食品中微生物污染的快速检测方法研究

摘 要：本文深入分析了食品中微生物污染的快速检测方法，探讨了快速检测方法在提高检测效率、减少误差、保障食品安全及规范食品生产等方面的作用，并详细阐述了免疫学、分子生物学、光谱分析以及生物传感器等技术的原理、优势与局限性，旨在为食品中微生物快速检测方法的发展提供理论参考。

关键词：微生物污染；酶联免疫吸附测定；聚合酶链式反应；生物传感器；食品安全

Research on Rapid Detection Methods for Microbial Contamination in Food

YAO Chuanfeng

（Guangxi Zhuang Autonomous Region New Materials Technology Engineering Institute， Nanning 530000， China）

Abstract： This article deeply analyzes the rapid detection methods for microbial contamination in food， explores the role of rapid detection methods in improving detection efficiency， reducing errors， ensuring food safety， and standardizing food production， and elaborates on the principles， advantages， and limitations of immunology， molecular biology， spectral analysis， and biosensors. Intended to provide theoretical reference for the development of rapid detection methods for microorganisms in food.

Keywords： microbial contamination; enzyme-linked immunosorbent assay; polymerase chain reaction; biosensor; food safety

随着食品工业的迅速发展和全球化贸易的日益频繁，食品的生产、加工、储存与运输链条愈发复杂，食品微生物污染问题也日益突出。微生物污染不仅会导致食品变质、营养价值降低，更严重的是可能引发食源性疾病，对公众健康构成巨大威胁。传统的微生物检测手段已难以满足食品产业快速发展的需求，其较长的检测周期和复杂的操作流程已成为行业发展的瓶颈。鉴于此，深入探究食品中微生物污染的快速检测方法不仅能满足当下食品安全保障的迫切需求，还将推动食品行业迈向新的发展阶段。

1 快速检测方法在食品微生物污染检测中的作用

1.1 提高检测效率，满足快速检测需求

在食品生产与流通环节，从原材料采购到成品上架，各阶段紧密衔接，对微生物检测的时效性要求极高。传统培养检测法需耗费数日来培养微生物，无法及时反映产品微生物状况，易造成产品积压待检，延误上市时机[1]。相比之下，快速检测方法如聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术，可在数小时内完成检测，直接针对微生物核酸进行分析，从而快速得出精准结果，满足食品行业高速周转的需求，保障食品快速、安全地进入市场。

1.2 减少人为误差，提升检测准确性

在样本处理过程中，人工研磨和稀释操作易导致样本不均匀；试剂添加量依靠个人经验与操作熟练度，易产生偏差；读数判断受主观因素如视觉疲劳、判断标准差异影响。这些人为误差会严重影响检测结果的准确性。而快速检测方法凭借自动化仪器与标准化流程，能够精准控制样本处理、试剂添加量及检测条件，减少人为干预环节，降低误差发生概率，提供更加稳定可靠的数据，为食品安全精准评估奠定坚实基础[2]。

1.3 保障食品安全，快速应对食品安全突发事件

近年来，多起食品安全突发事件引发社会广泛关注。例如，在某大型肉制品加工企业发生的污染事件中，由于最初采用传统检测方法，检测周期较长，导致问题产品在市场上持续流通，污染范围不断扩大，对公众健康构成了严重威胁。相比之下，快速检测方法能够在事件暴发初期迅速发挥作用，利用先进的生物传感器技术，可以在短时间内对大量的食品样本进行高效筛查，快速锁定可能存在污染的食品批次。通过对检测结果的分析，能够及时追溯到污染源，如生产环节中的某一特定加工设备或原材料供应商，从而迅速采取有效措施，阻断问题食品的继续流通，防止污染范围的进一步扩大。

1.4 规范食品生产，促进食品行业发展

食品企业的生存与发展依赖有效的生产质量控制，而快速检测方法能够为其提供有力支持。例如，通过采用实时荧光定量PCR技术，能在生产线上实时监测微生物污染状况。企业依据这些实时数据，能够精准调控杀菌温度与时长，及时调整卫生标准，并强化生产环境与设备的清洁消毒工作，从而确保产品质量符合标准。这不仅有助于推动企业管理规范化、精细化，还能提升行业整体质量水平。

2 食品中微生物污染的主要快速检测方法

2.1 免疫学检测方法

免疫学检测方法凭借抗原与抗体间的特异性免疫反应来精准识别食品中的微生物，具有高度的特异性和灵敏性，在食品微生物污染快速检测中发挥着重要作用。酶联免疫吸附试验（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）是其中广泛应用的技术之一，其原理是将已知抗体或抗原吸附于固相载体表面，加入待检样品后，抗原与抗体特异性结合，再通过酶标记的二抗与结合物反应，经底物显色后用酶标仪测定吸光度值，从而确定样品中微生物的存在及含量。例如，在检测乳制品中的金黄色葡萄球菌时，ELISA能够快速筛选大量样本，具有较高的灵敏度和特异性，可有效防止受污染的乳制品进入消费市场[3]。免疫荧光技术则是利用荧光素标记抗体，使其与目标微生物结合后在荧光显微镜下呈现特定荧光，实现对微生物进行定性和定位检测。该方法操作简便、检测速度快，适用于检测食品中的沙门菌和单增李斯特菌等致病菌[4]。然而，免疫学检测方法也存在一些局限性，如可能出现交叉反应导致假阳性结果，对检测人员的技术要求较高等。

