DNA條形碼技術(shù)在食品鑒定中的應(yīng)用

呂冬梅，黃 原，文 慧，趙曉鈴，黃 沖

（陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710062）

DNA條形碼技術(shù)在食品鑒定中的應(yīng)用

呂冬梅，黃 原*，文 慧，趙曉鈴，黃 沖

（陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710062）

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外不斷出現(xiàn)有關(guān)食品摻假造假等食品安全問(wèn)題的報(bào)道。產(chǎn)品與標(biāo)簽不符，肉類(lèi)摻假，以次充好等商業(yè)欺詐問(wèn)題影響著人們的利益與健康。食品摻假造假問(wèn)題越來(lái)越受到重視，而傳統(tǒng)的檢測(cè)方法已不能滿足食品鑒定的需要。DNA條形碼技術(shù)是從分子水平上對(duì)食品進(jìn)行鑒定，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鑒定方法的不足，其準(zhǔn)確、高效、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)為食品鑒定領(lǐng)域帶來(lái)了新的革命。本文在簡(jiǎn)要介紹DNA條形碼研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，主要總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于DNA條形碼技術(shù)在食品鑒定中的應(yīng)用情況，包括在漁類(lèi)產(chǎn)品、肉類(lèi)產(chǎn)品、可食用植物、加工食品鑒定中的應(yīng)用，最后討論DNA條形碼技術(shù)在食品鑒定中的優(yōu)缺點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)。

食品鑒定；DNA條形碼；復(fù)合條形碼；微型條形碼

近年來(lái)關(guān)于食品造假的新聞層出不窮，如2013年，席卷歐洲的“馬肉風(fēng)波”；在國(guó)內(nèi)早就有經(jīng)化學(xué)藥物處理的“假魚(yú)翅”、以牛肉膏處理的豬肉和鴨肉冒充“假牛肉”以及魚(yú)肉制品的標(biāo)簽存在標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤等不法事件的報(bào)道。這樣的行為不僅損害了消費(fèi)者的利益，而且也造成了不正當(dāng)?shù)纳虡I(yè)競(jìng)爭(zhēng)。

食品摻假造假的準(zhǔn)確判定和標(biāo)簽制度的有效實(shí)施，必須建立在行之有效的食品物種鑒定方法之上。對(duì)加工食品而言，物種的原始特征消失，這使得物種鑒別變得相對(duì)困難，因此迫切需要一些靈敏和可靠的檢測(cè)方法來(lái)鑒定加工食品的物種來(lái)源。

傳統(tǒng)上食品來(lái)源物種主要依靠生物的表型及解剖特征等進(jìn)行鑒定。然而，由于許多生物在不同的發(fā)育時(shí)期形態(tài)特征各異且形態(tài)特征易受環(huán)境影響，同一類(lèi)群的生物可能會(huì)因?yàn)樯硹l件的差異或反應(yīng)和適應(yīng)能力的不同而呈現(xiàn)顯著的形態(tài)學(xué)特征差異，影響正確的分類(lèi)鑒定，且該方法鑒定周期長(zhǎng)，還需要研究人員具有較高的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，因此傳統(tǒng)分類(lèi)學(xué)在現(xiàn)在的物種鑒定中受到很大的限制。

隨著科學(xué)的發(fā)展，食品鑒定已從傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法發(fā)展到分子生物學(xué)方法。目前廣泛應(yīng)用的分子生物學(xué)方法主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是蛋白質(zhì)鑒定方法，該法主要采用電泳分析、酶聯(lián)免疫吸附、高效液相色譜等技術(shù)，這些技術(shù)通常適用于新鮮或冰凍組織，對(duì)于蛋白質(zhì)的生化特性和結(jié)構(gòu)完整性都被破壞的加工食品不適用；第二類(lèi)是DNA鑒定方法，用于食品物種鑒定的DNA技術(shù)主要是DNA芯片技術(shù)、DNA指紋圖譜技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新鮮、冰凍、腌制或罐裝食品物種進(jìn)行鑒定。然而不同的技術(shù)在食品鑒定中存在不同的缺陷：DNA芯片技術(shù)不能準(zhǔn)確的進(jìn)行定量分析；指紋圖譜技術(shù)程序復(fù)雜，成本較高，鑒定結(jié)果精確性低，定量分析問(wèn)題尚待解決等[1-2]。

