PCR技術在食品微生物檢測中的應用與發展

魏明斌

（黑龍江農業經濟職業學院食品藥品工程系 黑龍江牡丹江 157041）

食品安全是我國民生基礎性工程的重要組成部分。當前，在社會經濟生活快速發展的今天，食品安全已經為人們所高度關注，特別是食品行業處于快速發展階段，生產、加工、運輸和銷售等環節都有可能遭受來自各種環境下的污染，而這之中微生物污染在食品安全中可能尤為嚴重。食品的微生物污染可能不僅會導致人的身體受到傷害，嚴重者甚至可能出現危及生命的情況，因此，對食品的微生物檢測工作刻不容緩。有效的PCR技術可以對食品中的危害物質進行詳細的檢測，并可以做到及時發現、準確掌握、精準處理，適時做好人們的身體保健工作。在檢測食品的微生物時，在眾多的檢測技術中，PCR 技術更加快捷、方便、易操作，且在我國的食品檢測技術中占據了主導地位，成為我國食品檢測的關鍵技術之一，對解決好我國的食品安全起到了重要的作用［1］。

1 PCR技術的相關介紹

1.1 PCR技術的概念

PCR技術是在20世紀70年代由Khorana提出的原始的設想，而這種技術理論在當時看來是不太可能實現的，直到20世紀80年代才被美國的科學家Kary Mullis正式研究出來［2］。PCR技術研制成功后，馬上就成為了重要的基因技術，特別是用于食品微生物檢測領域，不僅提高了檢測效率，還帶來了檢測的便捷。PCR 技術主要一種對檢測因子內的DNA 的天然復制的過程，并可以用于體外復制增擴DNA分子的生物科學技術，而此項技術的應用還要針對兩段已知的序列間的DNA 的片段。另外，在PCR 技術之中，光學定量檢測技術是以熒光能量傳輸為基本理論技術，結合PCR 的光學定量理論，利用其受體散色團的偶極性能以傳遞能量轉移，而在這個過程之中，在受體熒光的散光強度和DNA的數量之間的關系是成正比，這樣有利于更好地掌握靶序的列的初始濃度，進而得到熒光的實際濃度。

1.2 PCR技術的原理

PCR 技術實際是一種用于食品微生物的檢測技術，它經過了變性、退火、延伸等過程。PCR 技術的經變階段其實主要是讓DNA的雙鏈開展；PCR技術的退火階段主要是將DNA的單鏈與特性實驗物進行結合；PCR技術的延伸階段是以DNA的單鏈為主板，在聚合酶等物質的作用下進一步合成所需要的DNA。因此，在應用PCR 技術的同時，可以收獲大量的DNA，從而可以對這些DNA進行有效的科學分析，通過對比DNA的序列和豐度，可以準確地鑒別出微生物的數量及種類。并且，對于即使是少量的微生物，PCR技術也能夠及時檢測，并能夠提升檢測結果的準確性。而截至目前，在我國的食品檢測領域，學者把PCR技術應用于日常的食物微生物的檢測之中［3］。

1.3 PCR技術所需的原料

PCR技術需要多種原料互相作用才能完成檢測，而隨著PCR技術的進步，所需的原料數量也在逐漸增加。下文結合PCR技術的工作實際，簡要論述這些原料。

第一，特異性引物。需要事先準備好一些引物，而這些引物的作用是與微生物發生關系，但是，這些引物不可以結合在食物的其他成分中，并且長度應只有15～20 個堿基。兩個引物間是不可以發生反應的，引物對于PCR 技術來說是非常重要的，其可以直接影響到PCR技術上的成功，因此，應對其極為重視。

第二，DNA 聚合酶。它的主要功用是將引物與微生物的DNA進行組合搭配。然而，引物一般是選自于特定的一段DNA，如果與微生物自動組合會產生一定的困難，但是，DNA 的聚合酶實際上還有一個功能，就是催化，而DNA 的聚合酶又具有一定的耐高溫性，在90℃時仍然不會失活，因此，DNA的聚合酶催化引物與之完成組合。

