PCR技術在食品微生物檢測中的應用

◎ 劉沛明

（合浦縣食品藥品檢驗檢測中心，廣西 北海 536100）

在食品安全檢測工作中，微生物檢測不僅在技術難度上相對較高，同時還具有檢測范圍廣、需檢驗食品種類多的特點，如食品生產加工環境、原輔料、加工工具、包裝材料以及飲用水、水果、海鮮以及蔬菜等各類加工食品，基本都屬于微生物檢測范圍，檢測難度很高，單純依靠傳統檢測技術方法很難保證檢測的準確性，若要使食品衛生檢測效果得到進一步優化，需要對PCR等先進技術展開深入研究并進行應用實踐。

1 PCR技術概述

PCR（Polymerase Chain Reaction）技術通常是指以DNA半保留復制原理為核心實現生物特定DNA片段擴增的一種分子生物學技術，目前在生物醫學、分子考古學等領域都有著比較廣泛且有效的應用。從原理上來看，PCR技術的相關應用大多是通過對生物DNA天然復制過程的體外模擬來實現的，由于生物DNA為雙螺旋結構，且遵循碳基互補配對規律，復制后子代DNA分子雙鏈中僅有一條來自親代，因此只需按照DNA雙螺旋結構、堿基互補配對規律進行聚合酶鏈式反應實驗，就能夠在生物體外模擬出DNA天然復制的全過程，這意味著在對物品上病毒、細菌等微生物進行檢測時，檢測人員可以省略傳統的微生物分離或細胞培養工作，直接利用生物血液、活組織、細胞等臨床標本來完成DNA擴增，從而獲得準確的檢測結果。PCR技術無論在生物醫學、分子考古學等學科的研究工作中，還是在食品安全檢測工作中，都能夠發揮出十分關鍵的作用[1]。

2 PCR技術在食品微生物檢測中的優勢特點

2.1 檢測結果更加準確

在食品微生物檢測工作中，食品微生物種類非常多，且不同微生物間的特性差異并不十分明顯，因此利用微生物培養、免疫擴散、凝聚反應等傳統檢測方法來進行檢測往往很難保證檢測結果的準確性，尤其對于食品中較常見的各種活性較弱的細菌，其檢測結果更容易出現偏差，即便能采用熒光素酶測定、核酸分子雜交等檢測方法來提高準確性，也會面臨檢測方法適用范圍有限的問題。而在PCR技術的支持下，檢測人員能夠從待檢測食品中提取部分樣品，并對樣品進行PCR實驗，對特定DNA分子進行大量復制，獲取更多的DNA目的片段（通常為數十乃至上百倍），在大量DNA目的片段的支持下，檢測人員能夠實現對微生物種類、數量的準確測定，保證檢測結果的準確性[2]。

2.2 檢測效率相對較高

在多樣化的傳統微生物檢測方法中，雖然部分方法的檢測速度較快，能夠在數小時內完成檢測，但應用范圍往往十分有限，能夠適應多種復雜情況的食品微生物檢測方法在相關應用實踐中基本都需要耗費較長的檢測時間，例如用微生物培養法進行微生物檢測時，需要提前耗費較長時間準備培養基，并在培養微生物的過程中根據微生物類型調整其生長環境的pH值、生長溫度。在PCR技術的支持下，檢測人員獲取大量DNA片段所需的時間較短，有助于食品微生物檢測效率的提升[3]，另外，相對于高度依賴人工操作的傳統微生物檢測方法，PCR技術更具標準化、規范化的特點，很多檢測操作可以借助自動化控制系統和專業儀器設備完成，通常只需一人負責控制設備即可快速完成檢測。

2.3 檢測操作簡單便捷

與其他微生物檢測技術方法相比，PCR技術在具體操作上更簡單、便捷，對檢測人員的要求也相對較低，更適合在食品安全檢測工作中推廣應用，例如在檢測樣品采集方面，很多傳統檢測方法都需要先從食品上取樣，將樣品中病毒、細菌等微生物分離出來才能夠開始正式檢測，但PCR技術無需進行樣品中微生物的分離工作，可直接將血液、活組織等臨床標本或其他DNA粗制品作為DNA片段擴增模板，檢測操作更為簡單。

