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现在,生物技术的发展更是突飞猛进,这必将促成生物检测方法的不断补充和完善。 下面是我为大家整理的食品生物技术论文,希望你们喜欢。
食品检测中的生物技术分析
摘要:近年来,食品安全问题得到了全社会的关注,食品检测技术得到了更多的重视,生物技术等新兴的食品检测技术也因此而得到了广泛的应用。文章在简要介绍生物技术的基础上,详细阐述了生物技术在食品检测中的应用,以期为生物技术的发展与应用提供新的思路。
关键词:食品检测生物技术应用
食品安全问题是由于食品中含有毒、有害物质,对人体健康产生危害而造成的公共卫生问题。近年来,食品安全问题已成为人们普遍关注的社会热点问题,引起了政府和公众的广泛重视。目前,国内的食品安全问题的产生既有政府监管不严、制度体系不完全的原因,也有食品检测技术不够科学先进的原因。随着食品工业的快速发展,对食品检测技术提出了更高的要求,传统分析方法难以满足当前食品检测的需要,灵敏度高、特异性强、简便快捷的生物技术逐渐在食品检测领域大放异彩,文章将对此进行详细论述。
一、生物技术概述
生物技术是利用生物有机体及其组成部分,或是利用其组织、细胞、酶来合成、转化、降解,从而实现生产产品等目的的技术。生物技术在食品领域的应用已经有几百年的历史,从最初的面包、酱油生产,如今已延伸到食品领域的各个方面,得到了长足的发展和不断的完善。现代生物技术是建立在细胞生物学等学科基础之上的高科技技术,包括细胞工程、酶工程、基因工程、发酵工程等诸多类技术。细胞工程是以动物、植物细胞及细胞融合技术为基础的一类生物技术,主要用于食品生产;酶工程是通过特定细胞酶来控制食品生产过程中的物质转化;基因工程是通过重组基因来改造食品生物特性,起到生产特殊产品的作用;食品发酵技术如今已发展为发酵工程学,用于预定食品及成分的生产。
二、生物技术在食品检测中的应用
生物技术在食品检测中的应用,表现在食品中微生物、转基因成分等对人体有毒有害物质的检测。例如借助细菌学、血清学方法可以检测食品中是否含有致病菌,但是这些传统生物技术方法操作繁琐,耗时较长,目前应用更多的是操作简便、快捷且精准的生物芯片、胶体金免疫层技术、PCR技术、酶联免疫吸附法、基因探针等生物技术。
1.生物芯片的应用
生物芯片技术是建立在现代生物化学、物理化学、计算机科学等诸多学科交叉的基础上的,检测原理是利用生物分子间的抗原、抗体等亲和反应或碱基对互补杂交,检测、分析样品中的成分。由于生物芯片技术可在小面积内对多种生物分子进行并行检测分析,分析量很大,因而检测效率较高,检测结果具有很好的可比性。
生物芯片包括基因芯片和蛋白质芯片。基因芯片是将基因探针固化在检测工具表面,利用软件分析检测工具与样品间发生的基因杂交信息,从而检测出遗传信息。基因芯片可同时进行定性定量检测,能够快速检测分析大量序列的杂交信息。蛋白质芯片的原理则是利用生物分子间的特异性结合来测定样品成分,具体操作与基因芯片技术类似。基于基因芯片和蛋白质芯片的原理及特点,生物芯片技术通常用于转基因食品、原料、病原微生物的检测。
2.胶体金免疫层技术的应用
一直以来,胶体金免疫层技术在医学领域得到了广泛的应用,近年来逐渐应用于食品检测领域。胶体金免疫层技术具有操作简单、耗时较短等优势,一般需要定性分析或半定量分析,主要用于有害微生物、药物残留、违禁药物的检测。该技术用于有害微生物的检测较多,例如检测食品中是否含有大肠杆菌、沙门氏菌、霍乱弧菌等致病菌,较为常见的检测方法是双抗体夹心法;用于药物残留的检测是通过制得的抗体抗原与药物残留反应来分析食品中是否含有黄曲霉毒素、磺胺类药物、氯霉素等残留;用于违禁药物的检测一般是利用竞争免疫层析法来分析食品中是否含有罂粟碱、吗啡等物质。目前国内应用胶体金免疫层技术仍处于初级阶段,尚未投入广泛的应用,还有待新型免疫层析产品的开发、研制。
