生物芯片技術(shù)及其在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

□ 梁耀娟 北海市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所

1 生物芯片技術(shù)概述

具體來講，生物芯片技術(shù)是運(yùn)用原位合成等方法，在硅膠片等支持物的表面有序固定大量生物大分子，包括細(xì)胞、核酸片段等，促使有二維分子排列形成，雜交已經(jīng)完成標(biāo)記的待測(cè)生物樣品中的靶分子，借助于相關(guān)儀器來科學(xué)高效地檢測(cè)分析雜交信號(hào)強(qiáng)度，以便對(duì)樣品中的靶分子數(shù)量有效判斷，促使分析檢測(cè)目的得到順利實(shí)現(xiàn)。目前出現(xiàn)了諸多種類的生物芯片，有著不同的劃分依據(jù)，如根據(jù)作用對(duì)象的差異，可以劃分為基因芯片、細(xì)胞芯片等；而根據(jù)原理，又可以劃分為為通道型微陣列芯片、元件型微陣列芯片等。其中，基因芯片因?yàn)榫哂休^大優(yōu)勢(shì)，得到了最為廣泛的運(yùn)用，蛋白質(zhì)芯片、組織芯片也有著較為廣泛的運(yùn)用范圍。在具體實(shí)踐中，需要結(jié)合食品檢測(cè)的要求和實(shí)際情況，科學(xué)選擇生物芯片技術(shù)。

2 生物芯片技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 生物芯片技術(shù)在食品微生物檢測(cè)中的應(yīng)用

有很多致病微生物存在于食品中，那么通過食品微生物檢測(cè)就是為了將食品中含有的病原性微生物給及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出來，以便促使人類身體健康得到保障。過去往往采用生物培養(yǎng)檢測(cè)的方法，需要進(jìn)行十分繁雜的操作環(huán)節(jié)，且無法將食品污染情況及時(shí)反映出來，食品安全性得不到保證，威脅到消費(fèi)者的身體健康。之后采用PCR檢測(cè)技術(shù)，此種方法靈敏度較高，但需要較高的成本，存在著諸多弊端。那么，就需要采取生物芯片技術(shù)。國(guó)外有學(xué)者設(shè)計(jì)了診斷芯片，其根據(jù)高度保守基因序列，將不同菌種之間的差異序列作為靶基因，然后在芯片表面布置同種細(xì)菌不同血清型所持有的標(biāo)志基因。相較于傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，此種方法具有較高的敏感度，且操作環(huán)節(jié)較少，具有較好的重復(fù)性。

2.2 生物芯片技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)中的應(yīng)用

進(jìn)入新時(shí)期后，基因工程技術(shù)日趨成熟，市場(chǎng)上出現(xiàn)了越來越多的轉(zhuǎn)基因食品。但人們普遍都比較擔(dān)憂轉(zhuǎn)基因食品的不可預(yù)期影響，為了維護(hù)消費(fèi)者的知情權(quán)和選擇權(quán)，就需要積極運(yùn)用生物芯片技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了兩種轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)技術(shù)，分別是PCR法和酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)法，后者可能會(huì)改變成分性質(zhì)，而PCR法在運(yùn)用過程中，很多因素都會(huì)對(duì)其結(jié)果準(zhǔn)確性造成影響，且交叉感染問題很容易出現(xiàn)，這樣就無法快速有效地檢測(cè)轉(zhuǎn)基因食品。針對(duì)這種情況，就可以采取基因芯片技術(shù)。本技術(shù)在支持物上固定大量的探針分子，雜交標(biāo)記的樣品分子，然后對(duì)每一個(gè)探針分子雜交信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，分析獲取到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，就可以對(duì)樣品分子的序列、數(shù)量等信息有效了解，進(jìn)而對(duì)樣品中是否含有轉(zhuǎn)基因成分科學(xué)判斷，保證食品的安全性。

2.3 生物芯片技術(shù)在食品原料檢測(cè)中的應(yīng)用

在對(duì)基因突變的食品原料作物篩選過程中，也可以有效運(yùn)用基因芯片技術(shù)，以便將具有更高經(jīng)濟(jì)價(jià)值和更好抗病性、抗蟲性的作物給找出來。借助于基因芯片技術(shù)，能夠?qū)ψ魑锊煌蚬δ芨玫牧私?，可以判斷作物受到不同因素的影響狀況，如干旱、肥力、光量等，以便科學(xué)處理，提升作物產(chǎn)品，也可以更好地培育食品原料作物新品種。進(jìn)入新時(shí)期后，美國(guó)有公司已經(jīng)將多種檢測(cè)系統(tǒng)給開發(fā)出來，能夠有效檢測(cè)轉(zhuǎn)基因食品原料，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.4 生物芯片技術(shù)在食品毒理學(xué)研究中的應(yīng)用

過去的食品毒理學(xué)研究中，將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭\(yùn)用過來，其能夠?qū)Χ疚锏恼w毒性效應(yīng)、毒物代謝情況等科學(xué)研究，但是此種技術(shù)需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，且需要將很多動(dòng)物投入到實(shí)驗(yàn)中來。而通過生物芯片技術(shù)的運(yùn)用，能夠同時(shí)有效分析幾千個(gè)基因表達(dá)，可以更好地研究人體免疫系統(tǒng)受到新型食品資源的影響情況，還能夠科學(xué)分析單個(gè)、多個(gè)混合體的有害成分。現(xiàn)階段，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)依然具有一定的運(yùn)用價(jià)值，還無法被生物芯片完全取代，但通過生物芯片技術(shù)的運(yùn)用，能夠獲取到更多有用的信息，很多生物實(shí)驗(yàn)可以被省略掉，節(jié)約人力資源和時(shí)間資源。目前，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了很多毒理學(xué)基因芯片，且經(jīng)過不斷實(shí)踐，逐步成熟。比如，美國(guó)研制出來的ToxChip基因芯片，能夠?qū)⑷梭w基因表達(dá)受到有害化學(xué)物質(zhì)的影響情況靈敏地檢測(cè)出來。

2.5 生物芯片技術(shù)在食品營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)中的應(yīng)用

細(xì)胞與營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生作用后，將會(huì)改變細(xì)胞的外部形態(tài)，內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)正常的代謝過程。而基因表達(dá)變化則可以充分體現(xiàn)內(nèi)部生理活性的變化，那么通過對(duì)細(xì)胞基因表達(dá)受到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)影響情況進(jìn)行檢測(cè)和分析，就能夠?qū)I(yíng)養(yǎng)成分的作用機(jī)制科學(xué)推測(cè)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分前后細(xì)胞的變化情況科學(xué)觀察，就能夠?qū)ζ浠钚?、毒性正確判斷，以便對(duì)物質(zhì)的作用靶位點(diǎn)有效確認(rèn)。

3 結(jié)語

相較于傳統(tǒng)的食品檢測(cè)技術(shù)，生物芯片技術(shù)具有一系列的優(yōu)勢(shì)，其具有更高的靈敏度和檢測(cè)效率。通過有機(jī)結(jié)合生物芯片技術(shù)和食品安全檢測(cè)，將會(huì)有效提升食品安全檢測(cè)水平，推動(dòng)生物芯片技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)要緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，深入研究生物芯片技術(shù)，以便推動(dòng)食品檢測(cè)領(lǐng)域的整體進(jìn)步和發(fā)展。