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教学内容往往需要与教材密切结合,目前适用于高等学校《食品生物技术》课程的相关教材基本上是分成基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生物工程下游技术和现代分子检测技术几章节,这些内容过于偏向生物技术方向,而且章节之间衔接性不强,在编排上显得相互孤立。因此食品生物技术课程的教学内容会显得繁多,而且枯燥乏味[4]。另外,食品质量与安全专业的学生通常对生物技术在食品上的应用更感兴趣。本研究对教学内容的改进主要从以下几个方面进行:
1.1理清知识模块,抓住主线
食品生物技术课程是以基因工程为技术主线,以细胞工程、蛋白质工程、酶工程及发酵工程为核心模块。其中,基因工程和蛋白质工程为发酵工程和酶工程提供技术支撑。细胞工程为发酵工程和酶工程提供细胞载体。生物技术产品需要利用现代分子检测技术进行监测和评价。在这个大框架下,再对各个章节的内容进行凝练和归纳。例如,基因工程,这一章是食品生物技术课程的核心,其教学内容可以基因操作步骤为主线,即“分”、“切”、“接”、“转”、“筛”、“表”。在这个技术路线的基础上,补充相应的知识内容。学生学起来就比较连贯而且能够从总体上把握住重点。
1.2把握教学重点和难点
食品生物技术涉及的知识繁多,不可能面面俱到。在课堂上授课时需要突出重点,才能在有限的课时情况下,完成教学任务。例如细胞工程这一章,重点就是植物、动物和微生物细胞基本培养方法和技术。而且微生物细胞培养与学生已开设的《微生物学》重复性高。在这种情况下,重点讲授植物、动物细胞培养的方法,并且在讲授的过程中将两者(如:培养基成分、培养方式)进行对比,便于学生记忆和理解。
1.3结合学科发展的最新应用
食品生物技术是一门较为前沿的学科,随着科学技术的发展,也不断涌现出新的技术和成果,这就要求教师不断跟踪学科发展,更新自己的知识储备。另外食品生物技术学习的最终目的是要在食品领域中进行应用,而且学生往往对应用方面的实例表现出更大的兴趣。因此将学科发展的最新应用以简洁易懂的语言传达给学生,可以激发学生的学习积极性和学习兴趣[2]。
2教学方法的改革
食品生物技术的理论性较强,授课时难免会显得晦涩难懂。老师要改进教学方法,调动学生的学习积极性。本研究对教学方法的改进主要从以下几个方面进行:
2.1采用问题探究式方法,活跃课堂气氛
在本科课堂上,为讲授更多的知识内容,完成教学任务,教师们往往会采用注入式的教学方法。这种教学方法不利用学生的知识迁移,而且容易导致学生产生惰性和厌倦情绪。在教学实践中,可采用问题探究式教学方法,与学生形成良好的互动,激发学生的思维能力,培养学生知识联结及思考习惯。比如,在细胞工程一章中,与学生探讨“能不能通过细胞培养来大量生产紫杉醇,如果可以,需要如何操作,操作过程中的注意事项有哪些?”这样一个问题基本上涵盖了植物细胞培养的主要知识点。既活跃了课堂气氛又完成了授课内容,而且在提问的过程中无形地提高了学生神经的紧张性,使学生的注意力集中在课堂上[5]。
2.2充分利用多媒体等教学手段
多媒体教学可以直观、形象、生动地展示教学内容。利用多媒体教学一方面可以大大增加课堂信息量,另一方面可以使知识内容立体化,有助于学生的理解。比如聚合酶链式反应(PCR),是一种应用范围广而且极其重要的生物技术,学生需要理解其原理,掌握其方法。但是PCR反应过程涉及到的试剂多,反应程序复杂,而且反应过程不直观,即使进行实际操作也很难理解其要点。利用多媒体动画,模拟实际反应过程,将微观的引物、模板、聚合酶等物质形象化,促进学生理解,同时使课堂鲜活起来。多媒体在促进教学的同时,也有一些弊端。因为多媒体课件的信息量较大,以往板书需要3分钟的内容,通过多媒体展示可能只需要1分钟便讲述完,这样容易导致学生没有时间记录和及时消化。因此,可以将多媒体课件在上课前发给学生预习和打印出来,便于学生记录和日后的复习。
2.3布置适当的课后作业
现在本科教学中,学生在课后很少复习,对知识的理解和掌握基本上都是在课堂上。但是本科教学的内容多,知识体系难以掌握,特别是专业课,仅靠课堂上的学习是不够的。在课后布置一些综合性和发散性的作业,可以敦促学生课后复习,同时也培养学生的自学能力。
2.4以科研促教学
食品生物技术不仅涉及到基因和分子等方面的理论知识,也涉及食品工艺与加工等应用方面的内容,因此可以结合课程内容设置一些大学生创新实践活动课题。激发和鼓励学生参与到教师的科研项目中,使学生通过实验设计和项目执行更好地理解专业知识。通过这样一个过程也激发学生学习专业知识的积极性和兴趣,培养学生的科研能力,以及自主解决问题的能力,为本科生的毕业论文奠定良好的基础。
3结语
有些企业为了节省开支,不安排员工体检,甚至雇佣患有传染病的工人加工生产食品,导致食品存在病原体,危害消费者的健康,食品运输和储存的管理问题。在食品进入市场的过程中,包装、储藏和运输出现问题,会造成食品污染。有些食品因检测的技术和方法不当,样品检测过于单一,食品净化不彻底,也使食品的质量得不到保证。
现代生物技术及其在食品安全管理中的应用
1.现代生物技术生物技术又称为生物工程,主要是以现代生物科学为基础,运用现代科技手段并根据生物的某些特性,按照一定的流程进行改造以达到预期目的的一种新型技术。现代生物技术主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和发酵工程五个领域,这些技术在食品安全管理领域具有广阔的发展前景。其中基因工程是现代生物技术的核心和基础,它几乎贯穿于细胞工程、酶工程、蛋白质工程等其他领域,并对这些领域的技术具有指导作用。(1)基因工程:又称为分子克隆技术、DNA重组技术,是以现代分子生物学技术为基础的一种新兴生物学技术,在分子水平上将异源基因与载体DNA在生物体外进行剪切、拼装和重组,并通过微生物质粒、噬菌体等作为载体,将重组后的DNA转入受体细胞,从而获得符合人类需要的产品或创造出新特性。(2)细胞工程:是一种运用细胞生物学技术,有计划有条理地改良遗传物质的生物技术,主要包括细胞培养、细胞移植、细胞融合、细胞重组等技术,与基因工程有许多相似点。应用细胞工程进行育种和培养获得新的遗传物质,往往比普通的遗传物质具有更高的抗性和更多的营养成分。(3)酶工程:是指利用酶、细胞器等具有的特异催化功能对酶进行改造,借助给定的技术手段生产出人类所需要的产品,主要包括酶的固定化技术、酶的修饰化技术和细胞固定化技术等。酶工程在食品添加剂、食物保鲜等方面具有广泛的应用前景。在食品中添加一种或几种酶,根据检测结果可评价食品的质量,操作简捷,可行度高。(4)蛋白质工程:是一种在基因工程的基础上,融合蛋白质晶体学、蛋白质化学等科学而达到人类需求的新型技术。由于它是以基因工程为基础的,所以也称为“第二代基因工程”。2.现代生物技术在食品安全管理中的应用现代生物技术运用于食品生产已有很长时间,它被广泛用于辅助生产发酵类食品,如酸奶、面包等。现代生物技术具有灵敏度高、定位准确、迅速等独到的优点,它在食品安全检测、安全管理控制领域扮演了非常重要的角色。随着现代生物技术的快速发展,许多创新性的技术不断被研发出来,对食品功能性的开发具有非常重要的作用。同时,现代生物技术在食品安全管理中也有举足轻重的地位。换言之,在食品安全管理系统中引入生物技术,可使管理工作事半功倍。