食品质量控制中的微生物检测技术研究

摘 要：食品微生物检测是保障食品安全的重要环节，传统检测方法存在检测周期长、灵敏度低等问题，难以满足现代食品工业的需求。本文综述了食品质量控制中新兴的微生物检测技术，包括分子生物学检测技术、免疫学检测技术和生物传感器技术。通过分析各种技术的检测原理、特点及应用要点，探讨这些新型技术在提高检测效率、灵敏度和特异性等方面的优势，以期为食品安全监管提供参考和借鉴。

关键词：食品安全；微生物检测；分子生物学技术

Research on Microbial Detection Technology in

Food Quality Control

CHEN Shuangbao

（Naiman Banner Market Supervision Administration， Tongliao 028300， China）

Abstract： Microbial detection in food is an important part of ensuring food safety. Traditional detection methods have problems such as long detection cycles and low sensitivity， which are difficult to meet the needs of modern food industry. This article reviews emerging microbial detection technologies in food quality control， including molecular biology detection technology， immunological detection technology and biosensor technology. By analyzing the detection principles， characteristics and application points of various technologies， the advantages of these new technologies in improving detection efficiency， sensitivity and specificity were discussed， in order to provide reference for food safety supervision.

Keywords： food safety; microbial testing; molecular biology techniques

随着人们生活水平的提高，食品安全问题已成为全社会关注的焦点。食品中存在的微生物，尤其是病原微生物，不仅会引起食品腐败变质，还可能危害人体健康，甚至导致死亡。为保障食品安全，控制食源性疾病的发生，开展食品微生物检测十分必要[1]。传统的食品微生物检测方法，如平板计数法、最大可能数法等，存在检测周期长、灵敏度低等缺点，难以满足现代食品工业快速、高通量检测的要求。基于此，本文总结分析了食品质量控制领域几种新兴的微生物检测技术，包括分子生物学检测技术、免疫学检测技术和生物传感器技术，重点讨论了各种技术的原理、优缺点及其在食品微生物检测中的应用流程和要点，以期为食品安全监管提供参考。

1 食品质量控制中微生物检测的必要性

食品作为人类赖以生存的物质基础，其安全性直接关系到消费者的身体健康和生命安全。然而，食品在生产、加工、贮藏、运输和销售等环节中，难免会受到微生物的污染。一旦食品中的微生物超过一定限量，不仅会引起食品腐败变质，产生难闻的气味和异常的风味，降低食品的感官品质，缩短食品的货架期，还可能产生有毒有害物质，甚至导致食源性疾病的暴发，给消费者的健康和生命安全带来极大威胁，同时也会影响食品企业的声誉和经济效益[2]。因此，在食品质量控制体系中，微生物检测是一项不可或缺的环节。通过微生物检测，可以及时发现食品中潜在的微生物危害，准确评估食品的微生物指标安全性，为食品工艺过程的改进和产品安全评估提供科学依据。

2 食品质量控制中的微生物检测技术

2.1 分子生物学检测技术

2.1.1 聚合酶链式反应技术

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术是一种基于核酸扩增原理的分子生物学检测方法。该技术利用一对特异性引物，在聚合酶的作用下，通过变性、退火、延伸3个步骤，对目标核酸序列进行指数扩增，从而实现快速、灵敏、特异地检测微生物。与传统的培养方法相比，PCR技术具有检测速度快、灵敏度高、特异性强等优势[3]。其不受微生物是否可培养的限制，能够检测样品中的死细胞和难培养的微生物，大大缩短了检测周期。此外，PCR技术的特异性引物能够精确识别不同种属的微生物，从而实现微生物的准确定性和定量分析。

PCR技术在食品微生物检测中的一般流程包括样品制备、核酸提取、PCR扩增和结果分析等步骤。①根据检测对象和基质特点，选择合适的样品制备方法，如匀浆、振荡等，使微生物细胞从食品基质中释放出来。②采用物理、化学或酶解等方法裂解细胞，提取微生物核酸。③纯化后的核酸作为模板，与特异性引物、聚合酶等混合，进行PCR扩增反应。④扩增产物可以通过琼脂糖凝胶电泳、荧光定量PCR、DNA测序等方法进行定性或定量分析。现阶段，针对食源性致病菌，如沙门氏菌、李斯特菌等，已建立了成熟的PCR检测方法和商业化试剂盒，可以实现食品中目标菌的快速、准确检测[4]。但PCR技术也存在假阳性、PCR抑制等问题，因此在实际应用中，还需要对检测方法进行优化和验证，以保证食品微生物检测结果的可靠性和准确性。

