食品检测中PCR技术的应用研究

◎ 郑 昆，杨 红（．吉林化工学院 工程学院，吉林 吉林 30；．吉林通用航空职业技术学院，吉林 吉林 3000）

PCR技术的全称为聚合酶链式反应技术，能够迅速扩增指定基因的DNA序列，最早应用于基因克隆、转基因检测等领域。由于PCR技术的精准性较强，逐步被应用到其他的领域。随着科学技术的发展，人们日趋了解了食物中微生物的遗传性质，因此也开始在食品检测领域内应用PCR技术。其中，食品中致病菌检测、成分类别鉴定、转基因食品检测等是PCR技术的主要应用方向。

1 PCR技术的应用原理及关键环节

1.1 应用原理

在基因工程领域，PCR技术是非常关键的一项技术，目前在食品检测中得到了十分广泛的应用。本技术主要依托PCR体系增温处理需检测的食物，在增温过程中，改变食物中微生物的核酸序列。一般来讲，在94 ℃的初始温度条件下即可裂解微生物的DNA，随后分别进行降温与增温处理，产生新的DNA片段。通过对获得产物的特异性DNA片段进行检查，即可完成食物检测任务。

通常情况下，可从这些方面划分PCR技术的应用流程。①通过对离心法、过滤法等进行运用，有效纯化、提取食品中的DNA。②基于PCR技术的支持，扩增处理DNA。③深入分析扩增到的产物，分析步骤包括变性、退火与延伸。变性阶段主要是拆分食品DNA的双螺旋结构，退火阶段主要是配对结合引物与模板DNA单链的互补序列，而延伸阶段则可促使新的特征性成分DNA得到形成[1]。

1.2 关键环节

1.2.1 引物设计

PCR的扩增特异性会在很大程度上受到引物设计的影响，在食品致病菌、非致病菌检测过程中，试验对样本的扩增特异性提出了较高的要求，若扩增特异性不足，那么PCR检测结果的精确性将难以保证。因此，在应用PCR技术的过程中，要充分重视引物设计环节。其中，引物设计质量受食品遗传背景的影响较大，工作人员需深入分析检测对象的遗传背景。通常情况下，经验丰富的检测人员能够深入掌握常见食品的遗传背景，部分食品较为特殊，则要对其检测背景进行特意分析与了解[2]。

1.2.2 模板制备

PCR技术的应用结果会受到模板制备质量的影响，在制备过程中，工作人员要清除掉样本中的PCR抑制分子，移除掉DNA蛋白与有机溶剂，以便促使样本检测质量得到提高。

2 食品检测中PCR技术的主要应用

2.1 食品致病菌检测中的应用

在食品检测体系中，非常关键的项目为致病菌检测。传统检测技术的实施环节众多，如富集培养、分离培养等，需花费较长的检测时间，一般要在5 d以上，这样食品检测的时效性将会大打折扣。而通过应用PCR技术，则可在很大程度上提高检测效率。PCR技术只有较少的检测环节，检测时间可以压缩在1 d以内。在具体实施中，先利用电泳法对0.1 mg DNA中拷贝模板程序数量进行检测，之后借助于PCR技术检测扩增细菌中的残留DNA片段。在这一检测过程中，致病菌培养环节得到省略，检测程序较为简单。检测流程如下。①通过对离心沉淀、滤膜过滤等技术进行综合利用，深入分析食品样本中的细菌细胞。②实施细胞裂变，以便对细胞中的DNA进行获取。③借助于特异性核酸探针、电泳法等检测DNA序列，将细菌种类、数量等确定出来[3]。

最早PCR技术应用于沙门氏菌检测中，目前检测技术日趋成熟，沙门氏菌的检测需求可以得到充分满足。且在实践发展中形成了很多新的检测方法，如多重PCR检测技术等。同时，在很大程度上拓展了PCR技术的应用范围，通过结合使用基因探针、PCR技术等，可高效检测金黄色葡萄球菌等致病菌，得到准确、可靠的检测结果。

2.2 食品非致病菌检测中的应用

PCR技术能够检测食品中的非致病菌，目前主要应用于食品中乳酸菌检测领域。乳酸菌的种类较多，分布较广，生物化学价值较高。结合研究得知，大部分乳酸菌有益于人体健康，但也存在着许多有害乳酸菌。乳酸菌的环境抵抗力较强，甚至能够长期生存于真空环境中。因此，有益乳酸菌一般作为添加剂、防腐材料等应用于食品生产中，使食物的腐败率得到有效降低，食物的保质期得以延长。在食品乳酸菌检测中应用PCR技术时，要对乳酸菌的产生规律进行准确把握，获取乳酸菌的菌落信息后，借助于引物设计对乳酸菌的发酵过程进行检查，从而了解乳酸菌类型以及保质期内的腐败度等[4]。此外，在生物实验室中也可借助于PCR技术检测乳酸菌含量，如检测酸奶食品等。结合实践得知，PCR技术能够对食品中的乳酸菌含量进行较为准确的测定。

