微生物检测技术的相关研究进展

摘 要：本文探讨食品检验中微生物检测技术及其应用、实施流程，分析微生物检测技术面临的挑战，并提出解决方案，旨在提升食品安全水平。

关键词：食品检验；微生物；标准化检测

Abstract： This paper discusses the microbial detection technology and its application and implementation process in food inspection， analyzes the challenges faced by microbial detection technology， and puts forward solutions to improve food safety.

Keywords： food inspection; microorganisms; standardized testing

《中华人民共和国食品安全法》对食品安全提出了更为严格的要求，强调在食品供应链各环节建立质量控制体系。随着人们对健康的重视和对食品安全要求的提升，微生物检测在食品安全领域的应用越来越广泛。微生物检测需求的增长推动微生物检测技术的研究与发展。微生物污染是食品源疾病的主要问题，传统培养法是食品微生物检测的常用方法，通过培养细菌观察菌落形态并确定微生物种类。但此方法的操作时间较长，可能遗漏微生物的种类。因此，食品检验中的微生物标准化检测至关重要。

1 微生物检测技术及其应用

1.1 常见的微生物检测技术

1.1.1 传统培养法

在食品微生物检测中，传统培养法是通过将食品样品接种到特定的培养基上，在适当的温度和湿度条件下进行培养，然后观察微生物的生长情况。这种方法能够直观反映微生物的活性，并观测出微生物的种类和数量信息[1]。但此方法的检测周期长，需数天甚至数周，不适用于需快速判断食品安全的场合。

1.1.2 分子生物学方法

分子生物学方法是利用生化、免疫学、分子生物学原理，快速、准确检测食品中的微生物。常见方法包括PCR法和ELISA法。PCR法是在体外扩增DNA序列的技术，用于检测食品中的病原微生物，如沙门氏菌、大肠杆菌等。

1.1.3 免疫学方法

免疫学方法是利用抗原与抗体之间的反应来检测和识别有害物质。常用的免疫学方法包括免疫荧光法、免疫酶技术、免疫胶体金技术等。免疫荧光法检测病原微生物的灵敏度超过90%，特异性也较高，其检测限可达到纳克级别。

1.1.4 生物传感器技术

生物传感器技术融合了生物学、化学和物理学原理，用于检测食品中的有害物质。该技术利用生物识别元件与待测物质发生特异性反应，并转化为可测量的电信号。在农药残留检测中，生物传感器技术的检出限低于传统方法，检测时间缩短。

1.2 微生物检测技术在不同类型食品中的应用

1.2.1 奶制品

在奶制品中，微生物标准化检测技术主要应用于检测乳制品中的致病菌，如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌。通过定期的检测，可以保障乳制品的食用安全。数据显示，使用微生物标准化检测技术后，乳制品的合格率有了显著提升，某地区乳制品的抽检合格率从之前的90%提升到了98%[2]。

1.2.2 肉制品

肉制品在加工、储存和运输过程中使用微生物检测技术，可以有效地检测出肉制品中的细菌总数、大肠菌群等微生物指标，进而判断肉制品的卫生质量。据统计，应用该技术后，某地区肉制品的微生物污染率降低了30%[3]。

1.2.3 果蔬制品

果蔬制品在生长、采摘和加工过程中也容易受到微生物的污染。微生物标准化检测技术可以检测果蔬制品中的农药残留、重金属以及病原微生物等。数据显示，在使用该技术后，某地区果蔬制品中的农药残留超标率从5%降低到了1%[4]。

1.2.4 水产品

水产品由于其特殊的生长环境和处理方式，更容易受到微生物的污染。使用该技术后，某地区水产品的合格率从85%提升到了97%，提高了水产品的安全性[5]。

2 微生物检测技术的实施流程

2.1 样品采集与处理

2.1.1 采集方法

在采集样品时，应选择无菌棉签擦拭法和空气采样法。例如，在实验室内部的不同表面（如工作台、仪器设备等）进行采样时，应采用无菌棉签擦拭法，使用无菌棉签轻轻擦拭表面，确保采集到足够的微生物样本[6]。

2.1.2 预处理步骤

每次采样后，棉签应放入含缓冲液的试管中。空气采样是使用微生物采样器在不同位置进行连续一周采样，每天两次，每次30 min。棉签擦拭法采集20个样本，空气采样法采集14个样本。样品需预处理去除杂质并浓缩微生物。利用无菌棉签擦拭法采集的样品应放入生理盐水离心管，混匀离心后取上清液分析；将过滤材料（如滤纸或滤膜）放在采样夹上，并用抽气装置抽气，使空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上。称量过滤材料上的颗粒物质量，根据采样体积计算出空气中颗粒物的浓度。将滤膜放入离心管中。在2～8 ℃条件下以1 000×g的速度离心20 min，以除去细胞碎片和杂质。收集上清液备用。

2.2 微生物培养与分离

2.2.1 培养基的选择与制备

由于营养琼脂培养基支持多种微生物的生长，故检测时选择营养琼脂培养基进行微生物的培养与分离[3]。培养基的制备应严格按照标准操作规程进行，确保无菌条件，避免污染。配制程序是准确称量所需培养基成分，将固体成分溶解于去离子水中（必要时加热搅拌）。使用缓冲物质调整pH值至适宜范围，去除悬浮物和杂质。将溶液分装到适当的容器中，121 ℃高压灭菌20 min，检定确认培养基的质量。

2.2.2 微生物的接种与培养条件

每批培养基应随机取不少于5支（瓶），于各培养基规定的温度下培养14 d，确保无菌生长。接种前，相关人员应对培养基进行检查，确保其无菌且质量合格。接种时，取一小部分预处理后的样品，轻轻涂抹在培养基上。培养条件设定为37 ℃，培养时间为24 h。培养基的pH值应保持在适当的范围内，通常在7.2～7.4。