3 PCR技術在食品微生物檢測中的具體應用

3.1 沙門氏菌檢測

沙門氏菌屬于革蘭性陰性桿菌，其種類多，對哺乳動物有極大危害性，人類攝入很容易食物中毒，引發胃腸炎、敗血癥、傷寒等疾病，甚至可能致死，是當前食品微生物中的重點檢測對象。沙門氏菌在各種生產加工工藝的影響下，會發生含量降低等變化，其檢測難度相對較高，檢測準確率也無法保證，而此問題在PCR技術中能夠得到有效解決[4]。實際檢測過程中，檢測人員通常只需從待檢測食品（或嘔吐物等）中取樣，與引物一同放入專業檢測儀器中，由儀器自動完成檢測，從而實現對不同血清型沙門氏菌的準確判斷，檢測時長基本在1 d以內，理想情況下甚至只需2 h左右。

3.2 金黃色葡萄球菌檢測

金黃色葡萄球菌屬革蘭氏陽性桿菌，是常見的人畜共患病病原菌，容易對奶制品、肉色拉等食品造成污染，人體一旦攝入了受金黃色葡萄球菌污染的食物，病菌會立即吸附在腸胃道黏膜上，產生具有較強毒性的腸毒素，最終引發敗血癥、皮膚軟組織感染、肺炎、腸炎、腦膜炎等疾病，危害性非常強，也是食品微生物中的重點檢測對象。最初大多數檢測機構采用免疫擴散、凝集反應等方法檢測食品中的金黃色葡萄球菌，但這些方法的檢測局限性相對較大，僅能測定食品中是否存在金黃色葡萄球菌，無法確定金黃色葡萄球菌中是否含有腸毒素基因，難以為食品危害性判斷提供幫助，因此近些年來不少檢測機構逐漸開始利用PCR技術進行檢測，對樣品在PCR實驗中發生的聚合酶鏈式反應進行觀察記錄，并圍繞樣品中的DNA分子結構及RNA組成編碼展開全面分析，得到更加詳細、準確的食品中金黃色葡萄球菌檢測數據[5]。

3.3 大腸桿菌檢測

大腸桿菌作為腸道菌群中的一類細菌，大多數情況下不會對人體造成危害，但仍有少部分大腸桿菌會產生有害人體的毒素。大腸桿菌產生的毒素通常并無差異，因此利用傳統的微生物檢測方法難以進行有效區分，對于腸出血性大腸桿菌等有害細菌的判斷更為困難，將PCR技術應用到有害大腸桿菌檢測中，則能夠充分發揮其確定基因序列方面的優勢，獲得大腸桿菌中特征顯著的各類檢測因子，并據此對大腸桿菌的種類做出準確判斷[6]。

3.4 乳酸菌檢測

乳酸菌廣泛存在于各類食品中，不會對人體造成危害，有防治乳糖不耐癥、促進人體吸收營養物質、抑制膽固醇吸收、提高人體免疫力等重要生理功能，但乳酸菌可在真空環境下長期生存，并且可發酵碳水化合物產生大量乳酸，即便在真空包裝的食品中也能夠實現快速生長繁殖，導致食品腐敗，因此在食品微生物檢測工作中，通常還會對乳酸菌這一非致病菌進行檢測。其相關檢測方法往往與PCR技術有密切關系，例如在乳酸菌的分類鑒定檢測中，需要利用聚糖酶、氨基肽酶N、德氏乳桿菌等蛋白/酶編碼基因作為靶序列設計出乳酸菌分類鑒定的引物，之后再利用采集到的待檢測樣品進行PCR實驗，使樣品中DNA目的片段能夠實現迅速擴增并產生具有明顯排他性的唯一條帶，為乳酸菌種類的準確判斷提供依據，另外，還可以利用PCR技術對各類乳酸菌的繁殖規律展開研究，確定食物中乳酸菌產出率的變化情況（受發酵時間影響），進而對食品保質期進行合理判斷。

4 結語

PCR技術作為新興的分子生物學技術，雖然能夠在食品微生物檢測工作中發揮出重要作用，使各類微生物的檢測效率、檢測準確性及檢測操作便捷性得到明顯提升，但要將這些優勢充分發揮，仍需要根據沙門氏菌、大腸桿菌等食品微生物主要檢測對象的實際檢測需求對PCR技術進行靈活應用。