DNA條形碼是當(dāng)今可用于物種分類(lèi)、食品鑒定等多種領(lǐng)域的一門(mén)新興技術(shù)，它利用短的DNA序列對(duì)物種進(jìn)行鑒定。這種DNA序列還具有標(biāo)準(zhǔn)、有足夠變異、易擴(kuò)增、片段自身在物種種內(nèi)具有特異性和種間的多樣性等特點(diǎn)。DNA條形碼就是利用這些特點(diǎn)創(chuàng)建的一種新的身份識(shí)別系統(tǒng)，它可以對(duì)物種進(jìn)行快速的自動(dòng)鑒定[3]。DNA條形碼由加拿大動(dòng)物學(xué)家Hebert等首次提出，其思想產(chǎn)生于現(xiàn)代商品零售業(yè)的條形碼系統(tǒng)Universal Product Code（UPC），就像以超市條形碼識(shí)別產(chǎn)品一樣，利用A、T、C、G這4 個(gè)堿基在基因中的排列順序識(shí)別物種。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，即通過(guò)對(duì)不同生物個(gè)體上的短的同源DNA序列（COⅠ基因）進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，PCR）擴(kuò)增和測(cè)序，再經(jīng)序列的多重比對(duì)和分析建立起物種名稱(chēng)和生物實(shí)體之間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

自Hebert等[3-4]提出使用線粒體基因細(xì)胞色素C氧化酶（COⅠ）基因片段（一段長(zhǎng)約650 bp的DNA序列）作為動(dòng)物的DNA條形碼后，DNA條形碼技術(shù)在動(dòng)物、植物、微生物的分類(lèi)與鑒定中獲得迅速發(fā)展[5]。動(dòng)物主要以COⅠ基因作為條形碼片段[6-7]，目前主要運(yùn)用于鳥(niǎo)類(lèi)[8-11]、魚(yú)類(lèi)[12]、昆蟲(chóng)[13]的分類(lèi)鑒定。在植物方面，2009年國(guó)際生命條形碼聯(lián)盟植物工作組（Consortium for the Barcode of Life Plant Working Group）初步確定并推薦使用的DNA條形碼片段是葉綠體基因片段的rbcL和matK[14]。目前，微生物DNA條形碼研究工作主要集中在真菌類(lèi)群上[15]，首要選擇作為真菌DNA條形碼的是核糖體DNA內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（internal transcribed spacer，ITS）[16]。

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外DNA條形碼技術(shù)在食品鑒定中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行具體介紹。

1 DNA條形碼技術(shù)在漁類(lèi)產(chǎn)品鑒定中的應(yīng)用

DNA條形碼技術(shù)為漁類(lèi)產(chǎn)品的分類(lèi)鑒定開(kāi)辟了新道路。截止到2014年3月30日，F(xiàn)ISH-BOL數(shù)據(jù)庫(kù)（www. fishbol.org）已收錄了10 267 種魚(yú)類(lèi)的75 249 條DNA條形碼，這使得絕大多數(shù)常見(jiàn)的魚(yú)類(lèi)可以用DNA條形碼技術(shù)進(jìn)行鑒定。

