增加國際競爭力的重要途徑。本文闡述了八大類最新食品檢測技術(shù)、儀器、方法及新技術(shù)在微生物檢測中的運(yùn)用等。關(guān)鍵詞：食品安全、檢測技術(shù)、檢測儀器、微生物檢測、應(yīng)用食品安全問題最令世人關(guān)注，是熱點(diǎn)問題、敏感問題，有誤區(qū)也有誤導(dǎo)和誤解。近幾年來形勢得到根本性的好轉(zhuǎn)。我國是食品生產(chǎn)和貿(mào)易大國，2006年我國規(guī)模以上食品工業(yè)總產(chǎn)值21586.95億元，進(jìn)出口食品貿(mào)易額達(dá)404.48億美元（不包括農(nóng)產(chǎn)品）。2006年全國食品抽查合格率為77.9%，2007年上半年合格

2、率上升85.1%，31個省、市食品質(zhì)量平均合格率89.2%，2007年下半年上升到95%以上，2008年上半年抽查合格率為95.8%，這與近幾年來我國全面啟動和建設(shè)食品安全保障體系、運(yùn)用食品安全檢測新技術(shù)分不開的。下面就食品安全檢測新技術(shù)、最新檢測儀器及新技術(shù)在微生物檢測方面的運(yùn)用分別論述。一、食品安全檢測技術(shù)及檢測儀器食品安全檢測技術(shù)主要包括八大類儀器與方法：檢測農(nóng)藥殘留的儀器；檢測獸藥、漁藥殘留的儀器；檢測有毒有害元素及其價態(tài)分析的儀器；致病菌檢驗(yàn)和細(xì)菌鑒定的儀器；轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品檢測儀器；檢測農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和營養(yǎng)成份的儀器；樣品前處理的儀器設(shè)備；實(shí)驗(yàn)室必備的中小型儀器設(shè)備。（一）檢測農(nóng)藥殘留的儀

3、器。包括以下幾大類。1、有機(jī)氯農(nóng)殘檢測的儀器。2、有機(jī)磷農(nóng)殘檢測的儀器。3、氨基甲酸酯農(nóng)殘檢測的儀器。4、除蟲菊酯類農(nóng)殘檢測的儀器。5、除草劑農(nóng)殘檢測的儀器。6、農(nóng)藥多殘留檢測的儀器。當(dāng)今農(nóng)藥多殘留檢測得到發(fā)達(dá)國家高度重視，我國也公布實(shí)施8個農(nóng)藥殘留檢測的國標(biāo)，所用的樣品前處理技術(shù)方法各異，但所用的儀器均為GC-MS或LC-MS-MS。（二）檢測獸藥、漁藥殘留的儀器。獸藥大致可分15類，檢測的方法和儀器有同有異。（1）農(nóng)殘檢測主要儀器是配有各種檢測器的GC，輔以HPLC，并用GC-MS定性和驗(yàn)證。（2）農(nóng)殘殘留檢測儀器均為GC-MS或LC-MS-MS。（3）獸藥殘留檢測儀器比農(nóng)殘檢測擋次要求更

4、高，一般用HPLC或GC-MS檢測，進(jìn)一步用HPLC-MS和HPLC-MS-MS定性和確證。（4）國際上高端產(chǎn)品為Agilent、Thermo、Waters、ABI、PerkinEImer、Dionex、Varian等統(tǒng)領(lǐng)。（5）我國近幾年來在GC、HPLC、GC-MS方面取得了長足進(jìn)步。如東西電子、精科、天美、伍豐、溫嶺、北分、依利特等，雖與上述國際名牌還有些差距，但我確信很適用于縣及地（市）級食品安全的初步定性和定量檢測，市場廣闊，期望國產(chǎn)儀器大有作為。（三）、檢測有毒有害元素及其價態(tài)分析的儀器最經(jīng)典的用原子吸收光譜儀（AAS）。具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的原子熒光光譜儀（AFS）很有特色和強(qiáng)勢

