分子技術(shù)快速檢測食品有害微生物
食品污染大多數(shù)是因?yàn)椴≡⑸镆鸬?，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)病原體的方法主要依靠具體的微生物學(xué)和生物化學(xué)免疫識(shí)別技術(shù)，比如培養(yǎng)基方法、分子生物學(xué)方法和免疫技術(shù)檢測，這些方法都能定量定性分析病原體，但它們耗時(shí)、花費(fèi)大，且需要專業(yè)的技術(shù)人員。而新的分子技術(shù)如生物傳感器、微陣列、電子鼻子和納米裝置等能更快更準(zhǔn)確地檢測食品中的病原體。
器和免疫芯片等。
Ｂｏｕｒｅｔｔｅ等將Ｅ．ｃｏｌｉ抗體共價(jià)固定在經(jīng)戊二醛活化的有孔氨丙基玻璃珠上，構(gòu)成ＦＩＡ免疫傳感器，用來檢測食品中的Ｅ．ｃｏｌｉ，其檢出限為５×１０７ＣＦＭ／ｍｌ?。牛悖铮欤椋瑱z測時(shí)間不到３０?。恚椋睿芍貜?fù)使用３００次以上［３］。司士輝報(bào)道的利用壓電晶體免疫傳感器，通過蛋白Ａ將腸道細(xì)菌共同抗原的單克隆抗體包被在石英晶體表面，檢測晶體頻率的變化即可以檢測食物以及飲用水中許多腸道致病菌如大腸桿菌、沙門氏菌等［１］。
免疫傳感器已用于弗朗西斯氏菌、布魯士菌、奈瑟氏菌、沙門氏菌、大腸桿菌等的檢測。１．２基因傳感器
基因傳感器就是把已知核苷酸序列的半單鏈ＤＮＡ分子固定在傳感器上（也稱ｓｓＤＮＡ探針），和另一條互補(bǔ)的ｓｓＤＮＡ（目標(biāo)ＤＮＡ）雜交，形成雙鏈ＤＮＡ（ｄｓＤＮＡ）后會(huì)表現(xiàn)出一定的物理信號(hào)，再通過換能器反應(yīng)出來。
目前基因傳感器主要有電極電化學(xué)式基因傳感器、石英晶體振蕩器（ＱＣＭ）、質(zhì)量式基因傳感器、光尋址式基因傳感器、場效應(yīng)管式基因傳感器、表面等離子諧振（ＳＰＲ）光學(xué)式ＤＮＡ傳感器等［４］。
Ｕｒａｍａｔｓｕ等采用抗體壓電晶體生物傳感器測定大腸桿菌，檢測細(xì)菌下限為１０５個(gè)／ｍｌ。利用花菁與染色標(biāo)記的單克隆抗Ｅ．ｃｏｌｉ ０１５７：Ｈ７設(shè)計(jì)了一種便攜式光纖生物傳感器，可檢測Ｅ．ｃｏｌｉ ０１５７∶Ｈ７，檢測范圍３～３０ＣＦＵ／ｍｌ，具有高度專一性［２］。
基因傳感器使對(duì)目的ＤＮＡ測量時(shí)間大大縮短，且操作簡單、靈敏度高。
１生物傳感器（ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ）
生物傳感器是以生物化學(xué)和傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，用酶、抗體、細(xì)胞等生物活性物質(zhì)作為分子識(shí)別元件，配上信號(hào)轉(zhuǎn)換器和電子測量儀所構(gòu)成的分析工具。樣品通過擴(kuò)散作用進(jìn)入分子識(shí)別元件，經(jīng)分子識(shí)別，然后與分子識(shí)別元件發(fā)生特異性結(jié)合，其生物化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的生物學(xué)信息通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為光信號(hào)或電信號(hào)，再通過儀表的放大和輸出，即達(dá)到檢測的目的。生物傳感器具有準(zhǔn)確、靈敏、易操作和可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)生物分子識(shí)別元件上的敏感物質(zhì)可分為酶傳感器、微生物傳感器、組織傳感器、基因傳感器、免疫傳感器等。用于食品微生物檢測的主要是免疫傳感器、基因傳感器［１，２］。１．１免疫傳感器
免疫傳感器是用抗原或抗體作為分子識(shí)別部分，光纖及熒光計(jì)等作為信號(hào)轉(zhuǎn)換部分的生物傳感器，主要有：酶免疫傳感器、電化學(xué)免疫傳感器、光學(xué)免疫傳感器、壓電晶體免疫傳感器、表面等離子共振型免疫傳感
作者簡介：杜小琴（１９８２～ ?。?，女，四川華鎣人，在讀碩士研究生，主要從事食品生物技術(shù)研究。
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中國食物與營養(yǎng)
２微陣列（ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ）