食品安全管理主要分为食品安全检测管理和食品加工管理。在食品安全检测方面,目前广泛采用的生物技术有分离培养法、免疫学培养法、分子生物技术、生物芯片和生物传感技术等。以生物芯片为例,它是食品检验中快捷的技术,根据食品的安全情况建立安全检测监控体系,找出食源性疾病的阈值,建立食品安全管理预警和反应系统。生物芯片在食品安全管理中具有很大的潜力,如对食品中毒素的检验和残留药物的检测等,生物芯片都可提供有力的保障措施。生物工程技术在食品加工管理中主要应用基因工程、细胞工程、酶工程等技术。以基因工程为例,它应用于食品安全管理体系,具有几个特点:一是优化食品的生物资源和品质。应用基因工程技术可改良动植物的品种,比如,可培养抗病虫、抗病毒的植物或耐干旱耐潮湿的植物,这为制作食品消除了很多安全隐患。目前,市场上许多转基因食品以其独有的性质广受消费者欢迎。同时,基因工程还可改善食品的品质,比如,可改良奶牛的生长激素,既增加牛乳的产量还提高牛乳的质量;可改良猪的生长激素,控制猪的总质量与其瘦肉的比例。二是改进食品中的菌类。不良菌种不仅给食品带来危害,而且还会使整个食品安全管理系统瘫痪。原因是:一旦用不良菌种发酵,食品的质量就会下降。食品安全管理的目标就是保障食品的安全性,用不良菌种而使食品质量受损,从客观上直接给食品安全管理带来了危险。而基因工程可改良菌种、提高食品发酵的安全性,从而改善食品安全管理系统。1994年美国Calgene公司研制的转基因番茄上市,这是第一个通过食品安全管理的转基因植物食品。在我国,转基因水稻、玉米、小麦和各种水果也都通过了食品安全管理系统检测,并在全国范围广泛采纳。
关键词:现代生物技术;食品工业;功能食品;有效成分;食品添加剂
中图分类号:Q819文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)06-0023-02
一、现代生物技术简介
生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。传统生物技术包括酿造、酶的使用、抗菌素发酵、味精和氨基酸工业等,被广泛应用于生产多种食品如面包、奶酪、啤酒、葡萄酒以及酱油、米酒和发酵乳制品。它和新的生物技术之间既有联系,又有质的区别。现代生物技术是20世纪70年代初在分子生物学、生物化学、生化工程、微生物学、细胞生物学和电子计算机技术基础上形成的综合性技术。
二、现代生物技术在食品工业中的主要应用
(一)食品原料和食品微生物的改良,提高食品的营养价值及加工性能
利用基因工程、细胞工程改造动物、植物、微生物资源向人类提供各种转基因食品和食品添加剂,一方面提高了农作物产量、改善农作物抗虫、抗病、抗除草剂和抗寒能力,另一方面使食品的营养价值、风味品质得到改善,食品储藏和保存时间有所延长。我国利用基因工程技术培育的转基因抗病番茄、抗病甜椒,目前累计种植3,000多亩,耐贮番茄在室温下储藏56天,好果率达70%以上。利用细胞工程技术培育出含水量大大降低的西红柿、洋葱、马铃薯新品种,培育出带咸味和奶味的适宜膨化加工的玉米新品种,获得了出油率高、不饱和脂肪酸含量较高的油料作物,以及我国已在田间试验中的超级水稻、转基因鲤鱼、高产奶量的转基因试管牛,等等。
采用常规的诱变、杂交方法与细胞融合、基因工程技术结合进行菌种改造和采用基因工程和蛋白质工程技术构建“基因工程菌”,改良食品微生物的生产性能。生物技术已应用于啤酒酵母的改造,如将a-乙酰乳酸脱羧酶基因克隆到啤酒酵母中进行表达,可降低啤酒双乙酰含量而改善啤酒风味,选育出分解b-葡萄糖和糊精的啤酒酵母,能够明显提高麦芽汁的分解率并改善啤酒质量;构建具有优良嗜杀其它菌类活性的嗜杀啤酒酵母已成为纯种发酵的重要措施。
(二)生产各种功能食品的有效成分、新型食品和食品添加剂
通过转基因技术制造有利于人类健康的食品或有效因子,如低胆固醇肉猪、低胆固醇蛋和高特种微量元素蛋、人类血液代用品、高异黄酮大豆、高胡萝卜素稻米,等等。
利用细胞工程技术生产各种功能食品和功能成分,如对人参、西洋参、长春花、紫草和黄连等植物细胞进行培养生产活性细胞干粉、L-苏氨酸、免疫球蛋白、生长激素,等等。
利用生物技术,特别是发酵工程技术生产食品添加剂。目前国内外重点研究开发的食品添加剂有甜味剂中的木糖醇,甘露糖醇,阿拉伯糖醇,甜味多肽,等等;酸味剂中的L-苹果酸,L-琥珀酸,等等;氨基酸中各种必需氨基酸;增稠剂中的黄原胶,普鱼兰,茁霉多糖,热凝性多糖,等等;风味剂中的多种核苷酸,琥珀酸钠,香茅醇,双乙酰;芳香剂中的脂肪酸酯,异丁醇,等等;色素中的类胡萝卜素,红曲色素,虾青素,番茄红素,等等;维生素中的维生素C,维生素B12,核黄素,肉碱;生物活性添加剂中的各种保键活菌,活性多肽,等等;防腐剂中的乳链菌肽,杀菌肽,瓜蟾抗菌肽,防御素,等等。可直接应用于食品生产过程的物质转化利用发酵技术、酶技术对农副产品进行加工,直接生产各种发酵食品如饮料、酒、酱、酱油、醋、乳酸、酸奶和啤酒。利用基因工程和酶工程,构建“生物工程菌”来生产酶制剂。近20年来,利用“基因工程菌”生产的食品酶制剂主要有凝乳酶、a-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶、转化酶、脂肪酶、溶菌酶等。凝乳酶是制造干酪过程中起凝乳作用的关键酶;蛋白酶可改善蛋白质的溶解性。在食品加工过程中添加一些酶类可以改善产品的色泽、风味和质构。如用葡萄糖氧化酶可以除去蛋液中的葡萄糖,改善制品的色泽;用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟;葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香;木瓜蛋白酶可分解胶原蛋白,用于肉的嫩化。
现代生物技术在肉、奶、水产品加工中也有广泛的应用,肉的加工保鲜方面主要是提高肉的综合品质以及瘦肉、肥肉、的综合利用,如肉的嫩化、发酵香肠的生产和增加产品的花色品种等。乳品方面有利用外源激素提高乳的产量,增强乳的免疫功能,改善乳的组成成分;利用酶工程技术开发乳蛋白生物活性肽、发酵乳制品、双岐杆菌发酵乳,等等。水产品如人工淡水鱼、内脏、鱼眼、精卵巢中分离提取有效成分,开发研制保健食品和药品。
(三)工业化生产预定食品或食品功能成分
利用发酵工程生产功能食品或功能性成分,如低聚糖、糖醇、单细胞蛋白、EPA、DHA、r-亚麻酸、有益菌。利用酶工程制取高蛋白富含多种氨基酸和微量元素的功能食品,如以动植物、微生物蛋白为原料,利用酶技术将蛋白质分解成多肽和氨基酸,可作为功能食品或营养强化食品的原料。利用乳糖酶水解乳糖,加工出低乳糖食品作为乳糖缺乏者的保健饮品。
利用现代生物技术进行玉米的综合利用,为新型糖源、变性淀粉、玉米油、发酵酒精、环状糊精等产品的开发提供充足的原料。如从玉米黄浆水中提取玉米黄色素,可用于人造黄油、人造奶油、糖果、冰淇淋等食品中取代人工合成色素;从玉米皮制取膳食纤维;用玉米淀粉制取高纯度低聚异麦芽糖900型第二代功能性保健食品生物糖。
(四)食品包装和食品检测方面的应用
