食品安全论文：食品安全管控探析

作者：黄吉光 诸世楠 彭杰 单位：浙江宁波

由于蛋白质分子之间存在抗体与抗原反应，因此，一般的DNA芯片技术很难进行检测，而蛋白质芯片技术却弥补了这一点。蛋白质芯片具有如下优点：为研究提供充分可靠的信息，便于全面检测；具有高灵敏度，可以快速检测蛋白质；低样本投入，即只需极少样品便可完成实验。但是蛋白质芯片在制作上十分复杂。芯片实验室。芯片实验室，是把功能不同的芯片结合、并固定在统一的载体胶片上而形成一个面向多功能的复合型芯片。它的实质就是多种芯片（如DNA芯片、蛋白质芯片、组织芯片等）的统一，并将一般芯片技术过程组成一个整体，即芯片实验室系统。芯片实验室的工作原理是，通过计算机控制将各种芯片之间由微流等特殊手段进行关联，实现整个系统的检测。由于芯片实验室将样本制备、分子提取及标记、反应及检测分析结合成一体，所以，它是现代生物芯片发展的最高境界。而且，这种芯片技术也有实验样品需求量少、效率高、成本低等优点，在科研、诊断、航空、食品安全等领域有卓越的贡献。

生物芯片制备的基本原理

（1）生物芯片列阵的构造，是整个生物芯片制作的起点和基础，它直接影响后面生物分子在其上面反应的效果。一般而言，生物芯片列阵的构造可分为微矩阵分点和原位合成两种：微矩阵分点，就是采用液相化学合成实验探针或待反应标记分子，然后，用列阵机或其他设备对实验探针或标记分子进行点样，并置于胶片的固定点上，用紫外线进行交联可得到高密度列阵的芯片[4]。微矩阵分点芯片具有很强的灵活性，它不受探针或标记分子种类或体积的限制，可以自动根据分子的不同而按次序排列，得到需要的列阵；原位合成，是指用光导化学技术在胶体表面合成实验探针，它也具有高密度、低成本、高效率等优点，但对于错配碱基对产生的反应很强。因此，这种芯片构造技术适用于杂交测序、检测细胞突变等多探针式实验，而对于一般只需少量探针分子的实验用微矩阵分点则更适合。（2）实验样本的制取。由于一般的生物样本是从生物体直接切除下来的，因此，属于混合型物质，它不能直接置于芯片载体表面而进行反应，所以，需事先对样本进行萃取得到可以反应的分子。就DNA芯片来说，一般采用荧光标记或同位素标记等方法对样本分子进行标记；而蛋白质芯片则通过一定手段将蛋白质溶解于特殊溶液，便于蛋白质的保存。（3）生物分子堆反应，是针对探针分子的类型而选择或创造符合反应的条件，然后，将样本分子的DNA与芯片载体列阵DNA进行互补杂交的过程。生物分子堆反应，也是生物芯片制作中较关键的一步，它将直接影响分子反应谱的分析。这个过程本身非常复杂，其程度及需要具备的反应条件，是根据芯片DNA的类型及芯片的种类而决定的，若检测DNA表达，则反应必须在盐浓度高、温度低的环境下进行；若检测蛋白质，则必须满足抗体和抗原特异性反应所需的条件。（4）实验结果检测与分析。首先由生物芯片中DNA发生杂交反应，并由芯片扫描仪得到实验图像及信息，然后根据图像及数据信息进行检测和分析。一般检测和分析结果分为数据标准化处理、筛选和鉴定三个步骤。标准化数据是为了便于比较；筛选是为了提取充分信息；鉴定是解释信息。生物芯片结果分析需要一个专门的系统，包括图像信息分析、数据统计及生物学分析等。

生物芯片技术在食品安全管理中的应用

1.在食品营养学中的应用生物芯片技术在食品营养学中发挥了举足轻重的作用，如疾病的预防及治疗、营养素之间的关系、食品抗生素反应等，都需借助生物芯片技术来完成实验。在蛋白质检测方面，通过生物芯片技术，可以发现营养素与蛋白质碱基互补配对的关系，为预防疾病提供了有效的方案；另外，对于转基因食品进行有效的营养学鉴定，生物芯片也发挥了重要作用。如Rudi发明了一种基于PCR的生物芯片并用于食品中转基因玉米含量检测：他对混合有Bt176、Bt11、CBH、DBT、Mon810、GA21和T25这7种转基因成分的17份玉米种子样品进行检测，发现有10份呈阳性，说明含有Mon810和Bt11等成分；有1份样品中则含有GA21[5]。这种方法测定转基因成分具有高效性，一般能测量出0.1%~2%的转基因物质。2.在食品微生物检测中的应用微生物检测，是食品检测一个重要的组成部分，它对维护人类的身体安全至关重要。目前，有很多传统微生物培养和检测方法，但检测的精确度不太理想，而生物芯片技术正是以精确的测量水平而受欢迎。生物芯片检测食品微生物表现在很多方面，如检测食源性微生物、疾病病原菌等。SARS病毒是一类可以迅速污染食品致使疾病流行的病毒，庆幸的是目前已研发出一种基于SARS病毒的DNA芯片技术，它可应用于早期的SARS感染检测，其检测精度可高达0.1kao/μL。这种检测技术避免了对细菌单独培养，尤其适用于大样品的检测。在检测病原菌方面，目前已有科学家研制出一种DNA芯片，可以检测马病病毒等动物疫病病毒，而且这种芯片是同时检测各种病毒的，在极短的时间内可以保证测量的精确度。3.在食品毒理学中的应用传统的食品毒理学技术需要用到大量的样品，而且由于不同种类的样品混合在一起，也直接增加了研究的复杂度，影响实验结果。而生物芯片的引入，弥补了这种缺陷，它可以对上万个DNA同时进行检测分析，而且精确度极高。目前，美国研制出一种新型毒理芯片，它可以在尽可能低消耗的前提下，为食品毒理学研究提供充分的信息。这种芯片的微阵列可以检测出急性病与慢性病之间的关系，而且观测DNA谱可以检测毒性反应。图德斯应用DON制作了人工抗原芯片，在检测食品真菌毒素具有很高的实用价值，其检测范围为2.5~30ng/ml。4.生物芯片技术的前景随着生物芯片技术的不断发展，其自身的缺陷也逐渐会被克服，加之芯片集成性能的增强必然使样品大量减少，分子反应速度也会越来越快。但样品量的降低，可能会使反应信号降低，这直接影响食品企业安全检测的灵敏度。因此，生物芯片研发过程中必须解决这个问题。总体而言，生物芯片技术的发展前景是可观的，芯片载体微阵列的发展潜力是很大的，而且，这种技术最终会走向完善，并代替传统生物技术。