食品检测的若干措施和趋势及技术
来源： 浏览量：668 更新日期：2010年1月12日
本期内容导读
加强对食品检测的工作，意义重大。其可以增强人民体质，降低医疗费用，并还可以提高农副产品的质量，促进出口。随着科技的发展，国外把生化、免疫、聚合酶链式反应等技术广泛应用于食品检测。“食品检测的若干措施和趋势及技术”文稿介绍了食品检测的若干措施和趋势及技术的部分内容。
国际上为了解决生物学和医学问题，人们大力发展功能基因研究的策略和技术。“功能基因组研究的策略和技术方向”文稿介绍了相应的部分内容。
“后基因组时代基本生物学问题规模化研究”文稿对后基因组时代基本生物学问题规模化研究进行了介绍。
食品检测的若干措施和趋势及技术
2000年5月，第53届世界卫生大会首次通过的加强食品安全的决议，将食品安全列入世界卫生组织的工作重点和最优先解决的领域，并强化了相应的检测措施。第53届世界卫生大会首次将食品安全列入全球公共卫生的重点领域，并于2002年提出全球食品安全战略计划。主要措施是：加强食源性疾病监测体系；改进危险性评价方法；创建评价新技术产品安全性的方法；提高世界卫生组织法典中的科学和公共卫生作用；加强危险性交流和宣传；增进国家、国际协作；在发展中国家加强职能部门的建设。这些措施对我国加强食品安全控制和研究具有重要的指导意义。加强对食品检测的工作，意义重大。其可以增强人民体质，降低医疗费用，并还可以提高农副产品的质量，促进出口。
欧美等发达国家在食品检测方面起步较早，在20世纪50年代就开始了食品检测工作。这些国家不仅制定了较为完善的食品原料、加工品的检测体系和标准，而且对食品的生产环境以及食品生产对环境的影响都制定了相应的检测法律、法规。
发达国家在食品安全卫生控制方面呈现两个明显的趋势，一是安全卫生指标限量值逐步降低，并出现了某些污染物的超痕量指标；二是检测技术日益趋向于高技术化、系列化、速测化、便携化。
对食品中有毒有害物质发检测是保障食品安全的必要前提。随着科技的发展，近年来生物技术领域成为最具活力的研究领域之一。国外把生化、免疫、聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)等技术广泛应用于食品检测。
一、生化方法
生化检测方法是较早使用的一种食品检测方法，种类繁多，概括而言可分为pH值测定法、酶活性测定法、化学物质比色法几类。
生化检测方法主要原理：食品如发生变质或被某种毒害物质污染，则该食品的pH值会发生变化或该物质的含量升高，通过特定的颜色反应可反应出这种变化，变化的程度通常与物质的含量成正比，从而达到检测的目的。如肉类新鲜度检测：鲜肉pH值与腐烂变质肉的pH值不同，通过测量市售肉类的pH值并与标准品比色可以判定肉类的新鲜程度。此外，还可以通过过氧化物酶或H2S含量测定来判断肉类的新鲜程度。
二、免疫技术
目前，在食品检测中，酶联免疫技术(ELISA)、胶体金等免疫学技术广泛应用于食品检测。ELISA检测的原理是应用抗原-抗体之间的特异结合能力，经酶促反应放大信号，从而达到检测某种物质的目的。ELISA检测的是该物质的空间三维结构，因而检测结果假阳性率低。胶体金检测技术也是采用抗原-抗体之间特异性结合研制出的快速检测方法。
1、重金属残留检测
ELISA检测残留重金属离子可通过两种方法。一是制备金属硫蛋白单克隆抗体。金属硫蛋白是一种与重金属离子具有很强亲和力并富含半胱氨酸的小分子量蛋白质。在受到重金属离子污染的情况下，生物体通过诱导出大量金属硫蛋白与重金属离子结合而掩蔽重金属离子的毒性。在一定条件下，生物体内金属硫蛋白的含量与重金属离子的含量成正比，通过ELISA技术测定生物体内金属硫蛋白的含量可实现对多种重金属离子的超微量检测。二是制备某种重金属离子特异性的单克隆抗体，如抗汞离子单克隆抗体，该抗体可以特异性与多种含汞化合物结合，其与HgCl2解离常数达2.3±0.8×10-9。关于其它金属离子免疫学检测也有报道。
