導(dǎo)語：食品檢測論文：芯片技術(shù)及食品檢測透析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

本文作者：張娟譚嘉力梁宇斌李曉明吳煒亮工作單位：廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院國家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估與質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心

可視基因芯片技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用

在食源性致病微生物檢測中的應(yīng)用食源性致病微生物檢測是食品安全檢測中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。食源性致病微生物對食品的污染，不僅會給國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會嚴(yán)重威脅人類的生命安全。目前傳統(tǒng)的食源性致病微生物的檢測方法由于過程繁瑣，而且各操作步驟之間相對獨(dú)立，因此很難快速且高通量的對食品安全進(jìn)行檢測。因此，非常有必要建立全新的食源性致病微生物檢測體系?？梢曅酒夹g(shù)從理論上說與傳統(tǒng)生物芯片的檢測效果是一致的，可以一次性檢出所有潛在的致病微生物，同時(shí)兼具傳統(tǒng)生物芯片的所有優(yōu)點(diǎn)，因而在食源性致病微生物檢測中具有很好的發(fā)展前景。近年來，許多學(xué)者對可視芯片檢測食品中常見致病微生物進(jìn)行了一系列相關(guān)探討和研究。朱許強(qiáng)等運(yùn)用可視基因芯片技術(shù)快速、準(zhǔn)確檢測食品中腸出血性大腸埃希菌、志賀菌、沙門菌以及單核細(xì)胞增生李斯特菌4種常見產(chǎn)毒微生物；以志賀菌為對象，該方法的檢測靈敏度可達(dá)到670cfu/mL[19]。趙金毅等[20]利用該技術(shù)可以準(zhǔn)確的檢出沙門氏菌屬和金黃色葡萄球菌、小腸結(jié)核腸炎耶爾森氏菌、單核細(xì)胞增生李斯特氏菌3種食品中常見致病菌，對于湯卜遜沙門氏菌，檢測靈敏度可達(dá)8.5×101cfu/mL。Jenison等[21]則開發(fā)出一套多呼吸道病毒識別的可視基因芯片，可準(zhǔn)確識別6種人類呼吸道病毒，且敏感性高、通量大、結(jié)果直觀。但以上研究方法存在明顯的不足，即未充分體現(xiàn)芯片高通量檢測這一特點(diǎn)，因而相關(guān)學(xué)者又做了進(jìn)一步研究以彌補(bǔ)該不足。Bai等和黎吳雁等[22-23]分別針對11種和12種常見食源性致病菌建立了相應(yīng)的診斷方法,后者針對純培養(yǎng)單增李斯特氏菌的靈敏度為103cfu/mL，模擬樣本的靈敏度為104cfu/mL。與以上檢測方法建立的原理不同，部分研究人員建立了另一類可視基因芯片。郭永剛等以鏈霉親和素包被的磁珠作為標(biāo)記物，通過鏈霉親和素與生物素的親和作用，使得雜交結(jié)果可以在普通的光學(xué)顯微鏡或放大鏡下檢測，甚至肉眼可見，并利用大腸桿菌作為樣品進(jìn)行方法驗(yàn)證，取得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[24]。史蕾等[25]利用基于磁珠的可視化基因芯片建立了一種快速檢測諾如病毒的新方法，檢測的靈敏度達(dá)50ng，特異性和重復(fù)性均較好，與PCR方法檢測結(jié)果一致。Sun等[26]同樣基于磁珠法建立了用于檢測7種腸道病原菌的可視基因芯片技術(shù)，檢測靈敏度高于前者（可達(dá)25ng/μL），86個(gè)樣品同時(shí)用傳統(tǒng)方法、PCR法和芯片方法進(jìn)行檢測，三者檢測結(jié)果完全一致。同樣是對腸道致病菌的檢測，彭賢慧等[27]基于酪胺信號放大技術(shù)和金標(biāo)銀染技術(shù)建立的可視化基因芯片法可同時(shí)檢測10種腸道病毒，可檢出不低于102拷貝/μL的體外轉(zhuǎn)錄RNA，30例臨床樣本的芯片檢測結(jié)果與熒光PCR法一致。此外，有關(guān)研究人員基于不同基質(zhì)也做了相關(guān)研究。Wang等[28]利用尼龍膜作為基質(zhì)建立了可檢測20種腸道病原菌的可視芯片檢測方法，檢測結(jié)果通過特異性PCR進(jìn)一步得到證實(shí)。張英朗等[29]同樣利用尼龍膜做基質(zhì)結(jié)合反向斑點(diǎn)雜交技術(shù)制備了可視化的基因芯片，能夠在3~4h對我國常見的12種角膜致病真菌進(jìn)行鑒定，特異性和敏感性較高。可視蛋白芯片的研究較少，石霖等將免疫膠體金技術(shù)和銀顯影技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，建立并優(yōu)化了可同時(shí)鑒別診斷4種禽病血清抗體的可視化蛋白質(zhì)芯片技術(shù)[30]。從以上可以看出，可視基因芯片在食源性致病微生物的檢測應(yīng)用方面比可視蛋白質(zhì)芯片技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，其主要原因是前者相對與后者在技術(shù)成熟度、穩(wěn)定性、操作程序方面均占據(jù)一定的優(yōu)勢?？梢曅酒夹g(shù)在食源性致病微生物檢測方面的特點(diǎn)及優(yōu)勢，可能使其在未來成為最具潛力的檢測手段之一。