陣列是對(duì)事物的有序排列，根據(jù)樣品點(diǎn)的大小，陣列可分為大陣列（ｍａｃｒｏａｒｒａｙ）和微陣列（ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ）。大陣列的樣品點(diǎn)直徑大于３００μｍ，一般用膠膜掃描儀來顯像檢測；而微陣列的樣品點(diǎn)直徑小于２００μｍ，必須用特定的自動(dòng)儀和顯像設(shè)備來顯像檢測。由于微陣列的樣品點(diǎn)很小，因而單個(gè)微陣列可容納數(shù)千個(gè)甚至上萬個(gè)樣品，這樣就大大提高了檢測效率［５］。
目前微陣列有ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗體、蛋白質(zhì)微陣列等，而ＤＮＡ微陣列用途最廣泛。ＤＮＡ微陣列是將載物玻璃片和膜上作為探針ＤＮＡ的寡聚核苷酸及ｃＤＮＡ，使其與熒光標(biāo)記了的靶ＤＮＡ相雜交，再掃描顯像并測定雜交微陣列中各樣品點(diǎn)的熒光高度，最后統(tǒng)計(jì)分析所得數(shù)據(jù)。根據(jù)探針ＤＮＡ的特性，ＤＮＡ微陣列可分為：ｃＤＮＡ微陣列和寡聚核苷酸微陣列（ＰＮＡ微陣列），ｃＤＮＡ微陣列是用ｃＤＮＡ為探針，而ＰＮＡ微陣列是以寡聚核苷酸為探針［５］。
ＤＮＡ微排列已用于快速檢測病原細(xì)菌，如愛德華氏菌屬、亞硝化單胞菌［６］、ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉａ、ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｉ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ?。悖铮欤椤。埃保担贰茫龋?、 Ｌｉｓｔｅｒｉａ?。螅穑穑郏罚莸?。
數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。３．１樣品處理系統(tǒng)
樣品處理系統(tǒng)是從樣品中提取出不穩(wěn)定化合物，是電子鼻子技術(shù)的關(guān)鍵。
樣品處理技術(shù)有：靜態(tài)頂部空間（ｓｔａｔｉｃ?。瑁澹幔洌螅穑幔悖?，ＳＨＳ）、動(dòng)態(tài)頂部空間（ｄｙｎａｍｉｃｈｅａｄｓｐａｃｅ，ＤＨＳ）、固相微提取（ｓｏｌｉｄ－ｐｈａｓｅ?。恚椋悖颍铮澹簦颍幔悖簦椋铮睿樱校停牛?、攪拌棒吸附提取（ｓｔｉｒ?。猓幔颉。螅铮颍穑簦椋觯濉。澹簦颍幔悖簦椋铮?，ＳＢＳＥ）。具體選用哪種技術(shù)要考慮樣品的類型。３．２檢測系統(tǒng)
檢測系統(tǒng)是電子鼻子的主要部分，有兩種類型：固體氣敏元件（ｓｏｌｉｄ?。螅簦幔簦濉。纾幔蟆。螅澹睿螅铮颍螅┖唾|(zhì)譜分析（ｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＭＳ）。
氣敏元件電子鼻子基于不穩(wěn)定化合物和固體氣敏元件的物理、化學(xué)反應(yīng)，這些傳感器有廣的選擇性，高的敏感性、耐用性、穩(wěn)定性，快的反應(yīng)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。
質(zhì)譜分析電子鼻子（ＭＳ）把不穩(wěn)定化合物直接傳入內(nèi)含質(zhì)譜分析裝置的電離室，從同時(shí)進(jìn)行的不穩(wěn)定化合物破碎和電離過程中得到大量的光譜，每個(gè)碎離子都相當(dāng)于一個(gè)傳感器，這樣質(zhì)譜分析電子鼻子傳感器的數(shù)量比氣敏元件電子鼻子多，故質(zhì)譜分析電子鼻子有多功能性，且穩(wěn)定性和敏感性也高于氣敏元件電子鼻子。３．３數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)
數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)就是分析氣敏元件電子鼻子或質(zhì)譜分析電子鼻子產(chǎn)生的信號(hào)［８］。
電子鼻子操作簡單且反應(yīng)快，目前已廣泛用于食品檢測。如電子鼻子Ｂｌｏｏｄｈｏｕｎｄ?。拢龋保保茨軝z測出食品中的枯草芽孢桿菌、青霉菌等［６］。
３電子鼻子（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ?。睿铮螅澹?/p>
食品氣味是由數(shù)百種有不同感官和化學(xué)性質(zhì)的不穩(wěn)定有機(jī)化合物組成的，這些有機(jī)化合物數(shù)量的微妙變化決定了產(chǎn)品的氣味。并不是所有的不穩(wěn)定化合物都有助于食品的氣味產(chǎn)生，一個(gè)化合物是否有助于產(chǎn)生氣味決定于它的濃度和感官極限（最小的濃度應(yīng)被人的鼻子聞到）。濃度和感官極限的比率即為氣味活性值（ｏｄｏｒ?。幔悖簦椋觯椋簦。觯幔欤酰?，ＯＡＶ），當(dāng)化合物的ＯＡＶ值大于１時(shí)，就有助于產(chǎn)生食品的氣味。