5、，可檢測砷、鉛、汞、錫、硒、鍺、銻等，靈敏度高、檢出限低、可多元素同時檢測，且價廉。ICP-MS高靈敏度，檢出限可達(dá)ng/ml級、已引起重視，但價格昂貴，元素價態(tài)不同，毒性差異很大，國外多用HPLC-AAS、GC-AAS、HPLC-ICP-MS以及CE-ICP-MS儀，但價格貴。我國已批量生產(chǎn)的LC-AFS聯(lián)用儀，靈敏度和檢出限均能滿足農(nóng)產(chǎn)品、食品安全檢測，且價廉。食品安全檢測中有毒有害元素檢測，基本上可用國產(chǎn)儀器了，尤其元素價態(tài)分析和縣、地（市）級食品安全質(zhì)檢站、企業(yè)檢測室等。（四）、致病菌檢驗(yàn)和細(xì)菌鑒定的儀器細(xì)菌鑒定、檢驗(yàn)的方法有三大類：傳統(tǒng)方法、傳統(tǒng)法基礎(chǔ)上數(shù)值化方法、化學(xué)及分子生物學(xué)的

6、方法，派生出許多方法及儀器。我國以往多用傳統(tǒng)的培養(yǎng)法，近幾年已大量引進(jìn)國外新方法和儀器，較廣的是：1、根據(jù)碳源的代謝利用率進(jìn)行鑒定，如API、ATB、VITEK等；2、利用抗原和抗體間專一性結(jié)合、免疫反應(yīng)，檢驗(yàn)致病菌，即用ELISA法，如VIDAS。3、運(yùn)用基因檢測技術(shù)檢測病原菌，如杜邦的BAX系統(tǒng)，RP系統(tǒng)可用于溯源的。4、根據(jù)特征性的脂肪酸圖譜進(jìn)行細(xì)菌鑒定，如Agilent開發(fā)的系統(tǒng)；5、基于表面等離子諧振（SPR）生物傳感器開發(fā)的致病菌檢驗(yàn)系統(tǒng)，如Biacore系統(tǒng)；6、基于生物芯片為平臺，使用致病菌檢測試劑盒、檢測致病菌的系統(tǒng)，如我國博奧生物已開發(fā)出、可檢測12種食源性致病菌的生物芯片

7、檢測系統(tǒng)；（五）、轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品檢測儀器檢測農(nóng)產(chǎn)品中有否外源基因，分為基因水平的檢測和基因轉(zhuǎn)錄水平檢測，使用儀器按檢測程序分三部份；1、用于DNA樣品制備的儀器設(shè)備：試劑盒、振蕩器、離心機(jī)等；2、用于基因擴(kuò)增的儀器設(shè)備：混合液、保真DNA聚合酶、PCR擴(kuò)增儀等；3、分離、分析、檢定的儀器設(shè)備：電泳系統(tǒng)、酶標(biāo)儀、定量PCR儀等；（六）檢測農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和營養(yǎng)成份的儀器。1、定氮儀凱氏定氮儀或杜馬斯定氮/蛋白質(zhì)測定儀；2、脂肪測定儀；3、纖維素測定儀；4、牛奶、果汁檢測儀；5、糖份（糖度）檢測儀；6、近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)分析儀；7、食品安全快速分析儀系列（測定亞硝酸鹽、甲醛、吊白塊、二氧化硫、過氧化值和農(nóng)藥