在國(guó)外，Wong等[17]利用DNA條形碼技術(shù)對(duì)北美市場(chǎng)上的91個(gè)海產(chǎn)品樣品進(jìn)行分析，推斷出可能有25%的海產(chǎn)品的標(biāo)簽與實(shí)物不符，認(rèn)為DNA條形碼技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)的、有效的、可將海產(chǎn)品鑒定到種的分子鑒別技術(shù)。Maralita等[18]利用DNA條形碼技術(shù)對(duì)菲律賓市場(chǎng)上的有標(biāo)簽的漁類(lèi)產(chǎn)品（沙丁魚(yú)、海魴、羅非魚(yú)、旗魚(yú)、蝦）進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)金槍魚(yú)與標(biāo)簽不符合，還發(fā)現(xiàn)一種標(biāo)簽為銀鱈魚(yú)排（gindara steaks）的魚(yú)類(lèi)產(chǎn)品里含有一種有害人類(lèi)身體健康的魚(yú)類(lèi)，強(qiáng)調(diào)了DNA條形碼技術(shù)是一種能夠?qū)κ袌?chǎng)上魚(yú)類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行有效地檢測(cè)與鑒定的方法。Haye等[19]利用DNA條形碼技術(shù)對(duì)智利市場(chǎng)上7 種螃蟹制品進(jìn)行鑒別發(fā)現(xiàn)一種螃蟹制品與其商品標(biāo)簽不符，表明標(biāo)準(zhǔn)的DNA條形碼與系統(tǒng)發(fā)育分析一樣可用于規(guī)范蟹肉加工產(chǎn)品。DNA條形碼技術(shù)還應(yīng)用于南非[20]、意大利[21]的海產(chǎn)品市場(chǎng)，成功地檢測(cè)與鑒定了市場(chǎng)上與商標(biāo)不符合和假冒的海產(chǎn)品。除了在海產(chǎn)品鑒別中的應(yīng)用外DNA條形碼技術(shù)也能夠有效地對(duì)淡水魚(yú)尤其是小規(guī)模種群關(guān)系復(fù)雜的魚(yú)群進(jìn)行分類(lèi)鑒定[22]。

在我國(guó)李新光等[23]對(duì)市場(chǎng)上20 種冷凍魚(yú)、10 種凍鱈魚(yú)片和15 種烤魚(yú)片樣品進(jìn)行鑒定，結(jié)果表明DNA條形碼技術(shù)是一種簡(jiǎn)單的、有效的分子鑒別技術(shù)，可用于冷凍魚(yú)、凍魚(yú)片和烤魚(yú)片中魚(yú)肉成分的鑒定。邱德義等[24]抽檢的16 份魚(yú)肉、魚(yú)丸等水產(chǎn)制品運(yùn)用DNA條形碼技術(shù)進(jìn)行鑒定結(jié)果顯示約有31.25%的樣品與產(chǎn)品標(biāo)簽標(biāo)示不符，其結(jié)果表明DNA條形碼作為一種簡(jiǎn)單、快速、有效的分子鑒定技術(shù)可以直接應(yīng)用于魚(yú)肉等動(dòng)物源性食品的種類(lèi)鑒定。有研究運(yùn)用DNA條形碼技術(shù)鑒定了鱧的19 個(gè)種，比較它們之間的種內(nèi)差異和種間差異，證明了部分COⅠ基因能夠作為鱧種（Channa species）的 DNA條形碼[25]。上述研究表明了DNA條形碼技術(shù)對(duì)漁類(lèi)及漁類(lèi)制品的檢測(cè)與鑒定上具有可行性。

國(guó)內(nèi)外的大量研究表明DNA條形碼技術(shù)在對(duì)魚(yú)、螃蟹、蝦等漁類(lèi)產(chǎn)品的檢測(cè)與鑒別中的應(yīng)用是比較成熟的。相較于其他物種（豬、牛、羊、馬）來(lái)說(shuō)，魚(yú)類(lèi)本身物種種類(lèi)頗為豐富，且具有巨大的DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)作為支撐，為DNA條形碼技術(shù)的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；其次相較于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，DNA條形碼技術(shù)從分子水平對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)范圍更加廣泛，鑒定結(jié)果更加精確；此外，魚(yú)類(lèi)的種類(lèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他生物，分子水平更有利于對(duì)地方物種進(jìn)行鑒定，確定產(chǎn)品的來(lái)源地。DNA條形碼技術(shù)用于檢測(cè)市場(chǎng)上標(biāo)簽與實(shí)物不符及摻假的漁類(lèi)產(chǎn)品，這對(duì)于水產(chǎn)品市場(chǎng)的規(guī)范是一次革新。