现代生物技术在食品包装上的应用主要是制造一种有利于食品保质的环境,如葡萄糖氧化酶能除O2,延长食品的保鲜期,保持食品色、香、味的稳定性,被应用于茶叶、冰淇淋、奶粉、罐头等产品的除氧包装;溶菌酶能消除有害微物生的繁殖,而让某些有益菌得以繁殖,被广泛应用于清酒、乳制品、水产品、香肠、奶油、生面条等食品中以延长保鲜期。利用生物技术制造有特殊功能的包装材料如包装纸、包装膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、杀菌、延长食品反应速度等。利用生物技术改变食物贮藏方式和贮藏期,如利用基因工程技术生产耐贮番茄等,延长货架期。
利用生物技术还可生产生物可降解的食品包装材料,建立食品的质量检测方法,处理食品工业废水等,如用固定化酶技术制备酶电极、酶试纸,可以快速简便地检测食品中的化学成分。利用基因工程的DNA指纹技术可以鉴定食品原料和终端产品是否掺假,检测谷物、坚果、牛奶中是否含有微量毒素;利用PCR技术可迅速检测是否为转基因食品,利用生物转化、厌氧发酵等方法处理食品工业废水,使BOD、COD大大降低,达标排放。
三、现代生物技术的前景与展望
展望现代生物技术在食品工业中的应用越来越广泛,它不仅用来制造某些特殊风味的食品;还用于改进食品加工工艺和提供新的食品资源。食品生物技术已成为食品工业的支柱,是未来发展最快的食品工业技术之一,具有广阔的发展前景和美好的未来。
参考文献
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Abstract: In the teaching of undergraduate institutions, as the characteristics of "Food Biotechnology" course and student knowledge restrictions, there are higher requirements on teaching methods and content. Combined with the practical teaching, this paper explored the importance of historical science, multimedia teaching methods and scientific research for the course in order to break the traditional mode of teaching, exploring a teaching method that is conducive to teaching and helpful to improve the efficiency of student learning.
关键词:《食品生物技术》课程;科学史料;多媒体教学;科学研究
Key words: "Food Biotechnology" course; science materials; multimedia teaching; scientific research
中图分类号:G42 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)03-0218-01
0引言
《食品生物技术》是高等学校食品方向学生的一门专业基础课,是针对学生毕业后在食品企业可能从事的主要工作岗位的技术要求,而且鉴于生物技术在食品工业的应用现状和未来几年的应用发展趋势而开设的学科。
《食品生物技术》课程的教授以“生物技术相关理论”为主线、以培养能力为中心、以解析为基础,要求学生掌握基本的生物技术知识及其在食品工业中应用的基本原理和方法,同时辅助开设一些简单实验。
但是教学对象在接受这门知识的过程中,往往会受到以前的教学方法、学习习惯、思维方式和知识面的限制。老师在讲解新知识的过程中也感觉压力过大,很多东西是在以前微生物学、生物化学等学科知识上的升华,学生理解起来有一定困难,而且也给教学效果带来一定程度的影响。本文就《食品生物技术》教学中的实用方法进行探讨。
1重视科学史料在教学中的作用
科学史料在食品生物技术教学中具有重要的作用,可以让学生感受科学知识发现过程的艰辛和漫长,可以让学生体验科学方法与科学态度,可以培养学生实验设计与科学探究能力,同时也可以训练学生科学推理能力和对对概念的归纳理解能力[1]。
例如在讲解生物技术的理论基础时,对于DNA双螺旋结构的提出和中心法则的确立,向学生讲述Franklin和Wilkins所作的基础工作,然后强调Watson和Crick尤其是Crick的前瞻性理论假设,通过这段历史向学生传递科学试验与资料查阅总结的双重重要性。
2重视多媒体等教学手段的应用
多媒体教学可以直观、形象、生动地展示教学内容,提高学生学习效率。传统的食品生物技术教学模式是以板书、挂图为主要教学媒体,按照发酵工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程等知识点逐条讲授,由于教学形式单调,教学内容理论性较强,学生面对静态呆板的课本和板书,面对繁多的概念、原理和方法,难免觉得枯燥乏味,授课效率较低,限制了教师教学水平和学生思维能力的发挥。
尤其基因工程,学生基础薄弱,记忆困难,而CAI可使这一局面大大得到改善,因为CAI利用大量动画、视频及其他多媒体技术进行详细讲解,可以打破条件的限制,静止的文本可以按指定的轨迹运动,静态的图可以像动画一样移动,可以像流水般呈现一幅幅变幻的图像,色彩可以变化,速度可以控制,动态的事物比静态的事物更能引起学生的注意,更能调动学生的兴趣,从而激发学生的学习兴趣,提高学习效率[2]。
多媒体教学可以突出重点、突破难点,提高教学效率。依据食品生物技术学科特点,按照教学大纲的要求,结合教师的授课思路,制作了具有本地特色的食品生物技术CAI课件,力求做到简捷、生动、重点突出,并加入图像、声音、动画和录像,适当采用超级链接,使授课内容更符合学生的思维;同时可用多种方式展现知识层次,如用不同颜色、不同字体,突出重点内容,并区分需要理解的内容和只需了解的内容。
CAI教学可使许多复杂问题简单化、抽象问题具体化[3]。比如基因工程是教学中的难点内容,用传统教学法讲授基因工师在黑板上边写边讲或使用静止的图片讲解,学象,很难理解,而使用多媒体教学,将基因工程的演示出来,并辅以录像,学生一看就懂,而且容易记教学有助于突破教学难点,讲清重点,加深理解,增强记忆,提高教学效率。
3以科研促进教学,彰显课程特色
食品生物技术不仅涉及到基因和分子等方面的内容,也涉及到转基因食品与食品加工等应用方面的内容,因此将老师本人以及本校的科研融入到教学中,是提高学生素质教育的重要途径之一[4]。如将本人所从事研究的食品安全检测技术纳入到生物技术在转基因食品安全与检测的应用中,让学生进一步的了解基因扩增与检测的原理。
并且在教学过程中将科研课题研究与学生的教学实践相结合,开展大学生创新实践活动。这种以科研促教学,不仅能使学生接触到本学科的前沿,而且能提高大家的学习兴趣,并引领学生参与教师的科研项目之中,使学生参加课外科研活动形成风气,为进一步提高学生毕业论文质量也起到积极的推动作用。
实践证明,科学史料的讲解能激发学生的学习兴趣,培养学生正确的科学方法与科学态度;多媒体教学具有形象性、多样性、新颖性、趣味性、直观性、丰富性等特点,它能使学生真正成为学习的主体,变被动学习为主动学习;科学研究能使学生接触到本学科的前沿,提高学习兴趣,彰显生物技术的特点。
参考文献:
[1]李红梅,徐斐.《食品生物技术》课程优化研究[J].广西轻工业,2009,122(1):170.