2、农兽药残留检测
ELISA检测农药残留是美国分析化学家组织(AOAC)推荐分析农药残留的首选方法。
3、病原体检测
沙门氏菌等是食品中重要的致病菌，目前，对食品中的沙门氏菌的检测主要采用培养分离的方法，费时费力，大批量检测时尤为困难。自从针对沙门氏菌特异性的单克隆抗体出现以来，降低了不同血清型的沙门氏菌的交叉反应。
除沙门氏菌外，与食品卫生有关的许多病原菌如葡萄球菌、结核杆菌、产气荚膜杆茵、炭疽杆菌、空肠弯曲杆菌、羊布氏杆菌和螺旋体等，已研制出相应的单克隆抗体，有的已用于食品检测。
4、真菌毒素检测
某些真菌代谢产生的小分子量化合物对生物体危害较大，这些物质主要包括：黄曲霉素、伏马毒素、赫曲霉素等。真菌毒素属于半抗原，抗原性弱。检测食品中的真菌毒素常用理化方法或生物学方法。但理化法需要较昂贵的仪器设备，操作复杂。而用真菌毒素单克隆抗体检测真菌毒素敏感性高，特异性强，非常适用于食物样品的检测。黄曲毒毒素AFB2的单克隆抗体与AFB2结合的特异性非常高，在竞争性ELISA法中，可以检出50pg的黄曲霉毒素。该方法已用于食品中的黄曲霉毒素检测。
三、聚合链式反应
PCR技术的特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物，在很短的时间内（2～3小时）PCR技术就能将待扩目的基因扩增放大至几百万倍。
功能基因组研究的策略和技术方向
国际上为了解决生物学和医学问题，人们大力发展功能基因组研究的策略和技术,主要包括：
1、生物芯片
◆ 制作cDNA芯片和寡核苷酸芯片的技术发展较为成熟。其重点是发展生物信息学分析方法，应用这些方法研究基本生物学问题和疾病相关基因。目前已有一些新的算法如聚类分析(Hierarchical clustering)、自组织绘图(Self-organizing maps,SOMs)、主元件分析 (Principal component analysis, PCA)等，已经应用于细胞周期分析和临床研究，并寻找出与疾病如乳腺癌、白血病等诊断、预后相关的基因指标。
◆ 蛋白质芯片和抗体芯片是今后发展的重要方向。可以进行大规模的蛋白质表达谱分析、生化分析、蛋白质相互作用等，一些科学家已经制成初级的蛋白质芯片和抗体芯片并用于酶活性鉴定和蛋白质表达谱分析。
◆ 微流(microfluidics)和芯片实验室(lab-on-a-chip)具有很大潜力。系统设计和制作是技术的关键，有助于生物大分子和细胞器如RNA及蛋白质等的分离、基因表达谱分析、药物筛选等。总之，生物芯片有着很好的发展前景，可以用于生物学研究包括基因功能分析、药靶筛选、分离活性大分子等，也可以用于临床诊断、治疗观察和预后分析等，但有许多问题有待解决，需要生物学、信息学、化学、物理学、材料学等方面专家共同合作研究。
2、蛋白质相互作用的研究策略和技术
该策略和技术是热点。目前，蛋白质鉴定技术已经较为成熟，主要是质谱技术的应用，大大加快了蛋白质的识别。蛋白质起功能作用是通过分子间相互作用而实现的，尤其是蛋白质相互作用。目前，可用的方法包括酵母双杂交、噬菌体展示、免疫沉淀蛋白质复合物等。应用大规模的酵母双杂交技术已成功应用于酵母、线虫等方面研究并绘制蛋白质相互作用图谱；有科学家应用噬菌体展示筛选多肽文库，通过筛选所获得的多肽顺序总结其蛋白质相互作用规律，结合生物信息学分析，绘制功能结构域（domain）相互作用网络。最近值得注意的发展是串联亲和纯化（tadem-affinity purification, TAP）技术应用于蛋白质相互作用研究，TAP技术基于巧妙的带有基因标签的载体设计，应用同源重组插入欲研究基因的3’端，这样随基因正常表达而表达，应用标签蛋白抗体进行免疫沉淀蛋白复合物，然后用质谱鉴定。
