近年來,PCR作為一種新技術以其快速、簡便、敏感性高、特異性高、對標本要求不高、結果分析簡單等諸多優勢,被廣泛應用於食品微生物檢測之中,替代了許多傳統的鑒定方法,成為該領域的有力工具,以PCR技術為基礎的相關技術也得到了很大的發展,在關鍵技術上也有所進步,如熱循環儀在質量和技術上的發展;引物的設計可通過計算機和網絡來實驗;已發展出多種具有各種不同特性的聚合酶體係和酶反應體係;一係列的DNA聚合酶試劑盒麵世簡化了PCR操作,提高了實驗的重要性。在此,僅以幾種主要的食源性致病菌的檢測以及幾種主要的食品級益生菌的鑒定為例,簡單介紹PCR技術在食品微生物檢測中的應用。
一、PCR技術在食源性致病菌檢測中的應用
傳統方法檢測食品中致病菌的步驟繁瑣,且具有一定的局限性。首先要對樣品進行被檢測微生物的富集培養,當其數量在樣品中達到可檢測水平後,才能進行微生物的分離、形態特征觀察及生理化鑒定。此外,傳統樣品無法對那些人工難以培養的微生物進行檢測。由於在所有細菌中編碼rRNA的一些基因保守性很強,因此可用PCR擴增其相應的DNA片段來快速、靈敏地檢測樣品中是否存在某些細菌或致病菌,尤其是那些人工無法培養的微生物。下麵以食品中沙門氏菌的檢測為例加以說明。
沙門氏菌是主要的食源性病原菌之一,易引起攝入者食物中毒。傳統的檢測方法即非選擇性和選擇性增菌、生化及血清學鑒定需4~7d才能完成,其他如抗體檢測方法雖然快速,但其高假陽性使之不適於常規檢測。此外,低水平的病原菌汙染,食品加工後導致沙門氏菌的“致傷”及食品中其他成分的幹擾,使得沙門氏菌的檢測受到一定限製。1993年起,PCR技術成功檢測到血液中的傷寒沙門氏菌DNA報道後,沙門氏菌的PCR檢測技術得到了較為廣泛的研究和應用,重點主要集中在如下幾個方麵。
(一)模板的製備
PCR檢測方法的可靠性一部分依賴於目標模板的純度和足夠的目標分子數量,大多數PCR檢測仍要求分幾個步驟。研究表明,如果細菌在檢測前可從食品原樣中分離、濃縮、純化,許多快速分子學方法的檢測效果可得以改善。目前,離心、過濾、陰陽離子交換樹脂、固定化凝集素和免疫磁性分離法已報道用於食品體係中細菌的濃縮。Lisa A Lucore等研究了金屬氫氧化物固定技術對乳品中腸炎沙門氏菌細胞的濃縮。用鋯氫氧化物與細胞固定後,樣品體積減少50倍,接種的細胞有78%~96%複蘇,固定化的細菌仍保持活力可用標準培養法計數。用RT-PCR檢測,限值為101~102cfu/25mL NFDM(複原無脂幹奶粉)。對全脂牛奶、冰淇淋檢測,限值分別為≥102cfu/mL和≥101cfu/mL。該法可很好解決減少樣品體積、有活性細菌的濃縮、PCR抑製劑的去除等問題。Keith A Lampel則應用FTA過濾來製備模板。FTA過濾器是一種滲透有螯合劑和變性劑的纖維狀基質,這些物質與微生物接觸,可有效地與之螯合並使之解離。實驗用來源於純培養的或人為汙染食物中不經前增菌和純化的鼠傷寒沙門氏菌進行FTA過濾,濾液直接作用為模板來分析該法的敏感性和可運用性。結果表明,FTA過濾來製備PCR模板可減少步驟、時間,可顯著減少樣品的丟失,防止敏感性下降。通過過濾可有效濃縮目標微生物,甚至在具有高含量固有菌群時,也能消除PCR的潛在抑製劑。
(二)引物設計
根據所選沙門氏菌靶序列的不同,目前常在下麵幾種序列內進行引物設計。