[2]陈珊.《食品生物技术》课程多媒体教学再思考[J].中国校外教育.2007,2:130.
关键词:生物技术;食品检测;应用
中图分类号:TS207.3 文献标识码:A
1.FTA-PCR的技术
FTAR 卡属于特制的棉纤维卡片, 主要通过螯合剂与强力的变性剂共同浸泡,其纤维基质中包含化学物质,一旦FTAR捕捉细胞,石炭酸、EDTA以及SDS会自动地把细胞裂解,而聚丙烯酰胺会结合核酸,确保样品中的DNA具有稳定性,同时确保核酸不会受到紫外线、核酸以及氧化剂破坏,还有利于其他微生物以及细菌生长。该种方式不仅可以直接提取DNA,而且所提取的DNA能够于室温下保存,给PCR检测创造了条件。在食品检测中,采用FTA-PCR方法,有着明显优势。Robert使用FTA卡来提取流感病毒RNA,联合PCR的技术检测流感病毒。李伟昊使用FTA卡与PCR方式相结合,提取以及检测鲜肉中的沙门氏菌,从鸡肉、猪肉、羊肉与牛肉匀浆液中实际检出限大约70CFU/mL,能够在六小时以内结束肉中的沙门氏菌检测,现阶段主要使用先增菌PCR的检测方法可以节省时间12~24小时,和GB/T 4789.4-2003的方式比起来,用这种方式检测,所用时间与检出率效果都比较好[1]。
2.环介导的等温扩增术(LAMP)
环介导的等温扩增术属于恒温核酸的扩增方式,主要是针对基因四种特异的引物以及六个区域的设计,在常规水浴的条件下,即在65℃条件下一个小时,就能够结束核酸扩增反应;和普通PCR比起来,无需紫外观察、模板热变性以及温度循环等过程。完成扩增以后,可以按照管内的沉淀情况对结果进行评估。由于这种技术操作比较便利以及灵敏度比较高,所以广泛应用于食品检测中。闻伟刚[2]使用RT-LAMP技术构建了具有特异、快速以及灵敏特征的菜豆荚中斑驳病毒检验方式,用这种方式检测的灵敏度比病毒的稀释液高出3~10倍,与常规RT-PCR 检测方式相比,灵敏度提高1000多倍。徐芊采用LAMP技术检测水产品副溶血弧菌,只需一个小时就可以结束检测,并且检测限高达89CFU/g,与常规PCR的检测方式相比,缩短将近1/2的时间。易海华研发出志贺菌LAMP检测方式,在一个小时以内可以结束检测,每微升检测限高达200拷贝。LAMP 是恒温扩增的反应之一,可以缩短普通PCR的反应升降温耗具体时间,并且能够通过肉眼看到检测结果,通常在0.5~1小时内结束反应过程,所以在食品检测中有着明显优势。然而由于LAMP的方式对实验技术者与实验环境方面有着较高要求,未达到相关要求时容易出现假阳性问题,还需要深入研究,不断地对这种检测技术进行完善。
3.核酸探针技术
核酸探针能够促进单链核酸的配对,然后构成双链,通过标记物对信号进行释放,进而实现检测的目的。在核酸样品的基因序列检测中用核酸探针检测,由于病原体具备特异性核酸序列的片段,通过标记技术与分离手段,可以把特定片段研制为核酸探针,并用在病原体的检测以及疾病诊断中。在病原微生物中应用核酸探针,可以鉴别高相似度基因的寄生虫与毒株。Malic通过核酸探针的原味杂交方式,检测与检定球状、铜绿假单细胞、金黄色葡萄球菌与链球细菌属,经检测得知铜绿假单胞菌侵染比较明显,可以用于多项指标检测。Almeida使用核酸探针原位杂交方式检测奶粉中阪崎肠杆菌,该方式特异性高达百分之百,即便存在其他混合菌类,检出限仍达到1CFU/10g。Almeida应用同种方式拓展样品检测的范围,检测了粪便、血液与供应水中沙门氏菌,其检出限达到1 CFU/10g(mL),实际检测时间在20小时以内,与常规PCR检测方式相比,其灵敏度大大提高。曲海娜使用核酸探针方式检测动物毛皮中耐β-内酰胺病原菌,其检出限为529pgDNA,与传统的药敏实验相比采用这种检测方式可以降低检测成本,将检测周期缩短,提高食品检测效果。邹金峰研发出鸭圆环病毒核酸探针技术,同时用于检测中,最低检出量约5pgDNA,和常规PCR技术比起来,采用这种方式可以规避假阴性、假阳性发生的可能[3]。
4.基质分子的印迹技术
基质分子的印迹技术主要是应用分子印记的方式,把包含分子大小、形状识别空洞膜印记到载体或是基质上,也就是把分子与载体印记到聚合物单体上。如2-乙烯基以及甲基的丙烯酸等,建立检测靶与分子之间的链接链,使用电聚合、自组装以及分子聚合和模板分子构成相应的配合物,然后添加交联剂。例如,添加多元醇与有机二元酸交联剂,然后在载体上构成膜,再把模板的分子包裹于膜中,然后将膜内的模板分子清除,将模板分子特异性的印记留下。因为所形成印记构造和模板分子之间互补,也就是只有印记和需检测、分离分子形状匹配时,这种分子才可以占据印迹的空洞。而且因为印迹三维结构中的一维属于传导载体,所以可以把该分子识别的过程快速、直接转变为可识别信号。而开始基质分子的印记技术主要用于医学临床检验如肌红蛋白检测中,目前逐渐应用于抗生素的检测中。Wang研制出分子的印迹技术胶质晶体类模版,能够对蜂蜜与牛奶样品中的金霉素、四环素、土霉素残留进行检测,其检出限为0.04~0.24μmol/L。Shi把甲矾霉素作为模板,构建了层析法分子印迹的固相萃取方式,可以对河蟹中的残留氟苯尼考胺、氯霉素、氟苯尼考与甲矾霉素进行检测,其检出限分别为0.03μg/kg、0.02μg/kg,0.10μg/kg、0.09μg/kg,在一天以内能够结束全部检测。分子的印迹技术的检测限和色谱技术比较相似,但是其检测的成本比色谱技术低,用该技术检测产品时,既可以用在食品检测中,还可以用在食品现场的自检中,检测范围主要包含杀虫剂、真菌毒素以及细菌检测等。
5.免疫层析技术
免疫层析技术是当前兴起的诊断与鉴别技术,原理是某抗原特异性的抗体容易被荧光微粒、金粒子标记,容易吸附于固相载体点样的区域,并且同一种抗原的另一种特异性抗体会固定于固相载体另一端,一旦液体样品浸入点样的区域以后,已标记样品以及特异性的抗体容易在毛细血管的作用下沿固相的载体超前移动;如果样品之中存在待检的抗原,待检的抗原就会和已标记特异性的抗体结合,构成相应的复合物,复合物移至特异性的抗体区域时,抗原部分容易破坏此处特异性的抗体。
6.生物的传感器