3、RNA干扰技术
RNA干扰是可能最具有发展潜力的技术。由于RNA干扰的现象被发现，并可以应用这个现象研究基因功能，且作为功能基因组研究领域中的有力工具。现已引起国际生物学界的高度重视，被评为2001年度十大科学新闻并可能与PCR技术的创立相提并论。RNAi可以作为一种强有力的研究工具，用于功能基因组的研究。目前，RNAi已成功地应用于线虫大规模基因功能研究，果蝇和植物的一些基因研究也获得成功。
4、模式生物
模式生物是功能基因组研究必要工具。国际上自20世纪90年代以来，相继开发了整体动物或小鼠胚胎干细胞水平的随机化学诱变和插入突变技术，这种基于全基因组水平的以表型或基因型分析为主导的大规模基因功能研究策略代表了当今功能基因组学研究的主要发展趋势。现在面临着是如何应用模式生物大规模研究基因功能，人们已经应用化学诱变剂及基因陷阱策略研究基因功能，获得重要进展。目前使用最为广泛的诱变剂是乙基亚硝脲(N-ethyl-N-nitrosourea，ENU)，因为它的致突变频率相对较高，且可在整个基因组中造成广泛的替换突变，ENU引起一个位点发生一次突变的频率是1：200～1000。但突变筛查起来仍然较为困难。为了更有效的发现突变可能产生的表型改变，人们设计了“基因陷阱”的方法。目前这种方法已开始大规模应用。今后可能发展的技术是应用RNA干扰在模式生物进行大规模基因功能研究。
5、生物信息学、计算生物学和虚拟技术
这些技术是认识生物学和疾病本质的锐利武器，它们在后基因组时代用的更多方面是在：
◆ 基因组水平上研究基因的表达与调控。重点是发展新的算法用于非编码区新调控元件的发现；
◆ 蛋白质-配体相互作用。描述基因与蛋白质相互作用网络的数学模型的建立与分析；预测蛋白质－蛋白质相互作用的研究；预测蛋白质三维结构与小分子相互作用模式；
◆ 系统生物学研究。包括基因相互作用和生化代谢途径的网络研究；基于物理和数学模型的生化代谢途径的反应动力学分析；细胞内生命过程的控制机制分析、模拟；基于确定的设计原理和模拟结果的生物体系的修饰和重构等；
◆ 虚拟细胞、器官和人体是生物学未来发展的方向。人们在获得大量基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等相关数据后，必然要用系统科学、信息学的观点，结合复杂系统分析方法，虚拟细胞、器官和人体，为理解生物学和疾病本质奠定基础，进而设计预防和控制疾病的策略和方法。
◆ 筛选药物靶标和药物。应用大量基因组、蛋白质组等数据信息分析结合实验寻找疾病相关基因、特殊结构蛋白、细胞功能相关基因等；应用蛋白质三维结构模型筛选化合药物等。
后基因组时代基本生物学问题规模化研究
国际上基因组的DNA测序取得较大的成就，在当前的后基因组时代，人们更加重视规模化展开基本生物学问题的研究，其中包括：
◆ 基因组表达调控网络。重点以系统生物学观点研究基因调控元件和转录因子相互作用网络对特定基因、基因家族、生物现象如发育分化相关基因等调控作用；
◆ 表观遗传学(epigentics)。如基因组修饰、染色质改变、RNA干扰等如何影响基因组表达调控；
◆ 代谢组(metabolome)、细胞组和生理组研究。在整体和细胞水平研究蛋白质活性对底物作用、细胞功能与蛋白质作用联系和细胞相互作用以及与生理功能的关系。
◆ 蛋白质结构、修饰和功能研究。重点是蛋白质相互作用网络、三维结构解析、蛋白功能以及修饰对功能的影响。 信息来源：上海科技