2 DNA條形碼技術(shù)在禽畜肉類(lèi)鑒定中的應(yīng)用

市場(chǎng)上的所出售的肉類(lèi)產(chǎn)品主要是家禽和家畜，消費(fèi)者在購(gòu)買(mǎi)肉類(lèi)產(chǎn)品時(shí)僅依靠銷(xiāo)售標(biāo)簽以及肉類(lèi)的外觀形態(tài)、氣味已無(wú)法對(duì)其真實(shí)成分進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定。因此，一種較為可靠有效的食品鑒定系統(tǒng)的出現(xiàn)與應(yīng)用，對(duì)于解決肉類(lèi)摻假等食品問(wèn)題維護(hù)消費(fèi)者與生產(chǎn)者的利益是十分必要。在家禽的研究上，線粒體COⅠ已被證明對(duì)鑒定不同雞品種具有有效性和可行性[26-27]，能夠?qū)Σ煌胤诫u種的進(jìn)行分類(lèi)[28]。其中高玉時(shí)等[29]以我國(guó)6 個(gè)地方雞品種為研究對(duì)象，測(cè)定了COⅠ基因的兩段序列，研究發(fā)現(xiàn)線粒體COⅠ基因中的Bar1序列（Bar1：712～1 359 位）更適合作為條形碼鑒定地方雞品種。徐向明[30]測(cè)定3 個(gè)地方品種鴨的線粒體COⅠ基因，表明其種間的多態(tài)性高于種內(nèi)多態(tài)性，利用COⅠ基因序列可以進(jìn)行品種鑒定。COⅠ基因作為DNA條形碼對(duì)家禽類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行鑒定被證明是具有可行性的，但還缺乏實(shí)際應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)對(duì)如豬、牛、馬、兔等飼養(yǎng)最廣泛的家畜DNA條形碼的研究依然處于空缺狀態(tài)。主要是應(yīng)用DNA序列（如線粒體D-loop區(qū)和線粒體基因）研究家畜的群體遺傳多樣性和系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，探討其遺傳資源保護(hù)策略，而能否應(yīng)用這些片段作為家畜種群鑒定和系統(tǒng)發(fā)育分析的DNA條形碼還有待更深入的研究與探討[31]。Cai Yansen等[32]利用COⅠ對(duì)18 種牛進(jìn)行研究，結(jié)果驗(yàn)證了COⅠ基因作為鑒別?？苿?dòng)物DNA條形碼的有效性。此外，歐陽(yáng)解秀等[31]討論了DNA條形碼技術(shù)在地方豬種質(zhì)資源保護(hù)中應(yīng)用及其可行性。Luo Arong等[33]對(duì)真哺乳動(dòng)物亞綱1 179 條線粒體基因組序列中各蛋白質(zhì)編碼基因評(píng)估其作為DNA條形碼的效力，結(jié)果表明COⅠ基因5’端是真哺乳動(dòng)物亞綱的物種識(shí)別研究中首選的DNA條形碼。

COⅠ基因作為公認(rèn)的DNA條形碼被認(rèn)為能夠很好地對(duì)動(dòng)物進(jìn)行分類(lèi)鑒定。然而，DNA條形碼技術(shù)在肉類(lèi)產(chǎn)品的鑒定中存在很大的局限與缺陷。首先，數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)于家禽家畜的DNA條形碼序列很少，缺乏大量數(shù)據(jù)作為支撐；對(duì)于某些類(lèi)群各線粒體基因片斷依然存在種內(nèi)與種間變異相重疊的問(wèn)題，這些線粒體基因片斷對(duì)種以上較高級(jí)分類(lèi)階元水平的解決能力有限[34]。其次，DNA條形碼技術(shù)只能對(duì)單一的物種成分進(jìn)行鑒別。市場(chǎng)上許多肉類(lèi)產(chǎn)品都摻雜了兩種或兩種以上肉類(lèi)成分，應(yīng)用DNA條形碼技術(shù)難以進(jìn)行鑒定。此外，現(xiàn)今市場(chǎng)上所銷(xiāo)售的家畜和家禽大都來(lái)自于專(zhuān)業(yè)養(yǎng)殖場(chǎng)動(dòng)物經(jīng)過(guò)了大量的雜交育種篩選，發(fā)生基因滲入現(xiàn)象，使得一些不同物種和品種間具有相同的DNA，DNA條形碼技術(shù)在該類(lèi)產(chǎn)品的鑒別上受到限制。