生物的传感器主要是通过固定化生物活性的物质,例如生物膜、酶、DNA、蛋白质与微生物等,作为理化换能器以及敏感原件。换能器主要包括压电晶体、氧电极、场效应管以及光敏管,同时还可以构成分析检测的装置,而待测的物质经过扩散作用以后,会进入分子中,对元件进行识别,在识别的作用下,和分子识别的元件进行结合,从而产生生物、化学反应。
总而言之,生物技术具有高效、经济科学的特点,在检测食品的过程中,应用生物检测技术,能够提升检测的精度以及提高检测的速度,是现阶段食品检测领域的新型技术,因此,食品检测领域需要全面了解生物检测技术,尽可能从食品的检测细节与工作着手,在食品检测中应用各种先进检测技术,以确保食品检测的安全性。
参考文献:
[1]姜思远,郭明英,吴艳玲.生物技术在食品生产加工与检测中的应用[J].内蒙古石油化工,2014,21(22).
关键词:分子生物学;食品;微生物
1分子生物学的概念阐述
分子生物学作为一种基础性学科,将分子作为一种物质来研究生命的相关现象,比如构成细胞的物质,能够发生何种物理和化学变化。在进行探究的过程中,这种学科代表了人们由探究生命的出现和进化,可以得到生命所表达的重要意义。
2分子生物学在食品微生物检测中的应用意义
分子生物学的各项研究成果已经渗透进了人们的实际生活中,而且起到了促进社会发展,和为全世界解决实际问题的作用。比如将酶催化产生的反应和原因运用到各类化学工业活动中,人工进行酶的模拟并生成新的催化剂,不仅能针对性地解决问题,还可以在化学工业领域领导新的革命。除了在化学方面有所益处,对食品安全方面也有巨大意义,它能够更新微生物检测技术,提升了食品安全,保障了食品加工过程中产品的质量和人的健康。
3基于分子生物学方法的食品微生物检测技术研究
3.1以电泳为主导技术的DNA图谱技术
由于排列顺序不同的DN段会在变性剂浓度不同的情况下发生改变,利用不一样的解链行为,使排列顺序不同的DN段会停留在不同位置的凝胶上这一特性,提出了DGGE技术来检测核酸序列,在被变性剂染色成功后,会在凝胶的各个位置上出现条带状物体。这种技术已经被越来越多相关企业运用,进行食品微生物的抽离或测定,检测微生物的数量等。J.Theunissen和T.J.Britz等人2004年在南非对含益生菌对食物进行了DGGE技术检测[6];MilicaNikolic等人则在南非自制的山羊奶干酪中进行了PCR-DGGE检测。在DGGE之后出现的NA指纹图谱技术,也叫做温度梯度凝胶电泳,不同于DGGE的凝胶中使用尿素和甲酰胺浓度梯度的方法,温度梯度凝胶电泳使用了温度梯度和在引物的5′端增加3050bpGC片段的新技术。这种新的方式可以有效地统计出某一区块内,微生物的数量和品种,还可以检测出其他未知的肠道细菌,虽然Zoetendal等人已将这项TGGE技术运用在了人粪样微生物的探究分析中,但是针对食品的运用还很少。
4随机扩增多态DNA技术(RAPD)
通过将随机的引物进行PCR反应,并加重靶细胞DNA的比例进行分析,这一方法被称为RAPD分析,它能够让研究人员了解DN段的大小和数量,再根据DNA在不同基因组中的差异做出判断。这种方式能够将全部DNA基因定位成目标对象,可以辨识极小的差别,非常适合运用在研究成果少,特点不明显的或是DNA序列不凸显的真菌和乳酸菌的研究中。G.Spano等人利用RAPD-PCR技术发现了隐藏在红葡萄酒中的植物乳杆菌,Walczak等人利用RAPD分析法得出了非生产用酵母菌株与标准清酒假丝酵母菌株具有相近的遗传特质。此外,针对葡萄球菌、大肠埃希氏、沙门氏菌和志贺氏菌等研究,都采用了这种技术方法。
5基因探针检测方法
1968年,华盛顿卡内基学院的Britten等人研究提出了核酸分子杂交技术,也叫做基因探针技术,这种技术的提出为分子生物学的DNA分析方法奠定了基础,也成为了全球范围内被使用最多的分子生物学技术。基因探针是一种具有特定标记的基因碎片,具有检测功能的原理是采用了碱基的配对,通过退火让两条互补的核酸单链成为双链。这种检测技术可以用来检测食品微生物,具有方便快捷,直接有效的特点,使食物免遭致病性微生物的损害。病原体其本身具有特殊的核酸碎片,利用已经做好分离和标志的核酸探针,将与需要检测的样品结合过的标记物进行监测,如果检测的样品中本身就有确定的病原体,那么探针和核酸序列就会有所结合。这种基因探针检测技术的优势在于,能够非常灵敏地检测出不同,而且还具备了组织化学染色的特点,即可被见的特性和可定位的特点,所以能够检测出食品中的致病性细菌。就现在来说,世界各地都提出了各种能够检测食品微生物的基因探针,比如说Moseley等人提出的生物素标记的沙门菌基因探针,以及Kerdahi等人提出的能够测试出单核细胞增生的李斯特菌的,来自非放射性DNA探针,还有陈倩等人能够检测出ESIEC大肠杆菌的,根据HPI毒力岛基因生成的rp-z探针。另外还有已转变为特殊商品的基因探针试剂盒。美国的GENETRAK公司采用特殊的基因探针对沙门菌、李斯特菌和大肠杆菌的rRNA进行检验[6],最后得出了脱氧核糖核酸杂交筛选比色法。主要检验方式分为以下几步:
(1)需要一种与细菌rRNA相反的基因探针和一份完成增菌培养的样品,细菌溶解之后与带有荧光素标记的探针互相杂交。此时样品中存在靶细菌rRNA,则带有荧光素和多聚脱氧腺嘌呤核苷酸(polydA)的探针互相杂交将成立。
(2)将包被多聚脱氧胸腺嘧啶核苷酸(polydT)的固相载体测杆与杂交溶液反应,如果polydA和polydT间的碱基出现配对,那么杂交核酸分子就被固体载体获得,并将这种分子培养在辣根过氧化酶-抗荧光素接合剂中,使探针上的荧光素与结合剂溶合。
(3)固体载体首先放置在酶底物-色原溶液,再由辣根过氧化酶与底物反应,最后用酸终止,在450nm处计量吸光度的多少,就能确定样品中是否存在靶细菌。
6基因芯片