2.2 分子生物学检测方法

分子生物学检测方法以微生物的核酸为检测对象，PCR是其核心技术之一。PCR通过在体外模拟体内DNA复制过程，利用耐热DNA聚合酶在特定引物的引导下，对目标微生物的核酸片段进行循环扩增，经过多次循环后，目标核酸片段数量呈指数级增长，然后通过凝胶电泳或实时荧光检测等手段确定扩增产物的存在及其数量，从而实现对微生物的检测[5-6]。该方法具有极高的灵敏度，能够检测到极微量的微生物核酸，对于食品中难以培养或生长缓慢的致病菌，如李斯特菌、弯曲杆菌等的检测具有明显优势。实时荧光定量PCR则进一步实现了对核酸的定量分析，能精确测定食品中微生物的污染程度，为食品安全评估提供更准确的数据支持[5-7]。然而，PCR技术对实验环境和操作人员要求较高，容易受到污染而产生假阳性结果，且设备成本相对较高。但随着技术的不断改进和普及，PCR技术在食品微生物检测领域的应用前景愈发广阔，正朝着更加简便、快速、准确和低成本的方向发展，为保障食品安全提供了有力的技术手段。

2.3 光谱快速检测方法

光谱快速检测方法基于微生物与光相互作用时产生的独特光谱特征来实现对食品中微生物污染的检测。近红外光谱（Near-Infrared Spectroscopy，NIR）技术是其中应用较为广泛的一种方法。当近红外光照射食品样品时，样品中的微生物细胞及其内含物会吸收、散射和反射特定波长的光，产生具有特征性的光谱信号[8]。通过采集这些光谱数据，并利用化学计量学方法建立光谱与微生物含量之间的数学模型，可以快速预测食品中的微生物污染情况。该方法具有快速、无损、可在线检测等优点，能够在不破坏食品样品完整性的前提下，对食品生产过程中的微生物污染进行实时监测[9]。例如，在乳制品生产线上，利用近红外光谱技术可以快速检测牛奶中的微生物含量，及时发现潜在的污染问题，从而避免不合格产品的产生。但近红外光谱技术的检测精度受样品的物理性质（如颗粒大小、均匀性等）和化学组成的影响较大，模型的建立需要大量的标准样品数据和复杂的数据分析处理，且模型的通用性和稳定性有待进一步提高。但随着光谱技术的不断发展和数据分析算法的优化，其在食品微生物检测中的应用潜力将不断被挖掘，有望成为未来食品工业自动化检测的关键技术之一。

2.4 生物传感器检测方法

生物传感器检测方法是通过将生物识别元件与物理化学换能器有机结合而形成的先进检测装置。以电化学生物传感器为例，其通常利用抗体、酶等生物分子作为识别元件，并将其固定在电极表面。当目标微生物与识别元件发生特异性结合时，会引起电极表面的电化学性质发生变化，如电流、电位或阻抗的改变，这些变化可被电化学工作站检测并转化为电信号，从而实现对食品中微生物的快速、灵敏检测[10]。这种方法具有响应速度快、灵敏度高、操作简便以及易于小型化和便携化等优点，能够满足食品生产现场、流通环节以及家庭等不同场景下对微生物快速检测的需求。例如，在食品市场的现场检测中，便携式电化学生物传感器可以快速检测水果、蔬菜表面的致病微生物，保障消费者的食品安全。然而，当前生物传感器的稳定性和重复性还存在一些问题，特别是在生物识别元件的固定化技术、传感器的抗干扰能力以及使用寿命等方面仍有待进一步优化和提高。随着纳米技术、生物技术和材料科学等多学科的交叉融合发展，生物传感器检测方法有望在食品微生物污染检测领域取得更大突破，为食品安全提供更加便捷、高效、准确的检测解决方案[11]。

2.5 微流控芯片检测方法

微流控芯片检测方法将多种分析功能集成在微小尺寸的芯片上，实现了对食品中微生物的快速、高效检测。数字微流控PCR芯片通过在芯片上形成微小的液滴，每个液滴作为一个独立的PCR反应单元，能够同时对多个样品进行高灵敏度检测[12]。在检测加工食品中的多种致病菌时，数字微流控PCR芯片可以在短时间内完成大量样本的检测，大幅提高检测效率和准确性[13]。此外，微流控芯片与免疫检测相结合的免疫微流控芯片，能够精确控制微通道，快速识别抗原抗体反应。例如，在检测海鲜产品中的细菌污染时，免疫微流控芯片能够快速分离并富集目标微生物，并通过免疫反应进行检测，整个过程操作简便、检测速度快[14]。然而，目前微流控芯片检测方法的芯片制造工艺复杂，成本较高，限制了其大规模应用。

3 结语

食品中微生物污染的快速检测方法在保障食品安全、提高生产效率以及应对突发食品安全事件方面发挥着至关重要的作用。随着技术的不断发展，各种新型检测技术逐步应用于食品领域，展现出巨大的潜力和前景。未来，随着人工智能、大数据和纳米技术的进一步融合，快速检测方法的灵敏度、准确性和操作便捷性将得到明显提升。同时，检测技术的成本也有望进一步降低，从而推动其在食品安全监管中的广泛应用。

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作者简介：姚传峰（1984—），男，广西北海人，本科，工程师。研究方向：食品安全。