雖然DNA條形碼技術(shù)在禽畜肉類(lèi)鑒定中存在局限性，但其作為一種可靠、有效的禽畜肉類(lèi)鑒定方法依然具有廣闊的應(yīng)用前景。目前急需要進(jìn)行的工作包括：首先構(gòu)建主要禽畜類(lèi)動(dòng)物的標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)，為DNA條形碼技術(shù)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；尋找有較強(qiáng)特異性和通用性的基因片段作為標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼；對(duì)于一些含有多個(gè)物種基因的混合產(chǎn)品或者是基因雜交的種類(lèi)，可以采用基于新一代測(cè)序技術(shù)的復(fù)合條形碼（metabarcoding）技術(shù)。

3 DNA條形碼技術(shù)在可食用植物鑒定中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的全球化各國(guó)之間貿(mào)易的發(fā)展，市場(chǎng)上的植物產(chǎn)品種類(lèi)越來(lái)越多，來(lái)源越來(lái)越廣泛。PCR技術(shù)和多重DNA微陣列或芯片技術(shù)等分子水平的鑒定方法，在種間鑒定中受到了限制。此外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展使市場(chǎng)上出現(xiàn)了大量的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物產(chǎn)品，因此需要發(fā)展一種可靠通用的分子技術(shù)對(duì)可食用植物產(chǎn)品從基因水平進(jìn)行檢測(cè)與鑒定[35]。DNA條形碼技術(shù)對(duì)鑒定者的專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景要求不高，不受植物發(fā)育時(shí)期和形態(tài)特征的限制，且只需要通過(guò)一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)通用標(biāo)記就能對(duì)植物的進(jìn)行鑒定[36]。另外DNA條形碼標(biāo)記是基于線粒體基因或質(zhì)體基因的一段較短的基因片段，其在進(jìn)化過(guò)程中具有較高保守性，且更有利于擴(kuò)增。因此，在植物的鑒定中，DNA條形碼因?yàn)槠涓焖?、高效、精確和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)逐步取代了傳統(tǒng)分類(lèi)學(xué)以及DNA指紋圖譜技術(shù)[37]。目前植物DNA條形碼技術(shù)的研究已經(jīng)從分析不同標(biāo)記的性能轉(zhuǎn)向更多的實(shí)際應(yīng)用。

國(guó)外DNA條形碼技術(shù)在可食用植物的鑒定中已有初步的研究應(yīng)用。de Mattia等[38]對(duì)市場(chǎng)作為香料的唇形科植物6 個(gè)屬（包括：Mentha、Ocimum、Origanum、Salvia、Thymus和Rosmarinus）共64 個(gè)樣本，利用rpoB、rbcL、matK和trnH-psbA基因間隔序列等4 個(gè)基因片段作為DNA條形碼對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)鑒定。Bruni等[39]應(yīng)用DNA條形碼技術(shù)對(duì)3 個(gè)集合植物樣本進(jìn)行鑒別：含有不同有毒物質(zhì)的被子植物、同一個(gè)屬中含有不同程度毒性的物種、同一個(gè)屬中的可食用植物和有毒植物，結(jié)果表明DNA條形碼技術(shù)是一種強(qiáng)有力的有毒植物鑒別工具。此外，Jaakola等[40]結(jié)合DNA條形碼技術(shù)和高分辨率溶解（highresolution melt，HRM）分析技術(shù)，成功地對(duì)來(lái)自不同野生漿果品種且在市場(chǎng)上易混淆的歐洲越橘（Vaccinium myrtillus L.）樣本進(jìn)行鑒定，最后提出了DNA條形碼技術(shù)與HRM分析技術(shù)結(jié)合不僅能夠很好地應(yīng)用于市場(chǎng)上的野生漿果的分類(lèi)鑒定，隨著進(jìn)一步的優(yōu)化，該項(xiàng)技術(shù)還能夠作為一種快速有效的高通量方法用于辨別其他食物原料的真?zhèn)巍?/p>

在我國(guó)DNA條形碼技術(shù)主要是用于植物的分類(lèi)與鑒定，尤其是藥用植物資源的鑒定。已有相關(guān)研究應(yīng)用DNA條形碼對(duì)威靈仙的基原植物[41]、黨參[42]、石斛蘭屬植物的6 個(gè)物種[43]；人參[44]、羌活藥材[45]、藥用蕨類(lèi)植物的多個(gè)物種[46]，以及豆科[47]、菊科[48]、忍冬科[49]、五茄科[50]等多種藥用植物的基原成功進(jìn)行鑒定。DNA條形碼技術(shù)在藥用植物的鑒定中得到較多的應(yīng)用，但對(duì)于日?？墒秤玫闹参镏羞€需要進(jìn)一步進(jìn)行研究與利用。