8、殘等等）；8、氨基酸分析儀（七）樣品前處理的儀器設(shè)備食品質(zhì)量安全檢測是在極復(fù)雜的基質(zhì)中（樣品中），檢測g、ng級殘留物和污染物，傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)已成為瓶頸，甚至無能為力，所以一系列新技術(shù)，有取代傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備的趨勢，這些新技術(shù)有1、固體萃取儀；2、固相微萃取儀（SPME）；3、基質(zhì)固相分散萃取儀（MSPDE）。該技術(shù)于2000年首次提出，優(yōu)點(diǎn)是不必進(jìn)行勻漿、沉淀、離心、PH值調(diào)節(jié)等傳統(tǒng)方法；4、超臨界流體萃取儀（SFE）。優(yōu)點(diǎn)是不使用有機(jī)溶劑、簡便、高效、快速、選擇性強(qiáng)5、凝膠滲析萃取儀（GPC）。優(yōu)點(diǎn)是純化容量大、回收率也較高，便于和其他分析儀器聯(lián)機(jī)；6、其他如微波消解萃取儀，微孔液膜萃取

9、，納米富集材料等新技術(shù)，以及頂空、吹掃捕集，全自動加溫加壓快速溶劑萃取儀等等，都將會在食品、農(nóng)產(chǎn)品安全檢測中發(fā)揮作用（八）實(shí)驗(yàn)室必備的中小型儀器設(shè)備以往我國建設(shè)實(shí)驗(yàn)室時，僅注意大型儀器設(shè)備而忽視必備的中小型常用的配套儀器設(shè)備，造成只有一個發(fā)達(dá)的頭腦，而沒有靈巧的四肢，對此要充分關(guān)注。這些中小型儀器設(shè)備，應(yīng)依不同檢測任務(wù)和功能要求，針對性地配備。我國有許多企業(yè)生產(chǎn)，性能也大有提升，已能基本滿足實(shí)際要求，應(yīng)側(cè)重提高國產(chǎn)品性能，甚至外觀；二、食品檢測新技術(shù)在微生物檢測中應(yīng)用。  (一)電阻抗法 電阻抗法是近年發(fā)展起來的一項(xiàng)生物學(xué)技術(shù)，已經(jīng)開始應(yīng)用于食品微生物的檢驗(yàn)。其原理是細(xì)菌在培養(yǎng)基內(nèi)生

10、長繁殖的過程中，將會使培養(yǎng)基中的大分子電惰性物質(zhì)如碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂類等，代謝為具有電活性的小分子物質(zhì)，如乳酸鹽、醋酸鹽等，這些離子態(tài)物質(zhì)能增加培養(yǎng)基的導(dǎo)電性，使培養(yǎng)基的阻抗發(fā)生變化，通過檢測培養(yǎng)基的電阻抗變化情況，判定細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長繁殖特性，即可檢測出相應(yīng)的細(xì)菌。該法目前已經(jīng)用于細(xì)菌總數(shù)、霉菌、酵母菌、大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等的檢測。如AOAC991.38食品中沙門氏菌電阻抗檢測法。  (二)微量生化法  Bachman和Weaver在20世紀(jì)40年代后期首先開創(chuàng)了微量生化法的紀(jì)元。之后隨著人們對細(xì)菌進(jìn)行快速生化特性的需求增加，使高精密度(90%)和

11、高重現(xiàn)性的商業(yè)試劑盒得以快速發(fā)展。至今，市售的微生物鑒定用試劑盒有多種，常見的有MICRO-ID、API等。API由20個含干燥培養(yǎng)基的微管組成，其中的培養(yǎng)基用于進(jìn)行酶促反應(yīng)或糖發(fā)酵試驗(yàn)。檢驗(yàn)時將預(yù)處理的菌懸液加入微管中培養(yǎng)后觀察顏色變化，并紀(jì)錄，輸入APILAB Plus軟件得出結(jié)果。API創(chuàng)建了獨(dú)特的數(shù)值鑒定法，可鑒定15個系列、600多個細(xì)菌種。簡單快速可靠。   (三)快速酶觸反應(yīng)及代謝產(chǎn)物的檢測  快速酶觸反應(yīng)是根據(jù)細(xì)菌在生長繁殖過程中可合成和釋放某些特異性的酶，根據(jù)酶的特性，選用相應(yīng)的底物和指示劑，反應(yīng)的測定結(jié)果有助于細(xì)菌快速診斷。如美國3M