在轉(zhuǎn)基因食品檢測和真假植物油鑒別中的應(yīng)用伴隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，以基因工程為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，因此，越來越多的轉(zhuǎn)基因食品展現(xiàn)在人們面前。一方面由于對轉(zhuǎn)基因食品可能對人體以及生物多樣性導(dǎo)致的不可預(yù)期的結(jié)果所擔(dān)憂，另一方面為了維護(hù)消費(fèi)者對轉(zhuǎn)基因食品的知情權(quán)和選擇權(quán)以便做出綜合評價(jià)，轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)的研究已成為當(dāng)前生物技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。現(xiàn)有的檢測方法（普通PCR擴(kuò)增法和實(shí)時(shí)熒光PCR擴(kuò)增法）一次只能檢測一種外源基因，對具有多種特性的轉(zhuǎn)基因食品卻無能為力，而且其檢測效率低、檢測周期長，因而不能實(shí)現(xiàn)對食品中大量不同轉(zhuǎn)基因成分的高通量檢測。Bai等[31]利用可視基因芯片技術(shù)對轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行了相關(guān)研究。通過對轉(zhuǎn)基因作物的特異性序列及植物基因組SNP檢測的研究，建立了一套基于可視基因芯片技術(shù)的轉(zhuǎn)基因作物檢測和植物基因組SNP突變鑒別的行之有效的方法。該方法快速準(zhǔn)確，并顯示出高靈敏度和強(qiáng)特異性，可廣泛運(yùn)用于需要對特異核苷酸序列進(jìn)行陽性鑒定的相關(guān)研究中。Xu等和Bai等[32-33]同樣利用該技術(shù)分別建立了同時(shí)檢測7種轉(zhuǎn)基因油菜品種和6種轉(zhuǎn)基因玉米品種的可視基因芯片檢測方法，當(dāng)探針濃度為0.01μM時(shí)仍可以檢測到100fmol的PCR產(chǎn)物。中國作為一個(gè)食用油消費(fèi)大國，其食用油主要是以植物油為主。由于各種植物油價(jià)格存在很大差異，有些生產(chǎn)企業(yè)為了牟取暴利，常在高價(jià)植物油中摻入低價(jià)油或劣質(zhì)油，嚴(yán)重侵犯了消費(fèi)者的權(quán)益?，F(xiàn)今用于鑒別植物油摻假的主要方法為物理或化學(xué)方法，但檢測手段費(fèi)時(shí)費(fèi)力且檢測結(jié)果不太理想。因此，開發(fā)準(zhǔn)確、方便、快速地鑒定植物油成分的方法對控制食品質(zhì)量和確保食品品質(zhì)具有重要意義。針對此問題，Bai等[34-35]將可視基因芯片技術(shù)用于真假植物油的鑒別，一次可同時(shí)檢測8種植物油成分，最低檢出限可達(dá)0.1fmol，與以往研究相比，敏感性高很多?？梢暬蛐酒夹g(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因檢測或真假植物油鑒別，一次實(shí)驗(yàn)可篩選出大量的轉(zhuǎn)基因成分或植物油成分，基于現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)，其必將是未來轉(zhuǎn)基因食品檢測和真假食品鑒別的主要研究方向。在食物過敏原檢測中的應(yīng)用近年來，食物中的過敏原已逐漸成為一個(gè)重要的公共健康問題，其影響范圍可達(dá)總?cè)丝诘?%，在嬰幼兒中可達(dá)8%[36-37]。為了保護(hù)這些過敏人群的健康安全，食品必須標(biāo)明可能引起過敏反應(yīng)的原材料。目前，部分國家已經(jīng)頒布了相應(yīng)的法令。因此，亟需一種行之有效的快速檢測食品中引起過敏反應(yīng)的材料的方法。現(xiàn)在主要通過免疫學(xué)方法檢測食品中的蛋白質(zhì)成分[38-43]，然而，不同的食品加工方法（例如熱處理或烘焙）可能引起食物中蛋白質(zhì)的變性，從而不能得到滿意的結(jié)果。最近，基于DNA的分析方法被用于過敏原的檢測[44-49]，主要是針對于蛋白質(zhì)來說它具有更高的穩(wěn)定性。由于在食品中存在著各種不同類型的過敏原，因此有必要建立一種高通量的快速檢測方法。傳統(tǒng)生物芯片已在各類研究中展現(xiàn)出這一特性[50-51]，在這其中，可視芯片技術(shù)依據(jù)其自身的優(yōu)勢顯示出比傳統(tǒng)生物芯片方法更強(qiáng)的競爭力。Wang等[52]利用可視基因芯片技術(shù)對食品中的過敏原進(jìn)行了檢測分析。通過對杏仁、芝麻以及核桃等8種原材料進(jìn)行研究，建立了一套新的用于檢測食品中過敏原材料的可視基因芯片方法。該方法不但降低了檢測費(fèi)用，而且顯示出極高的敏感性和特異性，與其他方法相比具有很強(qiáng)的競爭力。其中，芝麻的絕對檢出限和實(shí)際檢出限分別為0.5pg和0.001%（w/w），與以往研究報(bào)道相比具有更高的敏感性[53-54]。李小燕等利用辣根過氧化物酶和3,3'''',5,5′-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)-H2O2作為信號示蹤系統(tǒng)，建立了一種用于檢測菲律賓蛤仔過敏原的可視化抗體微陣列玻片的檢測方法，最低可檢出10ng/mL的雜色蛤過敏原，該方法可發(fā)展為多種過敏原的通量化檢測方法[55]。通過以上檢測方法的建立，將為預(yù)防因食物過敏原導(dǎo)致的過敏性疾病的發(fā)生提供理論依據(jù)，從而保障消費(fèi)者的健康，并有利于促進(jìn)我國食品的進(jìn)出口貿(mào)易。