上世纪90年代中期出现的基因芯片技术,也就是DNA微阵列(DNAmicroarray),使用微加工技术构建出能将人工产生的基因片段,紧密结合的、排列有序的出现在硅片等载体上。再根据被荧光检测系统扫描过的,和标记样品杂交后的芯片,利用计算机进行分析检测,得出定性、定量的结果。由于基因芯片技术能够高度地自动处理大量信息,所以能够快捷准确地检测食品安全。运用基因芯片技术进行病原体检测的有:Berger等人进行的12株嗜酸乳杆菌检测;Wang等人进行能够具有超强特异性和灵敏度的肺炎链球菌检测;高兴等人对痢疾志贺菌、鼠伤寒沙门菌、金黄色葡萄球菌、霍乱弧菌、肉毒梭菌、肺炎链球菌、布氏杆菌、嗜肺军团菌等16种病原细菌进行检测。但就目前的技术来说,基因芯片的应用还不够完善,首先,基因芯片所需的设备价格不低,制作成本很高,普通实验室没有足够的经济能力可以负担。其次,基因芯片的特异性还不够明显,假阳性和假阴性会对实验结果的精准程度产生影响。最后,基因芯片技术在进行过程中,各项数据和参数还没有形成统一的标准,对可重复性会产生影响。只有不断完善自身解决上述问题,基因芯片技术才能被更广泛地运用在全世界的各个领域。伴随着全球食品贸易的发展,检测食品病原菌也越来越重要,只有更方便快捷地完成食品安全检测,将分子生物学的检测方法运用于日常生活,才能更好地发挥这项学科的魅力,研究出真正实用的食品病原微生物快速检测方法。
参考文献
[5]陈倩,程伯琨.基因探针检测食品中具有HPI毒力岛的ESIEC大肠杆菌[J].食品科学,2000,21(7):35.
【关键词】《食品生物技术导论》课程;教材;多媒体;实践教学
生物技术已成为当今高科技领域发展最具生命力、最引人注目的前沿学科之一。当前以及未来数十年,利用现代生物技术对食品生产进行技术改造升级,生产出新型的食品添加剂、保健食品甚至是全新的食品原料,将成为食品产业克服产品成本逐年增加、增强核心竞争力和转变经济增长方式的必由之路。因此,要培养二十一世纪新型食品专业人才,学习和掌握生物技术的基本原理和技术是非常有必要的。我校于2009年对生命科学学院食品科学与工程系开设了《食品生物技术导论》这门课程,立足于培养出不仅能够将食品科学与工程的理论和技术应用于食品生产、食品安全与检测,也能够结合现代生物技术的理论和技术,尤其是分子生物学的理论和技术应用于实际的学习和工作中的名副其实的“复合型”人才。本人根据近几年《食品生物技术导论》教学经验,提出《食品生物技术导论》理论教学和教材建设综合优化方案,从多媒体、教材以及实践教学的角度优化《食品生物技术导论》教学。
一、教材编写更贴近食品科学与工程专业学生的知识水平
目前我国高校绝大多数的食品科学与工程专业都开设了《食品生物技术导论》这门课程,也陆续有一些《食品生物技术导论》教材的出版。但是作为一门比较新的课程,教材内容上有许多需要改进的地方。目前的《食品生物技术导论》教材内容大多都是从以往的《生物技术》该门课程的教材照搬而来,只是额外加入了一些生物技术在食品工业中具体应用的实例,并没有从头到尾的针对食品行业来介绍生物技术的各种原理和技术。同时,食品科学与工程专业的学生在学习《食品生物技术导论》课程前,仅仅有必修的《生物化学》课程作为基础,最重要的基础课《分子生物学》仅为选修课。因此食品科学与工程专业的学生在学习《食品生物技术导论》这门课程,尤其是课程中的基因工程部分内容的时候会显得很吃力。
因此,对《食品生物技术导论》课程教材进行整理和修改显得尤为必要。例如,现在已出版的《食品生物技术导论》教材中都分别设有“酶工程及其在食品工业中的应用”和“发酵工程在食品工业中的应用”这两个章节,这两章内容与本专业的《酶工程》、《发酵工程》以及《发酵食品工艺学》三门内容基本重复,可以考虑删掉。针对食品科学与工程专业学生分子生物学基础薄弱出发,在基因工程与食品工业章节中,多讲授一些分子生物学的基础知识,以利于学生理解。同时,教材还应在讲授生物技术基本原理和技术的时候,多以食品工业中的具体应用举例,而不是在章节的末尾集中举例,这样能够更利于加深学生的理解。
二、多媒体教学作为辅助,让枯燥的课程鲜活起来
《食品生物技术导论》大部分属于理论讲解,如果采用传统的板书方式教学,学生对于课程中复杂的原理、绕口的概念和抽象的方法难免觉得枯燥乏味。在教学课程中采用计算机多媒体教学,让学生以更直观、生动的方式了解食品生物技术的各项内容。利用计算机辅助教学(CAI,Computer Aided Instruction),在教学课件中添加生动的图片、动画、视频,把传统教学手段下很难表达的教学内容、知识重点、难点直观的表达出来,从而使学习内容变得容易理解和掌握。
例如,在第二章基因工程的内容,通过多媒体课件以动画的形式轻松的理解转录、翻译、PCR等原理,让学生快速的理解并掌握。此外,定期给学生播放最近与视频生物技术有关的国际论坛视频(如TED),了解最新最尖端的生物技术、开阔学生们的眼界、激发学生的学习兴趣。但如果单纯采用多媒体教学又容易产生学生过于依赖多媒体课件从而不积极思考和记录课堂笔记,教师和学生之间互动减少以及课件放映速度快内容多学生来不及思考等问题。因此在《食品生物技术导论》中将多媒体教学和传统的板书教学相结合,既能够抓住学生的注意力,也能够以生动的形势促进学生理解课程内容。
三、增加实践教学内容
食品生物技术是一门实践性很强的学科,无论多么晦涩的概念或是多么复杂的原理最终都要以实验实践的形式进行应用。然而目前我校《食品生物技术导论》课程并未开展任何的实验教学内容。因此,作为主讲教师可以通过让学生亲自参与到教师的科学研究试验中,让学生进一步的了解基因工程以及免疫检测技术等等原理。并且在教学过程中将科研课题研究与学生的教学实践相结合,开展我校独具特色的开放实验室、创新实验室等实践活动。同时,可以带领学生参观本院国家级、省级重点实验室以及我校的呼兰校区的博士后工作站,让学生了解与课程相关的超净工作台、PCR扩增仪、电泳仪、凝胶成像仪、流式细胞仪、超低温冰箱等高尖端仪器设备,或到一些食品企业(如哈肉联)、药品企业(如哈药集团)进行实地参观,使学生对食品生物技术这门学科产生更浓厚的兴趣。这种以科研、实践促进教学,不仅能使学生接触到本学科最前沿的内容,而且能提高学生的学习兴趣,并引领学生参与教师的科研项目之中,使学生参加课外科研活动形成风气,为进一步提高学生毕业论文质量也起到积极的推动作用。
参考文献:
[1]陆兆新.现代食品生物技术[M].北京:中国农业出版社,2002.