技术的应用
PCR技术是上世纪八十年代产生的一种技术,借助体外扩增DNA来实现转基因食品以及病原微生物的检测。传统PCR技术早于1992年便用于病原菌的检测,但直到近年来才得到广泛应用,目前可用于检测沙门氏菌、肠出血性大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等。但在实际应用中,传统技术存在一些缺陷,无法定量检测,而且存在死细菌的环境下检测结果不准确,难以检测微生物毒素,因此在传统技术的基础上经过一系列改进和技术融合产生了多种改进的PCR技术,包括实时定量的PCR技术、PCR―DGGE技术、巢式及半巢式PCR技术等。定时定量的PCR技术是在传统技术中加荧光基团来实现实时检测,能够做定量分析,主要应用于检测外源基因污染、病原微生物、掺假量等,例如检测葡萄中的曲霉菌、肉骨粉中的牛羊源成分。PCR―DGGE技术在传统PCR技术基础上结合变性梯度凝胶电泳技术,不仅特异性强,而且敏感度高。巢式及半巢式PCR技术通过设计两对或1对半引物来降低假阳性结果的产生,使检测下限大幅度下降,检测结果通常无需其他方法再验证。
4.酶联免疫吸附法的应用
酶联免疫吸附法是利用免疫或酶促反应来进行食品检测,具有操作简便、特异性强、耗时短、灵活、可批量检测的优势。酶联免疫吸附法用于有毒有害物质的检测比常规培养法耗时少三至四天,而且无需特殊设备支持,结果易于观察辨别,样品易于保存,例如有研究用该法检测牛奶中的沙门氏菌敏感性100%、特异性,检测时间不超过3天,因而广泛应用在黄曲霉毒素等毒素检测、残留药物检测、过敏原检测、生理活性物质检测、转基因食品检测等领域。
探针技术的应用
DNA探针技术利用碱基对结合原理制成DNA探针,能够检测样品中的碱基序列,从而判定样品基因序列。由于该技术操作简便,而且检测结果精确度高,应用十分广泛,通常用于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等检测。DNA探针技术主要有异相杂交和同相杂交两种技术,其关键在于针对检测目标构建相应的DNA探针,只有DNA探针的基因序列具有针对性和特异性,方能取得理想的检测结果。
三、结语
近年来,随着生物技术的发展和进步,其在食品安全领域发挥了越来越重要的作用,在食品检测的各个方面得到了广泛的应用。然而虽然生物技术普遍具有成本低、操作简便、效率高、特异性高等优势,但是在实际应用中各种生物检测技术均存在自身的局限性,需要结合实际需要灵活选择、搭配。为了更好的提高食品检测水平,解决食品安全问题,还需要开发新的生物检测技术和方法,对现有技术方法不断进行优化,这需要相关领域的专家学者持续不懈的努力
参考文献
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检测方法
1、薄层分析法(TLC)
TLC法是检测黄曲霉素最为经典的方法,也是以前最为常用的方法,至今仍为一些检测机构所用,也是一种国标方法。其原理是针对不同的试样,用适宜的萃取溶剂将黄曲霉素从试样中萃取出来,经柱层析净化后,再在薄板上展开后分离。
利用黄曲霉素的荧光特性,根据荧光斑点的强弱与标准比较确定其含量,对于一些组分很复杂的试样要双向展开,才能获得较高的灵敏度。