2.3 转基因食品检测中的应用

现阶段，食品工程中开始广泛应用基因工程技术，市场中出现了较多种类的转基因食品，如大豆、玉米等。为促使转基因食品的质量安全得到保证，消除社会公众的误解，需要对转基因食品中的成分进行定性与定量分析。而PCR技术的检测操作难度较小，整体检测效率较高，已被广泛应用于转基因食品检测当中。

2.4 食品有效成分检测中的应用

社会公众日趋关注食品质量问题，在食品选购时往往要认真观察食品的营养成分表。但人们难以利用肉眼检测出食品真实的营养成分状况，因此部分企业对营养成分进行虚假标注。针对这种情况，可借助于PCR技术准确检测、鉴别食品中的营养成分及含量，促使消费者的知情权得到保证。此外，利用PCR技术也能够有效检测肉类及其制品的动物成分，对可能含有的其他动物性成分进行准确识别，进而提高各类食品的质量安全水平。

3 PCR技术应用时的注意事项

为将PCR技术的检测优势充分发挥出来，提高食品检测效率和准确性，需严格管控检测过程，明确关键事项。

3.1 有效制备PCR模板

没有科学制备PCR模板，那么食品安全检验结果的准确性将得不到保证。主要原因是有数万种PCR抑制因子存在于食品与生活环境中，如果没有将PCR模板中的抑制因子清除掉，那么DNA提取过程将会受到影响，且无法全面去除掉蛋白质有机溶剂，难以完整提取DNA，无法反映检测对象的致病菌、非致病菌的真实状况，导致检测结果的准确性、可靠性得不到保证。

3.2 充分重视检测污染问题

样本采集是食品检测的重要环节，一旦有污染问题出现于样本采集、运输过程中，即便应用先进的PCR技术，也难以对食物的真实质量安全状况进行反映。同时，在PCR技术检测过程当中，也可能会污染样本或模板。因此，需要工作人员将无菌控制要求贯彻于检测操作全过程中，对枪头进行及时更换，避免出现交叉污染、样品污染等问题，促使食品检测结果的客观性、准确性等得到保证。

3.3 保证检测对象的生物活性

如果检测对象的生物活性难以得到保持，将会在很大程度上影响到检测结果的准确性。在检测核酸物质食品时，保持食品的生物活性才可以对DNA信息进行有效提取，进而促进PCR扩增的顺利实现[5]。

4 食品检测中PCR的改进技术

4.1 实时定量PCR技术

实时定量PCR技术是在PCR反应系统中加入荧光基团，利用荧光信号实时检测PCR的过程。由于模板的Ct值与模板的起始拷贝数之间存在一定的线性关系，因此可进行定量分析。此技术于完全闭管条件下开展，且PCR后的处理工序得到省略，可避免交叉传染问题的出现。同时，检测周期得到了显著缩短，操作难度较小，能够获取到准确、特异的检测结果。目前，在食品病原微生物检测、掺加量检测等领域应用较多。

4.2 多重PCR技术

多重PCR技术是将多对引物加入到反应系统中，以此来实现多目标DNA片段扩增目的。各个目标片段具有差异化的大小，通过多重扩增，可直接分析凝胶成像。和常规PCR检测技术相比，本种技术能够同时扩增多目标DNA片段，可促使模板DNA、检测时间、检测成本等得到有效节约。

4.3 PCR-DGGE技术

PCR-DGGE技术有机结合了PCR技术与变形梯度凝胶电泳技术，能够分离长度相同的不同碱基的DNA片段。PCR-DGGE技术具有较强的特异性和敏感性，可有效分辨碱基。依托成像体系分析经过染色后的凝胶，能够将样品的繁琐性给反映出来。而借助于条带数量，可反映样品中不同微生物的组成，依据条带亮度能够对微生物数量进行掌握。

5 结语

综上所述，传统食品检测技术具有较为繁琐的操作步骤，需花费大量的时间和精力，且不具备良好的灵敏度。而PCR技术则能够有效简化食品安全检测流程，增强检测结果的准确性与可靠性。因此，PCR技术在食品检测中应用十分广泛，促进了食品检测业的快速发展。为切实凸显PCR检测技术的优势，工作人员要严格依据相应的流程和规范开展食品检测工作，严格控制各个检测环节。