关键词:食品检验 生物检测技术 应用
随着社会的进步和人们生活水平的提高,食品安全问题越来越受到重视。为保障食品质量和食品的安全性,必须采取有效方法对食品进行检验、检测。生物检测技术作为食品检验的重要方法,具有显著的优点,主要体现在特异性强、灵敏度高、简便快捷等方面。近年来,生物检测技术在食品检验中发挥着越来越重要的作用,具有广阔的发展前景。
1、在食品检验中常见的几种生物检测技术
1.1免疫技术
免疫技术作为生物检测技术之一,具有显著的特点,主要体现在特异性强、灵敏度高、操作简单、再现性较好等方面,具有广阔的应用前景。该技术主要用于分析蛋白质结构,鉴于蛋白质间存在的物理、化学性质基本相同,一般常采用免疫检测法或标记探针法来进行分辨,具体应用手段主要包括放射免疫法、沉淀反应法、免疫电泳法等。
1.2生物酶技术
生物酶技术是一种常见的生物检测方法,具有较强的特异性,能用于分辨结构、性质差别很小的物质,可用于检测食品中残余农药的含量以及微生物污染等。该方法与免疫法联合构成的酶联免疫分析检测技术,已经广泛应用于食品检验中的各个领域,其最大的优点是准确灵敏,尤其适合用于检测蔬菜和水果中的杀菌剂噻菌灵,此外也可用于检测牛奶中的除草剂津玛的,该技术在国外得到了广泛的推广,我国在这方面的起步较晚,但是也取得了一定的进步。
1.3 PCR技术
PCR技术是聚合酶链式反应技术的简称,可以在生物体外快速扩增指定基因或DNA序列,所以又称之为基因体外扩增法。PCR技术起初应用在基因克隆和转基因技术方面,由于具有显著的特点表现在精度和微量方面,其应用范围得到了拓展,逐渐延伸到其他领域。随着对食品中微生物的遗传性质以及致病菌的遗传背景的深入研究得出:食品是否受到污染,关键在于能否对基因序列和遗传背景进行准确检测。PCR技术正是基于这一机理来判断食品是否受到微生物的污染。
近年来,PCR技术广泛的应用于食品中病原菌微生物的检测,在国外采用该方法已成功的检测出牛肉中的大肠杆菌污染;在国内已采用该技术对水产品、肉制品以及奶制品中的小肠耶尔森氏菌进行检测。随着PCR技术的日益发展,对其灵敏性和准确性要求越来越高。在实际应用中,PCR技术也存在一定的不足,只有将PCR技术与其他技术有机结合,才能更好的进行食品检测,以弥补自身的缺陷。相信在不久的将来,PCR技术会具有更为广阔的发展前景。
1.4生物芯片
生物芯片技术是一种食品检验中最适用的高新技术,其工作原理是通过光导原位合成或者微量点样,将大量的生物分子在载体表面进行有序地固化,形成密集的二维分子排列,进而与已标记的待测样品分子进行杂交,然后通过特定的仪器对杂交分子的信号强度进行快速、高效的测定,通过分析确定样品中品靶分子的含量。通过生物芯片技术,人们对食品安全状态有了科学的了解,能够很好的确定食源性疾病的阂值,并且有利于建立用于进出口食品监管方面的预警及反应系统。但就当前来看,该技术的成本较高,再加上其应用性能还达不到要求,严重制约了其在食品检测中的应用。但是鉴于该技术具有较大发展潜力以及商业前景,各国及地区已投入大量的人力和财力相继开展了研究工作,相信,随着生物技术的快速发展,生物芯片技术在食品工业领域的应用会日益广泛。
1.5生物传感器技术
生物传感器是一种新型的生物检测技术,该技术的工作原理是通过选用良好的活性物质,如酶、抗体、抗原、DNA等进行处理作为分子识别元件,当这种分子识别元件与待测物进行特异性结合后,会产生光、热等复合物,经由信号转换器来传播信息并放大输出,进而得到相应的检测结果。生物传感器具有显著的优势,主要体现在灵敏度高、特异性强、使用微量、操作简便、检测速度快等方面,具有广阔的发展前景。
基于生物传感器自身的优势,广泛应用于食品残余农药检测、病原菌检测等多个领域,并取得了不少突破性的进展。但是,生物传感器也存在一些缺陷,表现在稳定性、重现性以及使用寿命的限制,从很大程度上制约了在食品检测领域的发展。不过,随着生物微材料技术的不断发展,生物传感器必定会在食品工业领域得到广泛的采用。
1.6核酸探针技术
核酸探针技术又称基因探针技术或核酸分子杂交技术,对不同的基因链可以进行敏感的鉴别。对来源不同的两条核酸链所含的互补碱基序列,能够通过特异性的结合而成为分子杂交链。根据这一特性,可以将可识别的标记加到已知的DNA或RN段上,形成探针,可以对未知样品中是否具有相同的序列进行检测。目前,核酸探针技术已经在进出口动植物及其产品的检验方面得到广泛应用,多用于常见的致病菌和毒素菌的检验,尤其是产肠毒素性大肠杆菌的检测。
2、生物检测技术在食品检测中的应用领域
生物检测技术基于自身的独特优势,在食品检测领域发挥着越来越重要的作用,接下来就该技术在食品检测中的具体应用进行分析:
2.1有害微生物的检测
有害微生物的检测是生物检测所研究的热点。食品中有害微生物的存在会给人类的健康带来巨大伤害,为此,迫切需要找到快速有效的食品检测方法来控制有害微生物的传播。生物检测技术基于自身显著的优势,在这一方面已取得了可喜的成绩。目前,针对有害微生物的检测,常采用PCR 技术、酶联免疫技术以及生物传感器技术。
2.2食品中残余农药的检测
近年来,由于食品中残余农药而引发的毒性问题日益突出,残余农药的分析方法和技术越来越受到人们的重视。酶技术和生物传感器技术已经应用到残余农药的检测中来。
2.3食品成分和品质的检测
食品成分和品质检测常采用的方法是生物感应器法,这一方法在很早的时候就已经得到采纳。葡萄糖传感器就是最早的生物传感器,其主要作用是对食品中的含糖量进行检测。早在20世纪90年代,国外开发了介体酶传感器,用于测定食品原料中的谷氨酸的含量。在日本,生物传感器广泛的应用于鱼类鲜度的测定。此外,可以将某种气味与蛋白进行结合作为生物敏感材料,进而制成气味生物传感器,专门针对食品中的香味物质进行测定。
2.4转基因食品的测试
随着基因工程的不断发展,转基因食品越来越受到人们的关注。转基因食品对人类健康和生态环境是否存在不利影响,对于这一热点问题,可谓是仁者见仁智者见智。对转基因食品进行准确检测是解决这一问题的有效措施。目前,多采用酸检测法、蛋白质检测法以及酶活性检测法对转基因食品进行检测。
3、结语
生物检测技术基于自身独特的优势,在食品检验领域已取得了可观的成绩,发展前景极为广阔。随着生物技术的快速发展,生物检测方法将会不断的完善和补充。相信,在不久的将来,生物检测技术在食品检验领域中将会得到越来越广泛的应用。
参考文献:
[1]陈运如.食品检验中生物检测技术应用的分析[J].新农村(黑龙江),2011(3).