12、 Petfifilm TM微生物測試片可分別快速測定細(xì)菌總數(shù)、霉菌、酵母菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸菌群等。 (四)分子生物學(xué)技術(shù) 1.核酸探針技術(shù)。核酸探針是指帶有標(biāo)記的特異DNA片斷。根據(jù)堿基互補(bǔ)原則，核酸探針能特異性的與目的DNA雜交，最后用特定的方法測定標(biāo)記物。探針標(biāo)記方式分為放射性標(biāo)記、非放射性標(biāo)記。用的較多的非放射性標(biāo)記，又分為生物素標(biāo)記、地高辛標(biāo)記、免疫標(biāo)記、熒光素標(biāo)記等。特點(diǎn)是直觀、準(zhǔn)確。例如AOAC990.13GENE-TRAK沙門氏菌檢測、AOAC993.09GENE-TRAK李斯特氏菌檢測均采用了核酸探針技術(shù)。2.多聚酶聯(lián)反應(yīng)(PCB)技術(shù)?；?/p>

13、探針技術(shù)雖已廣泛應(yīng)用，但主要問題是靈敏度不夠高，使基因探針技術(shù)應(yīng)用受到限制。1983年，美國Cetus公司和加利福尼亞大學(xué)的Hulis和Erlich創(chuàng)建了一種能在體外進(jìn)行DNA擴(kuò)增的簡易、快速、靈敏和高特異性的多聚酶聯(lián)反應(yīng)(PCR)，在一定程度上解決了基因探針?biāo)嬖诘膯栴}。其原理為通過加熱使雙鏈DNA經(jīng)裂解成兩條單鏈，成為引物和DNA聚合酶的模板；然后減低溫度，使寡聚核苷酸引物與DNA分子上的互補(bǔ)序列退火。通常退火溫度越高，PCR擴(kuò)增特異性越好。下一步把溫度升高，使DNA合成得以進(jìn)行，合成的DNA片斷越大，所需時間越長。如此重復(fù)上述加熱變性雙鏈、引物退火和鏈延伸循環(huán)過程，每次循環(huán)靶DNA擴(kuò)增一

14、倍。經(jīng)3-4 h后，就能使靶DNA擴(kuò)增10。測定PCR產(chǎn)物的方法較多，如凝膠電泳法、比色測定法以及化學(xué)發(fā)光測定法等。目前，已有自動化PCR檢測試劑盒對儀器，使用方便，如美國杜邦快立康公司的BAX病原菌檢測系統(tǒng)，可檢測沙門氏菌、大腸桿菌O157、單增李斯特菌等。雖需增菌且需專用設(shè)備。但PCR技術(shù)是一項(xiàng)全新的技術(shù)，快速、靈敏、準(zhǔn)確，在細(xì)菌診斷方面具有廣闊的前景。    (五)免疫學(xué)方法檢測細(xì)菌抗原和抗體的技術(shù)  1.熒光抗體檢測技術(shù)(IPA)。用以快速檢測細(xì)菌的熒光抗體技術(shù)主要有直接法和間接法。直接熒光抗體檢測法是在檢樣上直接滴加已知特異性熒光標(biāo)記

15、的抗血清，經(jīng)洗滌后在熒光顯微鏡下觀察結(jié)果。間接法是在檢樣上滴加已知細(xì)菌特異性抗血清，待作用后經(jīng)洗滌，再加入熒光標(biāo)記的抗體后在熒光顯微鏡下觀察結(jié)果。如沙門氏菌、炭疽桿菌檢測、IFA方法簡便、快速經(jīng)濟(jì)，但有時受到樣本中非特異性熒光的干擾，影響結(jié)果的判定，并且需要昂貴的熒光顯微鏡。   2.免疫酶技術(shù)。免疫酶技術(shù)(EIA)是將抗原、抗體特異反應(yīng)和酶的高效催化作用原理有機(jī)結(jié)合的一種新穎、實(shí)用的免疫學(xué)分析技術(shù)。它通過共價結(jié)合將酶與抗原或抗體結(jié)合，形成酶標(biāo)抗原或抗體，或通過免疫方法使酶與抗酶抗體結(jié)合，形成酶抗體復(fù)合物。這些酶標(biāo)抗體(抗原)或酶抗體復(fù)合物仍保持免疫學(xué)活性和酶活性，可以與相

