王丹云1 黄海民1 朱俊玮2 谭颖慧1 邓洁雯1 肖玉嫦1

Research on Application of Microbial Detection Technology in Food Safety Inspection

WANG Dan-Yun¹ HUANG Hai-Min¹ ZHU Jun-Wei²

TAN Ying-Hui¹ DENG Jie-Wen¹ XIAO Yu-Chang¹

Abstract Food safety issues are related to the health and life safety of the people as well as the healthy and orderly development of the food industry. Due to the frequent occurrence of incidents offood borne diseases caused by microorganisms and their metabolites, it is imperative to vigorously develop food microbial detection technologies and strengthen food microbial inspections. This paper combinedthe personal experiences in microbial detection to explain and discuss the common microbial detection technology and its application in current food inspection, aiming to promote the development of microbial detection technology in food inspection, so as to better ensure food safety.

Keywords food inspection; microbial detection; technology application

第一作者：王丹云（1979—），女，汉族，海南海口人，本科，工程师，主要从事食品、化妆品及环境中微生物检测，E-mail: 88351425@qq.com

通讯作者：黄海民（1971—），男，汉族，海南万宁人，本科，工程师，主要从事纺织品检测、环境中微生物检测，E-mail: huanghm222@sina.com

1.海口海关 海口 570311

2.海口市第一中学南海分校 海口 570216

1. Haikou Customs, Haikou 570311

2. Haikou No.1 Middle School Nanhai Branch, Haikou 570216

食源性病原微生物引发的食源性疾病，是最突出的食品安全问题之一。食源性疾病发病率因人们饮食习惯的改变、跨境旅行的增多以及地球村环境的变化而不断上升，且容易跨地域传播、感染。食品安全不再是某个国家、地区的公共卫生问题，而是已经成为世界性公共卫生问题。食源性疾病是指人们食用受污染的食品，其中的致病因子进入人体引发感染、中毒等疾病。在引发食源性疾病的各种致病因子中，常见的食源性病原微生物主要包括大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等。随着食品流通全球化，病原微生物跨地域的适应性，容易产生新型感染体。从世界卫生组织（WHO）统计数据看，食源性发病几率在上升，种类也在更新升级^[1-2]。随着微生物学与检验学、生物化学、分子生物学及信息技术的相互交叉和发展促进，微生物检测技术得到巨大发展，在食品检验领域得到了广泛应用。基于人们对食品安全问题重视程度逐渐提高，针对不断发生变化的食源性感染，专家学者、研究人员不断深入研究多种食源性致病菌检测分析方法，在此基础上研发出各种食源性病原微生物检测技术。传统的微生物检测方法存在检测周期长、步骤繁多等问题，因此，有必要开发出快速、准确和高效的检测分析技术，以满足检测领域及食品安全监管需要。本文对微生物检测技术在食品检验中的应用，以及目前常规微生物检测方法进行简单综述，并对国内外的几种研究热点和可发展的检测方法进行归纳和分析，为进一步研究食源性病原微生物检测技术提供参考。

1 微生物检测技术概述

1.1 微生物检测技术的基本含义

食品中微生物检测是对食品中微生物进行定性分析或定量检测技术方法的总称，也是对食品质量进行判断衡量的重要技术手段^[3]。该检测技术主要是根据微生物检测标准，对待检食品样本中的大肠菌群、菌落总数、霉菌和酵母菌计数以及致病菌等进行检测。通过在食品检验中应用微生物检测技术，可以对食品及其相关产品、加工过程、准备过程的质量、卫生和安全性进行评估，及时发现食品在生产、加工、流通过程中存在的污染或潜在感染隐患，避免发生食品安全问题，保障人民群众身体健康和生命安全。

1.2 食品安全检验中微生物检测技术的具体应用

1.2.1 检测食品中的大肠菌群

大肠菌群来源于肠道，与粪便污染有关，属于卫生细菌领域的一组细菌。该菌群常见的细菌包括大肠埃希氏菌（Escherichia coli）、阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）等。在食品检测中，一旦发现有大肠菌群存在，说明该食品已受到了人畜粪便污染。因此，大肠菌群是食品微生物检测中的重点内容之一，根据大肠菌群检测数值的高低，可以判断其是否达到食品安全标准的要求^[3-4]。

1.2.2 检测食品中的菌落总数

多数情况下，食品中菌落总数的存在及其数值，标志着该食品的卫生质量状况及被细菌污染的程度。通过检测食品中的菌落总数，得到的菌落总数数值可以反映该食品在生产过程中的卫生质量控制水平和卫生质量状况^[3-4]。同时，可以通过观察细菌在食物中的污染程序、繁殖动态和形态外观等，查找潜在污染源。

