常见微生物检测

贻贝中有机氯农药和多氯联苯标准物质获批国家一级 　　据报道，8月17日，由中国科学院大连化学物理研究所生态环境评价与分析研究组负责研制的“贻贝中有机氯农药和多氯联苯标准物质”被国家质监总局正式批准为国家一级标准物质。这标志着，今后我国生物样品中34种常见污染物的检测将有统一标尺。 　　长期以来，我国底栖生物中多氯联苯和有机氯农药的标准物质一直是空白，而国外同类标准物质基本被美国和欧盟等国家垄断。大连化物所研制的这一标准物质属于国家“863”项目的子课题。该标准物质是利用对目标污染物具有生物富集效应的海红(学名“贻贝”)研制而成的，采用的定值测量方法是目前世界上最权威、最准确的同位素稀释高分辨质谱方法，且每套售价仅为国际售价的1/10。 　　据该研究组研究人员介绍，所谓国家标准物质就是一种类似天平的计量器具，它主要用来校准仪器、评价测量方法，以此保证测量结果一致。目前，我国各个实验室都有自己的检测方法体系，所以对同一物质的检测，不同检测机构的检测结果可能出现极大差距。因此，急需统一而又权威的标尺衡量方法。 　　大连化物所研制的标准物质的检测目标物包括16种多氯联苯和18种有机氯农药，其中有些目标化合物如六六六、DDT等是国家明令禁止使用的农药，同时这些化合物也是我国加入斯德哥尔摩公约后被要求重点监测的持久性有机污染物。但是，因缺少标准物质，一直以来限制了该类污染物的检测水平。 　　研究人员告诉记者，这一标准物质涵盖的目标化合物范围比较广，可以用于贝类、鱼虾、肉类等生物样品中有机氯农药类和多氯联苯类的检测。如果未来都使用标准物质对检测方法进行评价和校准，将不会再出现同一个物质的检测结果差距很大的现象。

作者：北京农学院 李相阳在当今社会，消费者日益关注健康饮食，而水果和蔬菜因其低脂、高纤维以及环保特性而备受推崇。然而，果蔬在采摘后的储存和运输过程中对温度、湿度、气体成分等环境因素极为敏感，在贮藏过程中面临着微生物污染、酶促反应、氧化变质等多重挑战。因此，一系列先进的贮藏保鲜设备和检测仪器被研发并应用于实际生产中，这些设备和仪器不仅提高了贮藏效率，延长了产品的货架期，同时也为消费者提供了更加安全、可靠的食品选择。有效的贮藏保鲜技术对于保持果蔬采后的新鲜度、营养价值以及食品安全至关重要。本文介绍果蔬采后贮藏保鲜的基本原理，常见仪器与设备。一、果蔬贮藏保鲜的基本原理果蔬贮藏保鲜是一个综合性的技术过程，其核心目标是延缓自然衰老和变质，保持其新鲜度和营养价值。以下是果蔬贮藏保鲜的几项基本原理：1.微生物控制。微生物是导致食品腐败变质的主要因素之一。在贮藏保鲜过程中，通过控制微生物的生长和繁殖，可以有效延长保质期。常用的微生物控制方法包括冷藏、加热处理、使用防腐剂等。2.酶活性抑制。果蔬中含有多种酶，这些酶在适宜的条件下会催化食品中的化学反应，导致其品质下降。通过控制贮藏条件，如降低温度、改变pH值或使用酶抑制剂，可以抑制酶的活性，减缓其生化变化。3.氧化还原反应控制。氧化反应是导致果蔬色泽、风味和营养成分变化的重要原因。通过控制氧气的接触，例如采用真空包装或充氮包装，可以减少氧化反应的发生，保持食品的原有品质。4.水分控制。水分是影响食品贮藏寿命的关键因素。过高或过低的水分活度都会加速果蔬的变质过程。通过控制包装环境的湿度或使用干燥剂，可以调节其水分活度，延长其保质期。5.气体成分调节。果蔬在贮藏过程中，气体成分的调节对于延缓食品衰老具有重要作用。例如，降低氧气浓度和提高二氧化碳浓度可以减缓呼吸作用，延长果蔬的保鲜期。6.温度控制。温度是影响微生物生长和酶活性的关键因素。通过冷藏或冷冻技术，可以显著降低食品中微生物的生长速率和酶的活性，从而延长果蔬的保质期。