很多產(chǎn)業(yè)評(píng)價(jià)食品氣味還是主要靠人的鼻子，當(dāng)我們聞氣味時(shí)，先在鼻子里吸入不穩(wěn)定化合物，不穩(wěn)定化合物再和細(xì)胞膜上的受體蛋白反應(yīng)，這一反應(yīng)就會(huì)向大腦傳輸一個(gè)信號(hào)，從而大腦識(shí)別出氣味對(duì)應(yīng)的特殊分子。但人的鼻子鑒定需要專業(yè)訓(xùn)練人員，而且還受到人對(duì)氣味反應(yīng)的主觀性和個(gè)體差異的影響。
電子鼻子實(shí)際上是一個(gè)電子嗅覺系統(tǒng)，它模仿人類鼻子接受器而制成的，有許多傳感器。它的基本原理是樣品中的不穩(wěn)定化合物和大量氣體傳感器起反應(yīng)，接下來，再分析鑒定樣品的化學(xué)組成，達(dá)到檢測的目的。 一個(gè)電子鼻子包括三部分：樣品處理系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、
４納米裝置（Ｎａｎｏ－ｄｅｖｉｃｅ）
納米裝置就是根據(jù)納米粒子的特殊性質(zhì)，把納米粒子用于標(biāo)記物的檢測裝置。
納米（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ，ｎｍ）是一個(gè)長度單位，當(dāng)物體的尺度小到納米尺度時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)與宏觀尺度物質(zhì)不同的性能特點(diǎn)，稱為納米效應(yīng)［９］。納米效應(yīng)如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)導(dǎo)致它們可作為生物分析的標(biāo)記物質(zhì)，且能大大改善標(biāo)記物的性能，顯著提升靈敏度。用于生物分析的納米粒子標(biāo)記物按材料可分為金屬納米粒子、半導(dǎo)體納米粒子、復(fù)合型納米粒子［１０，１１］。４．１金屬納米粒子
金屬納米粒子有納米金、納米銀等，最常見的是納
杜小琴等：分子技術(shù)快速檢測食品有害微生物４１
米金粒子，它具有良好的穩(wěn)定性，由氯金酸氧化還原制成。納米金對(duì)許多生物大分子都有很強(qiáng)的吸附作用，而且吸附后不會(huì)使生物分子變性，其顏色依直徑大小而呈紅色至紫色，根據(jù)這一性質(zhì)把納米金用于標(biāo)記物，可以達(dá)到檢測的目的。４．２半導(dǎo)體納米粒子
半導(dǎo)體納米粒子也稱量子點(diǎn)或半導(dǎo)體納米晶，它是由半導(dǎo)體材料制成的納米晶體，尺寸在２～２０ｎｍ之間，常見的有ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＰｂＳ等，它是將半導(dǎo)體量子點(diǎn)與生物識(shí)別分子結(jié)合，用于成像或作為生物反應(yīng)過程的標(biāo)記。
４．３復(fù)合型納米粒子
復(fù)合型納米粒子是指用高分子材料包裹熒光分子或發(fā)光分子形成的納米粒子。如包裹著若干個(gè)染料分子的熒光納米球、包含著稀土螯合物的納米粒子，這種包裹作用一方面能使更多的發(fā)光分子連接在生物分子上起到信號(hào)放大作用，另一方面可克服外界環(huán)境對(duì)發(fā)光試劑的影響，增加發(fā)光試劑的穩(wěn)定性。
納米粒子與待測ＤＮＡ偶聯(lián)后，其納米粒子標(biāo)記物的檢測方法主要有分光光度法、熒光分析法和電化學(xué)分析法。分光光度法是根據(jù)納米粒子標(biāo)記ＤＮＡ探針在分子雜交反應(yīng)前后最大吸收波長的變化進(jìn)行測定；熒光分析法是根據(jù)不同納米粒子能被單一波長的光激發(fā)而發(fā)出不同顏色的不易降解的光，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米標(biāo)記物的測定；電化學(xué)分析法是通過納米粒子標(biāo)記物中金屬含量的測定，達(dá)到對(duì)納米粒子標(biāo)記物的測定。納米裝置能檢測食品中大量的病原體，已用于檢測大腸桿菌Ｅ．ｃｏｌｉ ０１５７：Ｈ７［６］。
還存在檢測干擾物和生物分子穩(wěn)定性等問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。
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綜述
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焦點(diǎn)事件
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焦點(diǎn)事件
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