1.2.3 检测食品中的霉菌和酵母菌

霉菌和酵母菌计数在食品及其相关产品、加工过程、准备过程的质量、卫生和安全性方面，是评估食品卫生质量的重要指标。当霉菌和酵母存在时，适合条件下可造成食品腐败变质，同时代谢产生的毒素会严重威胁人体健康^[5]，引起急性或慢性中毒。霉菌和酵母菌计数的传统检验过程耗费时间长，且在食品样品处理和稀释过程中，细节处理常依赖于操作人员的工作经验。因此，研究快速精准地检出霉菌和酵母在食品中存在水平和数量的检测技术是检测领域的迫切需求。

1.2.4 检测食品中的致病菌

致病菌指的是能侵入人体，在人体内寄生、增殖，并引发人类疾病的病原微生物，由细菌引起的常见食源性疾病有3种，分别是食物中毒、腹泻和肠道传染病。常见致病菌包括沙门氏菌（Salmonella）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、致泻大肠埃希氏菌（Diarrheagenic Escherichia coli）、副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）、志贺氏菌（Shigella）、单核细胞增生李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）等。

沙门氏菌通过粪-口途径传播，感染人畜禽肠道，易污染蛋、肉等产品，人食用受污染的食品，会导致发热、呕吐、腹泻，严重的可致死。金色葡萄球菌属于常见菌，广泛存在于自然界，可引起化脓性炎症和食物中毒。致泻大肠埃希氏菌存在于人和温血动物的肠道中，易引起腹泻，在常见致泻大肠埃希氏菌中，肠道致病性大肠埃希氏菌有高度传染性，严重的可致死。副溶血性弧菌多见于海产品和盐分较高的腌制食品，可引起腹痛、腹泻、呕吐。志贺氏菌俗称痢疾杆菌，具有内毒素，可引起发热、中毒休克。单核细胞增生李斯特氏菌为耐冷性细菌，可在冰箱冷藏室生长，广泛存在于自然界，可污染奶、蛋、肉、菜等食品，引起血液和脑组织感染^[6]。在食品微生物检验中，致病菌检测鉴定是一项关键内容，在应用微生物检测技术对食品样本进行检测时，应结合食品类型和场地条件选择参考目标菌，确保食品样本致病菌检测的有效性和准确性。

2 传统微生物检测方法

传统的微生物检测方法主要以培养基上分离培养为主，通过形态观察、染色、培养和生化鉴定等过程检测目标菌，准确度较高，但是检测时间长，步骤烦琐、实验繁多^[7]。

3 微生物快速检测技术方法和应用分析

3.1 免疫检测技术的应用

在生物酶检测技术的基础上，通过抗体对抗原的特异性识别原理发展出免疫检测技术。现代食品微生物检测中常用的有以凝集反应、沉淀反应、放射免疫、免疫磁珠、酶联免疫以及荧光免疫等检测技术为代表的免疫检测技术^[8-9]，从而进行准确判断。免疫检测技术灵敏度高，缩短了检测时间，且能在很大程度上摆脱对检验人员操作经验的依赖，具有较好的再现性和较强的特异性，能有效提高食品检验效率和质量。食品检验工作中应用免疫检测技术，不断总结经验，改良并提升免疫检测技术，满足更快、更准确、更有效的检测要求是未来研究的方向。

3.2 分子生物检测技术的应用

3.2.1 核酸探针检测技术的应用

核酸探针检测技术目前在食品检验工作中常用于对致病菌以及常见毒素的检测。其原理是通过标记已知序列的核酸单链与互补序列的核酸单链，按碱基配对原则形成杂交分子链，根据是否产生杂交信号及信号多少来判断食品样品中是否存在目标菌，并对其进行定性和定量分析^[10-12]。

3.2.2 PCR检测技术的应用

PCR检测技术是在体外特定条件下，以DNA为模板，特定基因的核酸序列依次经过高温变性、低温退火、适温延伸3个环节进行复制扩增，周而复始循环复制，从而放大扩增目标基因片段^[12]。PCR检测技术在应用初期，主要被应用于转基因以及基因克隆等技术领域。随着该技术的不断发展成熟，目前在食品检验工作中也将其用于微生物检测。在食品检验工作中，通过核酸分子杂交、基因探针以及核酸探针技术的综合应用，可以有效检测辨别食品的基因链特征，且该技术具有很高的敏感性^[12]。

3.2.3 基于PCR的衍生检测技术应用

以PCR为基础改进、发展了一系列衍生检测技术，主要包括多重PCR技术、荧光定量PCR技术、数字PCR技术等。多重PCR技术是一种DNA扩增技术，同一个反应体系中在PCR单对引物的基础上增加引物对数，从而扩增多个目的基因，以达到同时检测多种致病菌、缩短检测时间的目的。荧光定量PCR技术是在反应体系中加入荧光染料或荧光探针，监测荧光信号的强弱，通过标准曲线分析检测目标菌。该方法灵敏度高、特异性好，是检测致病菌的重要技术手段^[12]。