目前DNA條形碼技術(shù)在植物鑒定中的應(yīng)用已經(jīng)被證明是可行的，但也還存在一些問(wèn)題。缺乏一段能夠?qū)λ兄参镂锓N進(jìn)行鑒定的DNA條形碼；而且單一片段植物DNA條形碼具有局限性，制約了植物DNA條形碼技術(shù)的發(fā)展。為克服這個(gè)限制，Kress等[51]提出了條形碼片段組合的理念，即通過(guò)不同的DNA片段的組合，對(duì)植物進(jìn)行分類(lèi)鑒定。此外，Kane等[52]提出了超級(jí)條形碼（ultrabarcoding）方法，這種方法以質(zhì)體基因組（plastidial genome）為基礎(chǔ)，伴隨著大部分核基因的參與。這樣可以克服栽培品種遺傳變異少，品種雜交過(guò)程的復(fù)雜性對(duì)采用通用條形碼標(biāo)記的限制。

通過(guò)DNA條形碼技術(shù)在植物分類(lèi)鑒定中的應(yīng)用與研究，可看到其在可食用的植物食品鑒定中具有巨大潛力。市場(chǎng)上最主要的可食用植物是農(nóng)作物產(chǎn)品包括谷類(lèi)、蔬菜、水果、香料等，而一些普通的農(nóng)作物一般不會(huì)存在摻假問(wèn)題，主要針對(duì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高、較難區(qū)分的可食用植物，或者是一些易混于可食用植物中的有毒植物進(jìn)行鑒定。應(yīng)用DNA條形碼的目的是在通過(guò)形態(tài)學(xué)無(wú)法進(jìn)行鑒定的基礎(chǔ)上，鑒定未知物種，區(qū)分近似種，而并不是用于區(qū)分所有的可食用植物種類(lèi)。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，目前篩選出的DNA條形碼已能夠基本滿足可食用植物鑒定的要求。

4 DNA條形碼技術(shù)在加工食品鑒定中的應(yīng)用

加工食品主要是指在食品工業(yè)鏈上對(duì)動(dòng)物及其副產(chǎn)品、蔬菜、谷物、水果等可食用生物部分或整體用物理或化學(xué)方法進(jìn)行加工，制做成的罐頭、零食等。加工食品在制作過(guò)程中對(duì)原材料進(jìn)行高溫滅菌、煎、炸等處理，還加入一些食品添加劑以及食品防腐劑等。這不僅導(dǎo)致其形態(tài)、口感、味道等方面發(fā)生改變，還破壞了DNA的結(jié)構(gòu)。Aslan等[53]研究表明，經(jīng)過(guò)加工的肉類(lèi)核基因已經(jīng)大量降解，線粒體基因相對(duì)而言保存地更為完整。Smith等[54]從熏魚(yú)產(chǎn)品中獲得完整線粒體COⅠ片段并成功對(duì)熏魚(yú)產(chǎn)品進(jìn)行鑒別，表明了在魚(yú)類(lèi)及其產(chǎn)品的分類(lèi)鑒定中，DNA條碼技術(shù)有望成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鑒別工具。

在國(guó)外，DNA條形碼標(biāo)記成功地應(yīng)用于加工食品中某些植物成分的檢測(cè)。主要是選用植物最普遍的DNA條形碼——質(zhì)體rbcL基因，運(yùn)用PCR技術(shù)成功鑒定了市場(chǎng)上所出售的商品茶[55]，檢測(cè)許多加工食品中所含有的水果種類(lèi)[56-57]。此外還能夠運(yùn)用該種方法對(duì)牛奶中所含的植物進(jìn)行鑒定從而獲得奶牛的食物種類(lèi)，以此來(lái)檢測(cè)哺乳動(dòng)物奶制品的質(zhì)量[58]。