16、應(yīng)的抗原(抗體)結(jié)合，形成酶標(biāo)記的抗原-抗體復(fù)合物。在遇到相應(yīng)的底物時，這些酶可催化底物反應(yīng)，從而生成可溶或不溶的有色產(chǎn)物，或者發(fā)光?？捎脙x器定性或定量。常用酶技術(shù)分為固相免疫酶測定技術(shù)、免疫酶定位技術(shù)、免疫酶沉淀技術(shù)、固相免疫酶測定技術(shù)分為限量抗原底物酶法、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)。酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)又分為間接法、競爭法、雙抗體夾心法、酶-抗酶復(fù)合物法、生物素-親和素系統(tǒng)。在病源菌和真菌毒素檢測中，應(yīng)用較多是競爭法、雙抗體夾心法。例如，GB/T     5009.22-1996食品中黃曲霉毒素B1的測定方法第二法就采用了該技術(shù)。 

17、0; 3.免疫磁珠分離法(IMS)是非常有效的從食品成分中分離靶細(xì)菌的方法。應(yīng)用抗體包被的免疫磁珠，用一個磁場裝置即可收集鐵珠，不僅縮短分析時間，而且克服了選擇性培養(yǎng)基的抑制作用問題。 (六)儀器法    1.Bactometer系統(tǒng)主要由BPU電子分析器/培養(yǎng)箱組成。是利用電阻抗、電容抗或總阻抗等參數(shù)的自動微生物檢測系統(tǒng)。該法目前已經(jīng)用于細(xì)菌總數(shù)、霉菌、酵母菌、腸道桿菌如大腸桿菌和沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等的檢測。可同時檢測64個樣品，樣品不需預(yù)先稀釋，結(jié)果報告可用數(shù)字及曲線圖顯示。如食品中沙門氏菌用Bactometer系統(tǒng)檢測一般只需30 h。2.M

18、ini-VIDAS。微型全自動熒光酶標(biāo)分析儀，應(yīng)用酶聯(lián)熒光技術(shù)(ELFA)，ELFA技術(shù)具有優(yōu)異的敏感性和特異性，抗原的檢測是應(yīng)用一種夾GELFA技術(shù)，SPR包被針上擁有抗體包被，所測的熒光與抗體中抗原的含量成正比。內(nèi)設(shè)自檢系統(tǒng)，可檢驗(yàn)李斯特氏菌、單增李斯特氏菌、沙門氏菌、葡萄球菌腸毒素、空腸彎曲桿菌、大腸桿菌O157。使用該儀器操作簡便，只加一次樣品，按一次鍵整個檢測過程都由儀器自動完成。多數(shù)試驗(yàn)50分鐘內(nèi)結(jié)束(不含增菌過程)，無交叉污染。SN/T   0973-2000進(jìn)出口肉及肉制品中腸出血性大腸桿菌O157：H7檢驗(yàn)就采用了該儀器。    3.Vietk-AMS。全自動微生物分析系統(tǒng)，能同時進(jìn)行60-480個樣品的分析，速度快，易操作，結(jié)果準(zhǔn)確，細(xì)菌鑒定時間2-3小時，可鑒定C菌、G菌、厭氧菌、酵母菌、芽孢桿菌、非發(fā)酵菌等，藥敏試驗(yàn)時間3-6小時。Vietk專家系統(tǒng)，保證