PCR技术在食品 微生物检测中的应用

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  随着生活水平的不断提升,人们越来越关注食品安全问题,因为食品安全问题与人们的健康息息相关,一旦食品存在质量问题就可能导致疾病传播,并造成社会恐慌。为了全力保障食品安全,诸多食品检测技术得到利用,其中的PCR技术就是先进的食品微生物检测技术之一,操作便捷,准确性高,可以有效检测食品中的微生物。本文从PCR技术在食品微生物检测中的应用类型入手,介绍了PCR技术的特点与优势,并分析了如何在食品微生物检测中利用PCR技术,希望对相关研究有所帮助。
  一、PCR技术在食品
  微生物检测中的应用类型
  PCR也被称为聚合酶链式反应,结合了生物体DNA复制技术,20世纪80年代,美国利用并迅速发展该技术,能够促进特定生物体外的特定DNA序列扩增。
  PCR技术包括变性阶段、退火阶段和延伸阶段,在变性阶段打开DNA双链;在退火阶段将DNA单链和特性异物结合;在延伸阶段将DNA单链作为模板,并在DNA聚合酶的影响下合成DNA。利用PCR技术可以获取大量的DNA分子,然后对DNA进行分析,通过检测DNA序列及其丰度可以确定微生物的种类和数量,其中少量微生物可以利用PCR技术进行检测。目前,PCR技术广泛用于核酸检测领域,相较于传统的克隆技术来说是巨大的突破。
  1.基础PCR技术。改革开放以来我国食品行业迅速发展,食品生产企业的数量逐年增加,但是部分企业受经济、设备等条件的限制,在生产和加工食品的过程中未能做好微生物检测工作,导致部分问题产品流入市场。如今,越来越多的食品生产企业利用PCR技术对食品中的多数微生物进行检测,有相关人员利用PCR技术进行沙门氏菌基因检测,检出率高达99%,从而有效预防微生物污染,保障食品质量安全。
  2.多重PCR技术。借助PCR多重检测技术能够简化操作流程,对多种基因进行检测,有相关人员对大肠杆菌、沙门氏菌进行检测,证实可行性较高。相较于基础PCR技术,多重PCR技术的综合性更强,增加了更多元素和检测环节,也就是说除了具有基础检测技术的优势,还可以在此基础上一次性地检测多种微生物。不过,多重PCR技术也存在敏感度不高、检测效率低的缺陷。
  3.RT-PCR检测技术。这是一种更为高端的检测技术,可以对食品中绝大多数的微生物进行检测,并且检测灵敏性更强,可以鉴别微生物的种类,区分微生物的特征。
  4.荧光PCR技术。对不同类别的荧光分子染色处理,动态化检测基因标榜,分析微生物的特异性,结合病原体类别选择与其相匹配的荧光剂,可以短时间判断不同的病原体。
  二、PCR技術在食品
  微生物检测中的特点与优势
  传统的食品微生物检测主要是培养致病菌,这一过程耗时长,操作流程繁琐,需要投入大量的人力和物力,加之不同微生物生长所需的温度和pH值存在差异,这就要求检测人员仔细观察革兰氏染色状况和细胞特征。而PCR技术可以快速获取检测结果,并且准确性更高。
  1.操作更便捷。传统的食品检测技术耗时长,检测结果不准确,整体工作效率偏低,而PCR技术只需要一名检测人员即可完成工作,能够缩短检测步骤,有效提升检测速度,并且操作更加便捷。
  2.检测结果快。以往对食品中的微生物进行检测时,一般菌种需要将近两天时间才能得到检测报告,具有明显的滞后性,食品已经流入市场,但检测结果尚未生成,所以失去了检测的意义。而PCR技术可在几小时到一天的时间内得到检测结果,有利于指导食品生产,保障消费者利益。
  3.准确性更高。食品微生物的种类繁多,不同微生物的检测方法存在差异,以往的微生物检测技术难以区分微生物种类,而PCR技术可以凭借其自动化的优势来识别微生物种类,因此成为把控食品质量的重要技术之一。
  三、PCR技术在食品
  微生物检测中的操作要点
  1.引物设计。引物质量决定了PCR扩张特异性质量,并且扩征微生物特异性会随PCR引物效果的改善进一步提升,让检测过程更加简化。此外,被检测对象的背景分析也决定了引物设计的准确性,进而分析遗传背景。
  2.模板制备。PCR技术具有可靠性,可以准确测量目标分子,要求在检测食品的过程中对PCR抑制因子加以分析,并且移除DNA蛋白,这可以让提取过程更加高效。因此,模板制备十分关键。
  四、PCR技术在食品
  微生物检测中的应用范围
  1.食品致病菌检测。传统的食品致病菌检测方法费时费力,需要经过富集培养、分离培养血清、鉴定形态特征、观察等不同环节,整个流程需要5天时间,而利用PCR技术可在一天时间完成以上全部流程。在食品致病菌检测过程中,PCR技术可以检测0.1mg的DNA中序列数量,还能更加深入地检测残留的rDNA。具体来说,利用离心沉淀和滤膜过滤的方法可以获取细胞细菌,通过细胞裂解处理可将DNA释放,然后利用电泳法,也就是使用特异性核酸探针分析DNA扩增序列数量。比如在分析金黄色葡萄球菌的过程中,利用PCR技术和基因探针可以进一步提升检测质量。
  2.食品非致病菌检测。在食品非致病菌检测期间,PCR技术主要是对乳酸菌进行检测。乳酸菌在自然界中的分布非常广泛,具有极大的化学价值和生物价值。绝大多数乳酸菌对人体有益,并且可在真空环境下生存,因此在部分真空包装食品中加入乳酸菌可以减少食物腐败,延长食物的保质期。
  五、如何在食品
  微生物检测中利用PCR技术
  1.在大肠杆菌检测中的利用。由于大肠杆菌主要存在粪便当中,所以人们普遍认为大肠杆菌是人体的肠道杆菌类型,但是它对人体却有致命的危害。大量实践发现,大肠杆菌包括致病菌和不致病菌两种类型,其中致病菌可导致肠道出血。利用PCR检测技术能够提取样品的基因组,再借助特异引物扩增DNA分子得到DNA片段,之后进行测序,既可判断微生物的种类和数量,也能够鉴别大肠杆菌的类型。
  2.在沙门氏菌检测中的利用。与大肠杆菌类似,沙门氏菌也是一种肠道杆菌,主要危害哺乳动物,并且感染性强,一旦进入人体即可导致食物中毒。利用PCR技术可以比对DNA序列,推算金黄色葡萄球菌的数量,检测准确率极高。
  3.在绿脓杆菌检测中的利用。绿脓杆菌可在人体产生外毒素,利用PCR技术可以检测外毒素基因,分析食品中是否含有该物质。以绿脓杆菌中存在的外毒素a基因为例,这种基因结构目前十分明确,加入特性引物之后可以扩增DNA,进而分析食物样品中是否含有绿脓杆菌,检测效率很有保障。
  综上所述,当前我国PCR技术仍处于发展时期,在食品微生物检测方面的应用将会越来越广泛,这就要求检测人员根据实际需求选择相关技术,以此保障食品安全,打造良好的市场环境。
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