上述研究表明動(dòng)物DNA條形碼COⅠ基因和植物DNA條形碼rbcL基因片段能夠很好地應(yīng)用于部分加工食品的鑒定。對(duì)于含有幾種混合物質(zhì)的產(chǎn)品使用限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性或者電泳分析等PCR技術(shù)能夠?qū)旌衔镏懈魑锓N的DNA條形碼片段進(jìn)行分離[59-61]。對(duì)于含有多種混合物的產(chǎn)品，454焦磷酸測(cè)序法（454 pyrosequencing methodology）能夠有效地對(duì)其原材料的DNA條形碼片段進(jìn)行分析[62-63]。此外，Rasmussen等[64]提出使用更短的片段——微型條形碼（mini-barcodes）能夠?qū)庸な称愤M(jìn)行鑒定。微型條形碼是指長(zhǎng)度明顯小于COⅠ標(biāo)準(zhǔn)條形碼（650 bp）的一段序列，這個(gè)概念是針對(duì)博物館標(biāo)本的研究而提出的[63]。微型條形碼的出現(xiàn)不僅在一定程度上彌補(bǔ)了焦磷酸測(cè)序技術(shù)的缺陷，還能夠有效地對(duì)經(jīng)深加工DNA已大量降解的食品進(jìn)行鑒定[63]。此外較于標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼序列微型條形碼更為經(jīng)濟(jì)。在我國(guó)，程鵬等[65]研究表明適當(dāng)?shù)腄NA微型條碼可用于魚(yú)類(lèi)的鑒定。與海產(chǎn)品的鑒定一樣，微型條形碼也能夠?yàn)槠渌锓N的分類(lèi)鑒定提供足夠的信息[66-67]。然而，相較于完整的COⅠ基因微型條形碼基因片段明顯減少，這對(duì)于區(qū)分近緣物種和基因相似度較高的物種來(lái)說(shuō)還有爭(zhēng)議。

DNA條形碼技術(shù)在加工食品鑒定中的應(yīng)用其實(shí)質(zhì)是對(duì)該技術(shù)在動(dòng)植物分類(lèi)鑒定研究的進(jìn)一步擴(kuò)展和應(yīng)用。DNA條形碼片段能夠有效地對(duì)加工食品或者加工食品中的某些成分進(jìn)行分類(lèi)鑒定。復(fù)合條形碼技術(shù)、微型條形碼的出現(xiàn)在一定程度上解決了加工食品DNA片段降解、混合有多個(gè)物種的問(wèn)題，為DNA條形碼技術(shù)在加工食品鑒定中的廣泛應(yīng)用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)也反映了要針對(duì)不同的鑒定內(nèi)容和目的不斷地對(duì)DNA條形碼技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠更有效地應(yīng)用不同食品的鑒定?？傊?，DNA條形碼技術(shù)快速、高效、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)為相關(guān)部門(mén)實(shí)現(xiàn)對(duì)食品工業(yè)和食品市場(chǎng)監(jiān)督管理走向高效、信息化開(kāi)啟了道路。

5 結(jié) 語(yǔ)

DNA條形碼技術(shù)旨在對(duì)現(xiàn)存生物類(lèi)群和未知生物材料進(jìn)行識(shí)別和鑒定，為人們了解和探索生物界提供了新的方式和新的理念。DNA條形碼技術(shù)有著檢測(cè)范圍較廣，操作簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高，鑒別效率高，信息化等優(yōu)點(diǎn)，使其在食品安全領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