TLC法设备简单,检测费用低,但操作繁琐、费时,萃取和净化效果不理想,灵敏度差,对操作人员的身体健康存在较大程度的危害。
2、液相色谱法(HPLC)
HPLC法是近年来发展起来的一种检测方法。其原理是在高效液相色谱仪上添加柱后衍生系统分离,再用荧光检测器测定。与其配套的柱后衍生系统有碘衍生化法、溴衍生化法及较为先进的电化学衍生化法和光化学衍生化法。当前,该方法大多用免疫亲和柱来净化、分离,其净化效果优异。
该法能准确地分离不同种类的黄曲霉素(例如:AFB1、AFB2、AFG1和AFM1等),检测速度快且定性与定量准确,检测限低,可作为仲裁法使用,但仪器设备价格昂贵,前处理方法相对繁琐,若用到免疫亲和柱则会使试样检测费用增加,对操作人员的身体健康仍存在一定的危害。
3、酶联免疫法(ELISA)
ELISA法也是近年来研究开发出来的一种较为新颖的方法。其原理是根据抗体和抗原之间特异性的免疫学反应,最后用测定酶活力的方法来增加测定的灵敏度。
该方法检测速度快、对人体危害小、但重复性差、试剂寿命短、需低温保存、假阳性概率较高、需要配置专门的酶标仪,且对一些富含盐和脂肪的试样需进行额外的处理。
4、毛细管电泳法(CE)
毛细管电泳(CE)也是一种新发展起来的分析黄曲霉素的方法。该方法与激光减弱荧光检测器(LIF)连用可很好地提高灵敏度。
Wei等用毛细管电泳一激光减弱荧光检测器测定AFB1、AFB2、AFG1和AFG1,取得了较为理想的分离效果,其中对AFB2的测定最为灵敏。但CE法的成本较高,操作复杂,不适宜在试样检测中广泛应用。
5、荧光光度法(IAC/SFB)
IAC/SFB法也是一种常用的国标方法。该方法的原理是利用各种黄曲霉素的荧光特性差异用荧光光度计测定试样中黄曲霉素的含量。
该方法对检测人员身体健康无危害,检测速度迅速,灵敏度高,适用于大量试样检测,且定量准确,但检测费用较高,需要配置专用设备,且不能对单一的毒素进行检测。
6、金标试纸法
金标试纸法,实际就是一种固相免疫分析法。其原理是利用抗体与抗原的特异性结合反应,可一步检测黄曲霉素。
该法可在5~10min内完成对试样中黄曲霉素的定性测定,具有简单、快速的特点,且无须其他仪器设备的配合,既可在实验室中进行检测,也可在现场进行实地测定,但是其检测的准确度、精度有待进一步的研究。
7、生物传感器法
生物传感器是使用固定化技术将具有分子识别能力的生物活性物质与物理化学换能器结合,可以用来探测生物体内外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置。其中利用分子间特异亲和性制备的亲和型生物传感器为免疫传感器口。
根据能量转换器所传导的物理或化学信号的不同,免疫传感器可分为电化学免疫传感器、光学免疫传感器、压电晶体免疫传感器等。由于生物传感器具有选择性高、响应快、操作简单、携带方便和适合于现场检测等优点,因此各国科研工作者正积极探索研制新型生物传感器用于检测黄曲霉素。
扩展资料:
黄曲霉毒的危害
1993年黄曲霉毒素被世界卫生组织(WHO)的癌症研究机构划定为1类致癌物,是一种毒性极强的剧毒物质,足以说明黄曲霉毒素对身体的危害是极大的。黄曲霉毒素毒性远远高于氰化物、砷化物和有机农药的毒性,其中黄曲霉毒素B1毒性最大。
黄曲霉毒素进入体内后,主要在肝细胞内质网微粒体混合功能氧化酶系的作用下进行代谢。因此,黄曲霉毒素的危害性在于对人的肝脏组织有破坏作用,严重时可导致肝癌甚至死亡。当然,黄曲霉毒素没有经过代谢活化是无致癌性的。
参考资料来源:百度百科-黄曲霉毒素检测方法
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