第三，緩沖液。緩沖液主要是用來保護DNA的聚合酶，使其發揮出促進引物與微生物結合的能力，這是因為聚合酶的活性比較差，容易受到外界的干擾和影響。

1.4 PCR技術檢測食品微生物的環節

PCR技術檢測食品微生物的主要環節有兩個。一是引物的設置。這是因為引物設置會關系到PCR擴增的特異性及是否能夠設置成功，而PCR 引物對擴增的特異性也起到了關鍵的作用。這是因為隨著生物學分子研究領域的快速發展，有許多的微生物的基因序列被人們所發現，這就使得引物的設計也變得非常的簡單。然而，引物設置的準確性是對于所檢測的對象的背景和情況的了解。二是制備的模板。目標模板的純度和大量的目標分子對于PCR檢測結果的可靠性來說具有決定性作用，而大部分的PCR 則必須要選擇于富集步驟。

1.5 PCR技術檢測食品微生物的注意事項

PCR 技術檢測食品微生物過程中，有以下兩個注意事項。一是對不能對檢測對象的生物活性進行系統的分析。DNA 檢測對于任何一個可以提供核酸物質的樣品都可以適用，然而，PCR的擴增并不是只針對活細胞，因此，對于PCR 技術來說，不能對生物的活性進行檢測和鑒別。二是對PCR模板的設置。對食品的微生物檢測時，因為食品中存在著PCR的抑制因子，會干擾和影響到檢測的結果，因此，要將食品中的PCR的抑制因子用特定的方法進行消除。所以，PCR 模板的設置對微生物核酸的提取和食品樣品的處理都是非常的關鍵和重要的，特別是在直接處理食物的樣品時，必須要制備出合格的PCR模板［4］。

2 PCR 技術在食品微生物檢測中的應用的重要意義

人類離不開對食品的攝取，然而，由于近些年出現的各類污染問題，食品安全日益成為人們關注的焦點，與人們的生命、身體健康和生活品質息息相關，并且，在某些地區，食品安全問題現在呈現出日益惡化的趨勢。因此，不斷強化食品安全意識，對推動人類社會可持續發展具有至關重要的意義。截至目前，有許多的食品企業在生產和銷售的過程中仍然會受到微生物的侵染，進而對人們的身體健康和生活質量造成不必要的影響和傷害。那么，為了盡可能消除食品的微生物污染源，利用PCR 技術在食品微生物檢測中的應用優勢，起到了非常重要的意義。

2.1 PCR技術檢測食品微生物操作方便、簡單、實用

相對于傳統的自動化檢測技術而言，PCR 技術對食品微生物檢測具備著耗費時間較短、消耗比較小和工作效率較高的優勢特點，因此，PCR技術對食品微生物檢測具有很高的效率性影響。對傳統的自動化檢測技術進行分析研究，會發現在食品微生物的檢測過程中，傳統技術需要對食品微生物的許多方面進行系統的檢測，如對微生物的生長溫度、環境與培養基等，這些都需要增加傳統檢測的時間，耗費大量的人力、物力和財力去完成，并且，傳統檢測的流程相對比較麻煩，即便花費許多的人工及時間，仍可能達不到食品微生物檢測的標準和效益。PCR技術檢測食品微生物會顯得更加方便與快捷，這是因為PCR 技術檢測食品微生物應用到了人機一體化技術，對所有的檢測程序進行控制，極大地提升了食品微生物檢測的工作效率和檢測效果，對于我國的食品行業安全發展起到了良好的技術應用和支撐。

2.2 PCR技術檢測食品微生物準確率更高

當前，生物科學技術領域發展較快，但如果利用傳統的微生物檢測技術，對于種類繁多的微生物來說仍然存在著比較大的困難，并且，檢測效率低下的問題一直沒有得到很好的解決。另外，即使對傳統的檢測進行應用，仍然不能對活性較弱的微生物菌類進行效果良好的檢測，同時，也不利于食品微生物工作研究的順利展開。與之相比，PCR 技術檢測食品微生物會更好地避免這些問題的產生，更快捷地區分食品中微生物的類型，且具備更好的精確性和全面性，完全能夠為食品安全提供最良好的保障和監督，對提升我國的食品安全和維護社會穩定起到了重要的作用［5］。