目前針對(duì)各種商業(yè)欺詐對(duì)人們利益和健康以及社會(huì)安定造成的威脅，DNA條形碼技術(shù)有必要作為一種標(biāo)準(zhǔn)的鑒定方法應(yīng)用于食品安全領(lǐng)域。但是DNA條形碼技術(shù)在食品鑒定中的應(yīng)用還存在諸多困難與挑戰(zhàn)：首先，國(guó)內(nèi)外商家交易，消費(fèi)的食品物種豐富，突變可能性大，而且很多物種具有相似基因圖譜就使得鑒別異常復(fù)雜[2]；其次，對(duì)于加工過(guò)的食品以及混合食品較難獲得單一的DNA條形碼片段；此外，該技術(shù)依賴參考的數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建不夠完善存在太多不確定因素；另外，關(guān)于DNA 條形碼的一些技術(shù)問(wèn)題還存在很大爭(zhēng)議[68-70]：近緣物種共享線粒體多態(tài)性以及同屬物種間的線粒體DNA修復(fù)機(jī)制，這些將給近期快速分化物種和通過(guò)雜交產(chǎn)生的新種的鑒定帶來(lái)一定困難；而同屬種間較低的差異也會(huì)使物種分類(lèi)鑒定存在疑慮；除此之外，研究者們尚未探明線粒體基因在一個(gè)物種中不會(huì)有太大變化的原因，而且用作動(dòng)物條形編碼的線粒體基因并不會(huì)在所有動(dòng)物物種中都準(zhǔn)確地分化；同時(shí)也不能確定該方法能否適用于近緣和近期分化的物種。盡管DNA條形碼技術(shù)還存在很多的問(wèn)題，但是與實(shí)時(shí)熒光PCR、物種特異性PCR等技術(shù)相比較，DNA條形碼技術(shù)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。實(shí)時(shí)熒光PCR技術(shù)具有高準(zhǔn)確性、低假陽(yáng)性，特異性好，靈敏度、精確性以及自動(dòng)化程度高，并且能縮短反應(yīng)時(shí)間，快速測(cè)定產(chǎn)物大小等優(yōu)點(diǎn)，但是熒光標(biāo)記材料有限，數(shù)據(jù)分析軟件不完善。而物種特異性PCR除具有高靈敏度和精確性外，還具有簡(jiǎn)單易行、耗時(shí)少、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是在選取引物時(shí)需要設(shè)計(jì)合理、特異性強(qiáng)的引物存在較大困難，在鑒定親緣系數(shù)較近的物種時(shí)有更大的挑戰(zhàn)。DNA條形碼的穩(wěn)定性較強(qiáng)，而且采用數(shù)字化的形式，能夠在較短時(shí)間內(nèi)形成并建立易于利用的系統(tǒng)，從而使樣本鑒定過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化[68]。

DNA條形碼技術(shù)的使用并不意味著脫離形態(tài)學(xué)鑒定而是在形態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展。隨著研究的深入，DNA條形碼鑒別技術(shù)還可以與基因芯片技術(shù)、限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)（restriction fragment length polymorphism，RFLP）、時(shí)間溫度梯度電泳（temporal temperature gradient gel electrophoresis，TTGE）等技術(shù)相結(jié)合達(dá)到對(duì)食品更準(zhǔn)確、更快速的鑒別[24]。在不久的將來(lái)通過(guò)對(duì)軟硬件的改進(jìn)以及技術(shù)的進(jìn)一步完善，相信DNA條形碼技術(shù)將更加廣泛的應(yīng)用于食品安全鑒定領(lǐng)域，成為食品物種來(lái)源鑒定的基本方法。

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Application of DNA Barcoding in Authentication of Food Product

L? Dongmei， HUANG Yuan*， WEN Hui， ZHAO Xiaoling， HUANG Chong
(College of Life Science， Shaanxi Normal University， Xi’an 710062， China)

In recent years， there are constant reports about food adulteration problems all over the world. Inconsistent labeling of food products， adulteration of meat products， passing off inferior products as superior ones， and other commercial fraud problems affect consumer health and interests. Although the problem of food adulterations has gained more and more attention， traditional detection methods have many weaknesses for the authentication of food products. DNA barcoding is a technique for authenticating food products at the molecular level that can make up for the shortcomings of traditional identification methods. Its characteristics of accuracy， high efficiency and simplicity have brought about a new revolution in the field of food identification. This paper reviews the current situation of DNA barcoding studies and summarizes the applications of DNA barcoding to identify fishery products， meat products， edible plants， and processed foods. Finally， the strengths and weaknesses of DNA barcoding and its development trend in the future are also discussed.

food identification; DNA barcoding; meta-barcoding; mini-barcoding

TS207.3

A

1002-6630（2015）09-0248-06

10.7506/spkx1002-6630-201509046

2014-04-08

陜西師范大學(xué)勤助科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目（QZZD13016）

呂冬梅（1993—），女，本科，研究方向?yàn)槭称疯b定技術(shù)。E-mail：873842584@qq.com

*通信作者：黃原（1962—），男，教授，博士，研究方向?yàn)榉肿舆M(jìn)化與分子系統(tǒng)學(xué)。E-mail：yuanh@snnu.edu.cn