2.3 微生物鉴定与计数

在微生物培养完成后，通过形态学观察对微生物进行初步鉴定。利用显微镜观察菌落的形状、大小、边缘特征，以及细菌的形状、排列和染色特性[4]。为了更为精准地确定微生物的种类归属，需要进行一系列生化特性检测，包括糖发酵、吲哚测试以及MR-VP实验等。这些实验有助于深入了解该微生物的代谢特性及其酶活性。为了评估微生物的数量，通常会进行菌落计数。通过稀释平板法或其他计数方法，可以确定每毫升或每克样品中的微生物数量。

2.4 结果分析与报告

针对形态学观察、生理生化试验和分子生物学鉴定的数据进行综合分析。将PCR扩增产物进行末端修复、连接测序接头和PCR扩增，构建测序文库。使用高通量测序仪（如Illumina HiSeq、Ion Torrent PGM等）对文库中的DNA片段进行测序，生成fastq格式的原始数据。以Illumina测序为例，在测序过程中，DNA模板在流动池中被固定，测序引物与模板结合，随后加入带有荧光标记的dNTP进行边合成边测序。利用生物信息学软件分析16S rRNA基因测序结果。通过比较不同样本的序列数据，可以识别出微生物群落中存在的不同菌属和菌种，进而进行功能预测和生态学分析。

3 微生物检测技术的挑战与解决方案

3.1 技术挑战

3.1.1 食品微生物多样性检测精度不足

微生物种类多样，包括细菌、真菌、病毒等，且其形态、生理特性和环境适应性各异，为检测带来了挑战。传统的微生物检测方法，如显微镜观察等，虽然在一定程度上可以识别微生物，但面对种类繁多的微生物，传统方法已难以满足检测需求。此外，常规方法针对痕量级别的微生物的检测也存在困难。特别是在冷藏食品中，某些病原菌的浓度可能极低，使得检测工作变得较为困难[7]。

3.1.2 样品成分存在潜在影响

在微生物检测中，外部因素如温度、湿度、pH值及化学物质可能影响结果的准确性。样品中的其他成分也可能干扰微生物的生长和检测。研究发现，在处理食品样品时，pH值波动超过0.5个单位，可能导致微生物检测的准确率下降20%。pH值会影响酶的活性。当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢。同时，pH值还会影响微生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收。不同微生物种类对pH值的要求也不同。一般来说，细菌和放线菌的pH值一般为中性或微碱性，而酵母和霉菌则适合在偏酸的环境中生长。当环境中的pH值超过或低于其适于生长的pH值范围时，微生物的生长就会受到抑制。

3.2 解决方案

3.2.1 技术创新与改进

为了应对挑战，科研人员和技术人员正在探索新的检测方法和技术。例如，质谱检测和宏基因组测序等新技术在微生物检测领域的应用越来越广泛。质谱技术可以利用已知菌种数据库进行对比检验，通过对待测样本进行检测，获得其蛋白质图谱，再将所得的质谱图与数据库中的微生物参考图谱进行比对，从而得到鉴定结果。宏基因组测序技术也在微生物检测中发挥着重要作用。该技术通过对临床样本中的核酸进行高通量测序，然后与病原体数据库进行逐一比对并分析序列信息，依据大数据分析比对得出的序列信息来判断样本所包含的病原微生物。此外，高光谱技术结合平板菌落法能够同时捕获样本的光谱信息与空间位置信息，并结合化学计量学方法对平板的菌落进行分割，可实现计数，提高了食品品质安全监测的准确性[8]。这些技术提高了检测的灵敏度和特异性，并能提供微生物种群信息。

3.2.2 仪器设备的升级与优化

采用高通量测序平台，如Illumina MiSeq或Ion Torrent，可以同时检测和鉴定大量微生物样本，大大缩短检测时间。集成多参数分析功能的微生物检测仪器，如流式细胞仪，可以同时检测微生物的大小、形状、荧光标记等多个参数，提供更全面的微生物信息，帮助技术人员从大量数据中提取有价值的信息，优化检测流程。

3.2.3 标准化操作流程的完善

为提高微生物检测的准确性和可重复性，应制订详细的操作指南和质量控制标准，减少人为因素和操作误差对检测结果的影响。在标准化操作流程的实验室中，微生物检测准确率提升近10%，检测结果的波动性降低。

4 结语

本研究运用先进微生物检测技术，对食品进行了全面检测分析。在奶制品、肉制品、果蔬制品和水产品等领域，该技术提高了抽检合格率，降低了微生物污染和农药残留风险，有助于维护食品安全，保障消费者权益。

参考文献

[1]任庆美.浅析微生物检测技术在食品安全检验中的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2022（5）：92-95.

[2]程宇.基于微生物检测技术在食品检验中的应用[J].中国食品工业，2022（8）：56-57.

[3]梅利.微生物检验技术在食品检验中的应用探究[J].中国食品，2023（14）：72-74.

[4]黄雪凤，王瑶，韦东.试论微生物检测技术在食品检验中的运用[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2023（3）：115-118.

[5]程宇.基于微生物检测技术在食品检验中的应用[J].中国食品工业，2022（8）：56-57.

[6]廖晓玲.新技术在食品微生物检验检测中的应用[J].现代食品，2023，29（7）：92-94.

[7]张鑫欣，陈婧，陈万义，等.食品中同一目标微生物不同检测方法之间的比对研究进展[J].食品安全质量检测学报，2021，12（23）：9078-9086.

[8]王雪.微生物检验技术在食品微生物检测中的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2023（4）：196-199.