2.3 PCR技術檢測食品微生物有良好的應用前景

PCR 技術相對于傳統的食品微生物檢測技術來說，在自動化應用、成本、檢測的時間、操作設計和工作時效等方面都具備較大的優勢。隨著科學技術的不斷發展，PCR技術具有著廣闊的應用前景，其廣泛應用于食品微生物檢測領域，充分體現了我國科學技術方面的發展進步，也彰顯了我國在食品安全領域的責任和態度。但是，仍然應該看到我國的食品行業的安全形勢仍然嚴峻，特別是我國當代城市化建設加速，各區域的食品物流量呈幾何式放大，這就容易導致食品在生產、加工、銷售、運輸、流轉等過程中或多或少會被微生物所污染和影響，進而會嚴重影響到食品質量，甚至會出現食品衛生安全問題風險。因此，社會應普遍對食品安全問題重視起來，特別是對食品的微生物檢測技術的發展應用要高度關注，因為這種技術的發展是及時解決食品安全問題和消除食品安全隱患的最有力的保證。隨著我國的生物科技的發展和創新，有許多帶有先進理念的食品微生物檢測技術被應用到科學實踐中，PCR 技術在檢測食品微生物時可以有效地拓展微生物的檢測空間，進一步地提升食品安全控制的效果和質量。那么，PCR技術在未來的發展應用中，將在食品微生物有害物質檢測中起到越來越重要的作用，必將進一步推進我國食品行業安全高效發展。

3 PCR技術在食品微生物檢測的應用

PCR 技術檢測食品微生物時，對食品中的食源性的菌群有很強的檢測作用，同時，還能夠對食品的其他成分進行檢測，并且能夠用于轉基因食品領域，應用的范圍和領域是相對廣泛的。

3.1 對食品食源性菌群檢測

隨著近幾年科學技術的較快發展，PCR 技術在食品微生物檢測領域也取得了技術上的優勢和進步，特別是在對食品微生物的沙門氏菌群、李斯氏菌群、埃希氏菌群和葡萄球菌群等有害的微生物檢測中，PCR 技術都能進行快速而有效的識別和監控，可以在最大程度上保障食品行業的安全［6］。

3.2 對食品微生物的有效成分鑒定

對于食品中微生物的有效成分，如果運用單一的檢測手段和技術是無法取得準確的檢測效果的。而PCR技術應用能夠很好地解決這一問題，快速、便捷和有效地識別食品中的有效成分。特別是對于深加工的食品，其成分會發生相對復雜的改變，而應用PCR技術對深加工的食品進行檢測，能夠取得準確、高效的結果，能為食品的營養成分提供最為翔實的數據信息，便于消費者理性消費和選擇性消費。

3.3 對轉基因食品的鑒定

PCR 技術還有一個技術優勢，就是可以對轉基因食品的鑒定提供良好的技術支持，并且能夠提供定量和定性的雙向數據分析。當前，傳統的檢測技術不能夠全面、有效地檢測出轉基因食品中的各種成分，特別是對于某些食品微生物的細菌和毒素都很難發揮檢測的作用。然而，PCR 技術可以有效地在這些方面上進行應用，特別在玉米、大豆等食品微生物檢測上具有較高的優勢，為保證我國食品安全和食品營養成分鑒定起到了決定性的作用。

4 PCR技術對食品微生物檢測應用發展

未來，PCR 技術在食品的微生物檢測方面還需要確定發展方向，在以下幾個方面探索和研究。第一，PCR 技術對食品微生物檢測的準確性［7］。在以往的PCR技術檢測中，其準確性主要是靠DNA模板和RNA模板制備精度，因此，在未來的發展實踐中，要提高PCR技術檢測的準確性，就得針對在提煉DNA模板和RNA 模板精度上下功夫。第二，PCR 技術數字化檢測技術。隨著信息產業技術的發展應用，信息技術與生物科技結合發展的趨勢也越來越明顯，而許多食品生產商對數字化PCR 技術的應用非常熱衷，特別是將微滴液體隨機排布在陣列結構，改善PCR 技術中因散熱所造成的檢測結果存在誤差的問題。而數字化的PCR技術將突破傳統技術的限制，使基因定量的特異性和靈敏性得到很大的提升，使未來的PCR 技術數字化檢測技術應用前景非常的廣闊。

5 結語

本文結合微生物檢測發展趨勢，深入探討PCR 技術的相關概念理論，發現PCR 技術在食品微生物檢測中的應用及諸多優勢，值得推廣。