可視芯片技術(shù)存在的問題及前景展望

可視芯片技術(shù)雖然起步較晚，其憑借自身的優(yōu)勢在食品安全的檢測中卻獲得越來越廣泛的應(yīng)用，但同時(shí)也存在一些亟待完善的問題。1）可視芯片制備的穩(wěn)定性需進(jìn)一步提高。首先，可視基因芯片制備過程中質(zhì)量控制不嚴(yán)格，很容易出現(xiàn)雜交點(diǎn)模糊、形狀不規(guī)范、雜交信號不均一以及背景區(qū)出現(xiàn)信號點(diǎn)等問題，嚴(yán)重影響后續(xù)的結(jié)果分析；其次，理論上雜交后可視基因芯片的背景不應(yīng)出現(xiàn)信號，但在實(shí)際檢測中，由于受多種因素的影響，背景區(qū)和未發(fā)生雜交反應(yīng)的位點(diǎn)也可能會產(chǎn)生沉淀的堆積而造成表面顏色的改變。2）可視芯片技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用范圍需進(jìn)一步擴(kuò)大。從上文中可以看出，目前可視芯片技術(shù)的應(yīng)用主要集中在食源性致病菌的檢測方面，而在其他方面的研究力度相對薄弱，下一步有必要加強(qiáng)各方面的相關(guān)研究，使該技術(shù)在食品安全檢測的各個(gè)方面發(fā)揮其作用。3）可視芯片技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的建立存在局限性。由于各研究單位或?qū)嶒?yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、操作過程以及判定方法的不同，導(dǎo)致各數(shù)據(jù)之間缺乏嚴(yán)重的可比性，很難實(shí)現(xiàn)共享。可視芯片技術(shù)盡管還不夠完善，但由于該技術(shù)在最終的結(jié)果分析中，與傳統(tǒng)生物芯片相比，徹底擺脫了昂貴的分析儀器，大大降低了檢測成本，提高了可操作性，因而在食品安全檢測領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的發(fā)展?jié)摿ΑｋS著該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一方面，必然帶來檢測效率的提高和檢測費(fèi)用的降低，從而大大提高了食品安全的檢測水平；另一方面，為食品安全的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供了一種簡易快捷的檢測手段，保障了人民的健康生活。