2.1.2 基因芯片技术

基因芯片技术是一种高通量、并行化的分子生物学检测方法。其以固相载体为支撑，通过将大量探针分子（如寡核苷酸、cDNA等）按一定顺序排列并固定在芯片表面，形成高密度的探针阵列。当带有荧光标记的靶序列与芯片杂交时，探针会特异性地捕获互补的靶序列，通过检测杂交信号的位置和强度，即可实现对多种微生物的同时分析。与传统的微生物检测方法相比，基因芯片技术具有通量高、灵敏度高、特异性强、样品用量少等优点。一次实验就可以检测多种微生物，大大提高了检测效率。此外，基因芯片还可以提供微生物的遗传信息，为深入研究微生物的致病机制、流行规律等提供技术支持[5]。

食品微生物检测中应用基因芯片技术的一般流程包括样品制备、核酸提取与标记、杂交反应和数据分析等步骤。①根据检测目标和食品基质，采用物理、化学或生物方法制备样品，释放样品中微生物的核酸物质。②提取纯化核酸，并进行荧光标记，制备杂交探针。③将探针与芯片在适宜条件下杂交，进行特异性结合。杂交后，利用激光扫描仪或电荷耦合元件成像系统扫描芯片，获得杂交信号图像。④应用专业软件对图像进行分析，确定微生物的种类、数量等信息。基因芯片技术在食品微生物检测领域具有广阔的应用前景。研究人员已开发出多种食源性致病菌和腐败微生物的基因芯片，如沙门氏菌属芯片、李斯特菌属芯片等，可同时检测和鉴定多种食源性致病菌。然而，基因芯片技术也存在成本较高、操作较复杂等局限性，在未来的实际应用中还需要进一步优化和改进。

2.2 免疫学检测技术

2.2.1 酶联免疫吸附试验

酶联免疫吸附试验（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）是一种基于抗原、抗体特异性结合原理的免疫学检测方法。其利用抗体的高度特异性和酶的高催化活性，通过抗原抗体反应和酶促显色反应，实现对目标物的定性和定量分析。与传统的微生物培养方法相比，ELISA具有操作简便、灵敏度高、特异性强、可实现自动化等优点，已成为食品微生物检测领域的常用技术之一。

ELISA在食品微生物检测中的一般流程包括样品制备、抗原包被、抗体反应、酶标记物反应和结果判定等步骤。①根据检测对象和基质特点，选择合适的样品前处理方法，如匀浆、离心等，获得待测样品。②将待测抗原包被于固相载体（如酶标板）上，与酶标记的特异性抗体进行反应。洗涤去除未结合的抗体后，加入底物，在酶的催化下产生颜色变化。③用酶标仪测定吸光值，根据标准曲线计算样品中待测物的含量。ELISA可用于食品中多种致病菌和毒素的检测，如沙门氏菌、李斯特菌、葡萄球菌肠毒素等。目前已开发出多种商业化的ELISA试剂盒，可快速、灵敏、特异地检测食品中的微生物及其代谢产物，为食品安全监测提供了有力保障。但ELISA也存在假阳性、交叉反应等问题，在实际应用中还需要对检测方法进行优化和验证，以提高检测的准确性和可靠性。

2.2.2 免疫层析技术

免疫层析技术（Immunochromatographic Assay，ICA）是一种基于免疫学原理的快速检测方法。其利用毛细管作用力，将液体样品沿着层析膜上的多孔纤维进行移动，同时发生抗原-抗体反应，形成可见的颜色带，实现对目标物的定性或半定量检测。与ELISA相比，ICA操作更简便、检测速度更快、结果判读更直观，特别适用于现场快速检测。