[2]罗梅兰,叶云,梁超香.生物检测技术在食品检验中的研究[J].食品与机械,2006(2).
【关键词】:食品;微生物;快速检测
1、食品微生物检验环境
进行食品微生物检验必须要确保食品微生物检验环境的无菌,达到无菌条件则须先进行消毒,主要任务是将微生物进行灭活,避免微生物再次生长。我国现在主要使用的消毒技术有紫外线消毒,紫外线消毒主要为:在室温下,220V,30W紫外灯下方垂直位置lm处的253.7nm紫外线辐射强度应≥70μW/cm2。臭氧消毒主要为:封闭无菌室内,无人条件下内作业。
2、免疫学方法
2.1免疫层析技术
免疫层析技术是一种新兴的免疫测定技术,检测原理为在膜的毛细管作用下,被检测对象发生移动,方向朝着另一端,在此过程中,抗原和抗体会结合、固化、分离,最后根据颜色变化检测食品。目前较为受欢迎的为胶体金免疫层技术,并且已广泛运用在食品产业中。该技术具有操作简单、无污染等优点,,采用免疫层析技术检测布氏杆菌、沙门氏菌等细菌能够获得良好的效果。
2.2免疫磁珠技术
抗对抗免疫磁珠分离法将为磁珠微球技术和免疫化学技术两种技术有机结合,该技术比免疫层次技术更加的快速、高效。
2.3酶联免疫吸附技术
该技术主要是将放射免疫技术和荧光技术有效结合,采用该技术检测时,通过充分利用抗原抗体的特异性,将免疫酶染色,进而得出相应的结果,实现食品中微生物的检测。
2.4免疫荧光技术
免疫荧光技术荧光标记活性抗原体,在显微镜下可看到明显的荧光,进而检测食品微生物。免疫荧光法主要用于检测沙门氏菌,具有用时短、操作简单等优点。
3、细菌计数法
3.1流式法
流式法主要利用激光技术实现细胞浓度的识别。流式法主要有以下几个步骤:(1)采用激光技术照射样品;(2)密切观察样品是否存在反射;(3)分析样品,包括细胞大小与散射光间的关系、细胞膜抗原强度和激光亮度间关系;(4)得出最终的结论,并详细记录结果。采用流式法,不仅可以观测到微生物的形状,同时还可以明确微生物数量。该技术主要应用于检测牛奶中的菌落数。在检测过程中,检测结果一定程度上会受到蛋白质的影响,采用流式法可有效解决这一问题,可在短时间内快速检测出牛奶中的细菌及活性酶,近年来该技术逐渐成熟,希望该技术能得到推广。
3.2固定式计数法
固定计数法,又称为SPC计数法,通常采用该方法检测单个微生物或革兰氏阴性菌,该方法的特点是比较细腻。
4、传感器检测法
4.1基因传感器法
基因传感器法主要是指将一个已知核苷酸序列的半单链DNA分子固定在传感器上,并使其与另外一条互补的目标DNA杂交,进而组成一条双链DNA,并通过换能器反映传达出的物理信号。基因传感器法优点在于操作简单、灵敏度高。目前我国基因传感器有很多种,主要包括两种类型的基因传感器,一种为电极电化学式DNA传感器,另一种为石英晶体振荡器。
4.2生物传感器
采用生物传感器检测,被测分子与生物接收器上的敏感材料接触,并产生一系列的化学反应,之后会传达出一系列信号,如颜色、离子强度等。该检测方法具有较高的灵敏度。检测食品中少量的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和沙门氏菌等,可以采用酶免疫电流型生物传感器,能够获得良好的检测效果。代谢法
4.3阻抗法
采用阻抗法检测,首先需要花费一定的时间培养相关微生物,使原来的惰性底物成为活性底物,此时培养基的阻抗性会有所降低,电导性会有所上升。之后操作人员应观察阻抗的变化情况,并分析检测微生物。该方法优点在于检测效率高。
4.4放射法
放射法是一项全新的检测方法,它将物理原理和化学方法充分结合,在检测过程中,首先完成细菌培养,并进行标记,之后发生化学反应,生成一氧化碳,通过分析一氧化碳,得出结论。该方法的优点在于准确度高、应用范围广。
4.5干片法
干片法是⒁恍┪藓Φ母叻肿硬牧戏湃胧称分校监测食品中的微生物,该方法主要以微生物即高分子学为基础,是一种综合性检测方法。由于该方法非常简单、易操作,且携带方便、成本低,该方法是食品微生物检测一种常见的方法。
5、快速检测方法的不足
通过以上对不同检测技术的分析可知,不同的快速检测技术有其独特的优势和最佳的使用范围,很多的快速检测技术具有食品专一性,对于一个特定的食品检测性能最佳。但与此同时,许多检测手段又在某些方面存在一定的局限性。比如,PCR及其衍生技术所需的仪器设备价格非常昂贵,非一般实验室能承受,所以限制了其在我国食品检测领域的大面积推广及应用;基因芯片技术不仅仪器设备成本高,而且操作过程对实验人员的要求也比较高;很多检测手段不能同时做到“定性”和“定量”分析;免疫学方法虽然速度较快、灵敏度也较高,但容易呈现假阳性、假阴性。所以,现在有关食品微生物快速检测亟待解决的问题主要是降低成本,提高自动化水平,降低对操作人员的要求与束缚,同时,最主要的问题是要提高检测设备的灵敏度,增强对微生物的识别特异性,增强设备的通用性等。
结论:
随着生活水平的不断提高,人们对食品质量安全提出了更高的要求,同时食品安全关系到人们的身体健康,对社会的和谐发展具有重要作用,所以必须加强对食品微生物的检测,避免食品中的微生物对人们的身体健康产生威胁。检测人员应根据具体的情况,选择正确的检测方法,能准确、快速检测出食品中有害物质,提高食品微生物检测水平,保证人们的生命安全。
【参考文献】:
[1]刘雪.食品微生物检测技术应用现状及展望[J].生物技术世界,2016,01:236-237.
[2]向文瑾,徐瑗聪,许文涛.水及水产品中微生物快速检测技术研究进展[J].中国渔业质量与标准,2016,01:45-52.