生物芯片技术在食品安全检测中的应用探究实践

东晓辉

摘要：食品安全问题已经引起了全球的广泛关注，为了保障食品安全，高新技术的检测手段变得必不可少。自上世纪70年代以来，现代生物技术，如免疫学技术、生物芯片技术等被相继建立。其中，生物芯片技术凭借着其先进性，已经在食品安全检测中发挥了重要作用。该技术可以快速、准确地检测出食品中的有害物质，大大提高了检测效率和准确性。本文主要介绍了生物芯片的原理和特点，以及它在食品检测中的应用。

关键词：食品安全；生物芯片；检测

引言：

食品安全属于人类生活的基本需要，然而其当前形势却日益严峻。新的技术在推动食品生产效率的同时，也带来了不确定性危害。在这样的背景下，生物芯片技术应运而生，其包括基因芯片和蛋白质芯片，它在食品安全检测方面具有较好的应用前景。且随着生物芯片应用领域的扩展，已经出现了与食品安全检测相关的生物芯片，并逐渐走向产业化。

1生物芯片技术的定义

生物芯片技术指的是将不连续的分析过程通过缩微技术集成于玻璃芯片或者硅芯片表面，它可以快速准确地对蛋白质、细胞、基因等生物组分进行检测，且信息量大。该技术的特点主要体现在自动化、微型化以及高通量，这使得它在食品安全检测等领域具有很好的应用前景[1]。例如，基因芯片技术可以用于检测食品中的病原微生物、病毒和细菌，以及农药、兽药等化学残留物。而蛋白质芯片技术则可以用于检测食品中的蛋白质和肽，以及过敏原和毒素等。

2技术种类

2.1基因芯片

基因芯片是一种借助核酸杂交原理来对未知分子予以检测的先进技术，它通过将大量基因片段按照特定排列方式固定在硅片、塑料片或玻璃片上，形成一种具有高度特异性和敏感性的检测工具。在基因芯片的操作过程中，通过固定大量探针分子与标记的样品分子杂交，检测杂交信号的强度和分布，从而获取生物信息。

2.2蛋白质芯片

该芯片是一种于支持介质上固定的蛋白质构成的微阵列，它依据蛋白质分子与其他分子的相互作用进行检测。蛋白质芯片的探针蛋白通常选择单克隆抗体，这使得蛋白质芯片能够高通量、平行、自动化和微型化地分析蛋白质的表达结构和功能[2]。蛋白质芯片具有许多优点，包括一次性检测样本巨大、相对低消耗以及快速、准确等特点。蛋白质芯片可以对各种食品中的蛋白质、抗体及配体进行检测，有助于快速准确地检测出食品中的有害物质和过敏原。

3安全检测中的应用

3.1食源性致病微生物检测

许多食源性疾病暴发都是由食品中微生物的污染所导致的，这些微生物可能是常见的细菌、病毒、真菌等等，而传统检测方法效率较低，耗时较长，且准确性不高。然而，基因芯片和蛋白质芯片等技术为我们带来了福音。

基因芯片技术是一种可以制成特异基因序列芯片，依据碱基互补配对原理检测食品中的致病微生物含量的技术。它通过对微生物的基因进行扩增和检测，可以在短时间内得到准确的结果。具体来说，基因芯片检测步骤包括样品前增菌、核酸提取、核酸扩增和芯片杂交及检测。这一过程不仅能实现对致病菌的高通量、快速检测，还能有效提高检测的准确性。

蛋白质芯片技术中，通过特异性抗体捕获样品中的抗原，然后用荧光标记的抗体进行定量检测。蛋白质芯片结合抗原抗体原理和其他检测技术，能够显著提高检测的竞争力。这种技术的优点在于，它不仅可以检测微生物的基因，还可以检测微生物的蛋白质，从而更加全面地了解食品中的微生物污染情况。

以沙门氏菌为例，这是一种常见的食源性致病菌，可以导致食物中毒。传统的检测方法需要几天甚至一周的时间才能得到检测结果，而使用基因芯片技术，则可以在短短的几个小时内得到准确的结果。同样，使用蛋白质芯片技术，也可以在较短的时间内检测出沙门氏菌的存在。

3.2兽药残留检测

传统的兽药残留检测方法存在一定的局限性，如检测灵敏度低、特异性差、检测时间长等问题。博奥生物针对这一现状，利用免疫分析技术成功研发了一种兽药残留蛋白芯片检测平台。该平台具有非常高的应用价值，可以对猪肉、猪肝、鸡肉、鸡肝等组织中的10种兽药残留量进行定量检测。与传统方法相比，兽药残留检测芯片具有明显的优势。首先，芯片检测方法样品前处理简单，减轻了实验人员的工作负担；其次，该方法能够同时检测多种残留物，提高检测效率；再者，检测速度快，大幅缩短了检测周期；最后，检测成本低，有助于降低食品安全监管的成本[3]。因此，兽药残留蛋白芯片检测平台为食品安全检测提供了一种更高效的解决方案。

表1 常规方法与芯片技术的效果对比

项目	仪器	ELISA	芯片
检测费用（元/份/指标）	100～300	40～50	15
品前处理费用（元/指标）	5～10	5～10	1
出结果时间	48小时	24小时	3～5小时
优点	定量检测，准确度高	多样品检测，灵敏度高	多样品、多指标检测，灵敏度高、检测速度快
缺点	单样品、单指标检测，速度慢	单指标检测	新产品，认知度较低
应用范围	单残留检测，确证方法	单残留检测，筛查方法	多残留检测，筛查方法

3.3转基因食品检测

随着基因工程技术的快速发展，转基因食品越来越广泛地进入市场，其对人体健康和生态环境的影响成为人们关注的焦点。尽管转基因食品在增加产量、提高抗病性和降低生产成本等方面具有显著优势，但其安全性问题仍然引发了广泛的争议。为了确保转基因食品的安全性，需要对其进行有效的检测和监管。传统检测方法如PCR和ELISA等存在一定的局限性，例如检测灵敏度低、检测时间长等问题，而基因芯片技术可以弥补这些传统方法的不足。转基因作物检测基因芯片通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法，具有高通量、微型化、自动化和信息化的特点。这种技术综合了PCR和分子杂交的优点，可以同时检测报告基因、抗性基因、启动子和终止子等多种基因元素，为转基因食品的安全性评估提供了更为全面和准确的数据支持。值得一提的是，天津出入境检验检疫局的研究组经过不懈努力，研发了四种类型的转基因产品检测基因芯片，这些芯片可以覆盖我国市场上全部商品化的转基因植物及其产品，为我国食品安全监管提供了有力的技术支撑。

4结束语

基因芯片技术不仅带动了蛋白质芯片等类似技术的产生，还为研究生命科学提供了全新的思维方式。然而，生物芯片微细制备技术和提高生物芯片微阵列密度的问题，目前仍然限制了该技术的市场需求。这是因为在微小尺度上制备生物芯片，不仅需要高超的技术，还需要大量的投入。同时，提高生物芯片的微阵列密度，虽然可以提高检测的准确性，但也增加了制备的难度和成本。尽管存在这些问题，但随着相关技术的完善，基因芯片技术有望在未来得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]孟东,陈蕾,王波,等.可视化蛋白芯片在食品安全检测中的应用[J].食品工业, 2022, 43(3):4.

[2]滑常义.生物芯片在食品安全检测中的应用[J].中国食品工业, 2021(8):2.

[3]刘轲,张芬鹊,贺娜.食品检验中微生物检测技术的应用[J].食品安全导刊, 2023(18):186-188.