免疫层析技术在食品微生物检测中的一般流程包括样品制备、样品滴加、层析反应和结果判定等步骤。①将待测食品样品经过匀浆、离心等预处理后，滴加到层析试纸的样品垫上。②样品液在毛细管作用力的驱动下，沿着硝酸纤维膜向上移动，依次经过结合有抗体的标记垫、检测线和对照线。如果样品中存在目标抗原，就会与标记垫和检测线上的抗体结合，形成可见的颜色带；若样品中不含目标抗原，则只在对照线上形成颜色带。③根据颜色带的位置和数量，可判断样品中是否含有目标微生物。免疫层析技术已广泛应用于食源性致病菌的快速检测。但是，免疫层析法的灵敏度和定量性相对较差，仍需要与其他检测方法联合使用，以提高食品微生物检测的综合性能。

2.3 生物传感器技术

2.3.1 光学生物传感器

光学生物传感器是一类利用光学信号转导原理，将生物感应元件与光学信号转导器相结合的新型微生物检测技术。其基本原理是目标微生物或其代谢产物与生物感应元件（如酶、抗体、核酸探针等）特异性结合引起光学信号的变化，再由光学信号转导器将光信号转换为可定量测量的电信号。与传统方法相比，光学生物传感器具有检测速度快、灵敏度高、特异性强以及可实现实时在线监测等优点。

光学生物传感器在食品微生物检测中的应用流程一般包括生物感应元件的构建、样品前处理、光学信号转导和数据分析等步骤。①根据检测目标选择合适的生物感应元件，如酶、抗体、适配体等，并将其固定在光学传感器表面。②食品样品经过匀浆、离心、过滤等预处理后，与生物感应元件进行特异性结合。③结合过程中，光学传感器实时监测光信号的变化，如光强度、波长、相位等参数的改变。④光学信号由光电转换器转换为电信号，经放大、滤波、A/D转换后，由计算机进行数据处理和定量分析。目前，光学生物传感器已成功应用于食品中多种病原菌和腐败微生物的快速检测，为食品质量安全控制提供了新的解决方案。

2.3.2 电化学生物传感器

电化学生物传感器是一类基于电化学信号转导原理的微生物检测技术，通过将微生物或其代谢产物与电化学信号转导器相结合，实现对目标物的定性定量分析。其基本原理是特定的生物感应元件（如酶、抗体、核酸探针等）与目标物特异性结合可引起电化学信号的变化，通过电化学信号转导器（如电极、场效应晶体管等）将化学信号转换为可定量测量的电信号。与其他类型的生物传感器相比，电化学生物传感器具有仪器设备简单、制作成本低、灵敏度高以及易于微型化等优点。

电化学生物传感器在食品微生物检测中的应用流程通常包括电极修饰、样品前处理、电化学信号转导和数据分析等步骤。①在电极表面修饰捕获探针（如抗体、核酸等），构建生物感应元件。②食品样品经过匀浆、离心、净化等预处理后，滴加到电化学传感器表面，与捕获探针发生特异性结合。③结合过程中，电化学信号发生变化，如电流、电位、电阻抗等参数的改变。④通过电化学工作站等仪器进行实时监测和记录信号变化，得到响应曲线。⑤根据峰电流、峰电位等特征参数，借助校准曲线进行定量分析，计算待测样品中目标微生物的含量。凭借灵敏、快速、便携等优势，电化学生物传感器在食源性致病菌、农药残留等食品安全检测领域展现出良好的应用前景。

3 结语

食品微生物检测技术的发展为保障食品安全提供了重要的技术支撑。分子生物学、免疫学、生物传感器等现代检测技术，不断突破传统检测技术的局限性，在检测速度、灵敏度和特异性等方面都取得了显著进展。未来，随着生物技术、纳米技术和人工智能等领域的快速发展，食品微生物检测技术将向着更加快速、精准、智能化的方向发展。同时，检测技术的标准化、规范化和商业化应用也将进一步推进，为食品安全保障体系的完善提供更有力的技术支持。

参考文献

[1]陆军，李绍群，胡康，等.浅谈食品微生物检验室质量控制[J].质量安全与检验检测，2024，34（6）：99-102.

[2]吴楷文.食品质量控制中微生物污染检测技术的创新与挑战[J].现代食品，2024（20）：55-57.

[3]姬巧.食品微生物检测技术应用及质量控制研究[J].中外食品工业，2024（12）：76-78.

[4]叶菁文.食品安全微生物检测中的质量控制分析[J].现代食品，2023（16）：167-169.

[5]卢文飞.食品微生物检测技术及其质量控制的重要性[J].现代食品，2021（2）：92-93.