3.2.4 核酸等温扩增检测技术的应用

不同于PCR检测技术，核酸等温扩增技术在实际操作和仪器要求方面更为简单方便。核酸等温扩增检测技术包括依赖环介导等温扩增、依赖核酸序列等温扩增、交叉引物等温扩增、滚环等温扩增等，其中，环介导等温扩增检测技术（LAMP）在致病菌检测中应用较为广泛。与传统PCR检测技术比较，该技术对退火和延伸的2个不同温度的反应进行优化，在LAMP中表现为在同一温度下不断进行扩增，历时较短，操作简便，通过肉眼观察反应物产生白色沉淀的浊度，即可判断是否有扩增^[13]。

3.2.5 生物芯片检测技术的应用

生物芯片检测技术主要是以分子之间的相互特异性作用为基础，通过缩微技术以及电子技术，来促使大量生物大分子在固相支持物表面（如玻璃芯片、硅芯片等）集成固化，使其形成二维分子的密集排列形式，然后再通过检测设备对其和待测食品样本的靶分子杂交后所产生的信号强度进行检测分析，从而对食品样本中靶分子的实际数量进行准确判断^[14]。由于该检测技术中的固相支持物通常采用硅芯片，同时其制备过程也高度类似于计算机芯片，所以被称为生物芯片检测技术。该检测技术高效便捷，自动化水平相对较高，可以一次性快速完成对大量序列的分析检测。生物芯片检测技术包括寡核苷酸芯片技术、DNA微整列技术、蛋白质芯片技术等。目前，生物芯片检测技术的研究应用尚处于发展阶段，且应用成本相对高昂，在一定程度上限制了该技术的进一步推广，因此，还需要科研人员加大研究力度，并充分结合食品检验工作的具体需要，提高其技术应用的经济性。

3.3 其他快速检测技术

3.3.1 生物传感检测技术的应用

新型生物传感检测技术在食品微生物检测工作中已逐步得到推广应用。DNA、酶以及抗体抗原等活性物质在处理后与待测食品样本的特异性结合，在此过程中会产生热或光等信号。生物传感检测技术主要是以生物传感器为基础，对这些信号进行采集，然后利用信号转换器进行放大和传输，以便进行检测分析。在检测过程中，DNA、酶以及抗体抗原等活性物质承担了分子识别器的任务^[15]。生物传感检测技术具有高度的灵敏度和特异性，检测效率较高，而且在食品检测实践中所需要的生物传感器数量有限，操作相对简捷，因此具有一定的技术应用价值。但由于生物传感检测技术目前仍存在使用寿命短以及稳定性差等缺陷，客观上限制了该技术的应用范围，现阶段主要应用于食品农药残留检验以及致病菌检验，后续还需要研究人员进一步进行技术创新和改进，以提高其实用性。

3.3.2 电导电阻检测技术的应用

电阻电导检测技术主要是利用细菌代谢实现对大分子的转化，促使小分子生成，以达到改变培养液电阻的目的。随后，通过对培养液导电率进行测量分析，得到阻抗曲线，不同细菌有不同的特征性阻抗曲线，从而能够对食品样本的实际含菌数量进行准确推导^[16-17]。在食品检验中，还可以应用该技术对生物代谢速度加以检测分析，并作为食品保质期的判断依据，是一项比较常用的微生物检测技术。

3.3.3 ATP检测技术的应用

所谓ATP检测技术，就是生物发光检测技术。原理是荧光素在荧光素酶催化下，被ATP激活发生氧化还原反应，在ATP的持续激活下，可以不断发出荧光，荧光的强度和ATP浓度有关，成正比关系。在应用实践中，主要是利用光度计来检测食品样本的荧光强度，通过荧光强度可以检测出ATP含量。ATP存在活体生物内，通过提取活细胞中的ATP进行荧光检测，并以此为依据对食品中的微生物总量进行判断分析。ATP检测技术具有检测时间短、操作便捷的特点，属于常用的一项食品微生物检测技术^[18-19]。但ATP检测技术存在活细胞ATP的提取不彻底以及无法特异性区分目标菌等缺陷，因此，未来可从提高ATP提取率，以及结合免疫磁珠分离等技术进行特异性目标菌分离检测的方向进行研究。

除以上检测技术外，快速测试片、质谱技术、噬菌体识别检测技术、全自动微生物分析系统等在微生物快速检测中均具有良好的发展前景^[20]。

4 结语

食品微生物检测技术是保证食品安全的重要检测手段，随着各种微生物检测技术和方法的不断发展成熟，在食品检验中发挥着越来越大的作用，微生物检测技术的应用领域也越来越广泛。食品检验部门应针对在食品检验过程中发现的问题进行分析，加强对微生物检测技术的研究。在检验过程中，要严格按照食品检验规范以及食品安全标准，有针对性地对食物样品的污染状况进行判别，进而选择应用相应的微生物检测技术和方法。同时，积极总结技术应用的实践经验，进一步提高微生物检测的安全性、准确性和检测效率，并做好微生物检测过程中各环节、各阶段的质量控制，加强消毒灭菌，避免造成交叉污染或二次污染，从而为食品安全提供更加可靠的保障，促进我国食品卫生质量以及人民群众身体健康的全面提升。

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（文章类别：CPST-A）

第3卷 第10期

2021年10月

应用研究 / Applied Research