7.光照控制。光照，尤其是紫外线，可以加速果蔬中某些化学反应，导致其品质下降。在贮藏过程中，避免直接光照或使用遮光材料，可以减少光照对果蔬品质的影响。二、果蔬采后贮藏保鲜常见的检测仪器在果蔬采后的贮藏保鲜过程中，检测设备扮演着至关重要的角色。它们不仅能够确保果蔬在贮藏过程中的安全性和品质，还能为生产者提供实时反馈，以便及时调整贮藏条件。以下是一些关键的检测设备及其在贮藏保鲜中的应用：1. 微生物检测仪器。微生物污染是导致果蔬变质的主要原因之一。微生物检测仪器能够快速准确地检测细菌、霉菌等微生物含量。这些仪器通常采用培养基、酶联免疫吸附测定（ELISA）、PCR等技术，为果蔬贮藏过程中的微生物控制提供科学依据。 2. pH计和电导率仪。pH和电导率对于了解果蔬的生理状态和贮藏品质有重要意义。pH是衡量果蔬品质的一个重要指标。例如，梅特勒托利多公司提供的InLab Solids Pro-ISM电极，就是专为测量水果和蔬菜等固体样品的pH而设计的，它能够直接插入样品中而不会造成损坏 。电导率仪在果蔬采后生理生化实验中有其特定的应用。例如，不良环境对植物细胞膜的伤害可以通过测量细胞外渗液的电导率来评估，从而了解果蔬的生理状态 。此外，在实验中测定果蔬汁液的冰点，也涉及到电导率的测量 。例如，在石榴采后贮藏的研究中，使用电导率仪测量果皮的相对电导率，可以评估低温贮藏对石榴生理及贮藏品质的影响。pH计和电导率仪可以帮助研究人员和生产者监测和评估果蔬的贮藏品质，从而优化贮藏条件，延长果蔬的货架期。 3. 色差仪。食品的色泽是消费者评价食品新鲜度和品质的重要视觉指标。色差仪通过测量食品表面的反射光，计算出色彩的三个基本参数：L（亮度）、a（红绿色度）、b（黄蓝色度）。这些数据可以用来评估果蔬在贮藏过程中色泽的变化，指导生产者采取相应的保鲜措施。 4. 水分活度测定仪。水分活度（Aw）是衡量果蔬中可利用水分的指标，与果蔬的保质期和微生物生长密切相关。水分活度测定仪通过测量果蔬的蒸汽压或电导率，快速准确地测定水分活度。根据果蔬的类型和预期的保质期，确定理想的水分活度范围。一般来说，水分活度越低，微生物生长的可能性越小，果蔬的保质期越长。定期使用水分活度测定仪监测果蔬的水分活度，可以确保其在安全范围内。如果水分活度发生变化，及时调整贮藏条件。5. 气体分析仪。在气调贮藏中，气体成分的精确控制对保鲜效果至关重要。气体分析仪器能够实时监测包装内氧气、二氧化碳和氮气的浓度，确保气体比例符合保鲜要求。这些仪器通常采用电化学传感器、红外光谱或质谱技术，具有高灵敏度和准确性。 6. 质构分析仪。质构是评价果蔬口感和物理特性的重要指标。质构分析仪通过模拟人的咀嚼过程，测量果蔬的硬度、弹性、粘性和咀嚼性等参数。这些数据对于评估果蔬在贮藏过程中的质构变化，以及优化加工和贮藏条件具有重要意义。 7. 近红外光谱仪。近红外光谱技术是一种无损检测方法，能够快速分析果蔬中的水分含量和糖含量。近红外光谱仪通过分析食品对特定波长光的吸收和反射，建立模型来预测果蔬的品质。便携式近红外仪可以检测水果内部的褐变，可以用于水果的糖度分级。在线式近红外仪可以用于果蔬分选。 8. 食品安全检测仪。食品安全检测仪用于检测果蔬中的有害物质，如农药残留、重金属、添加剂等。这些仪器通常采用色谱、质谱、光谱等技术，为确保食品的安全性提供了重要保障。 三、常见贮藏保鲜设备果蔬的贮藏保鲜依赖于多种设备，这些设备通过不同的技术手段来延长食品的保质期和保持其新鲜度。以下是一些常见的贮藏保鲜设备：1. 冷藏设备。冷藏是最基本的保鲜方法之一，通过降低温度来减缓微生物的生长和酶的活性。冷藏库就像果蔬的“卫士”，通过精确的温度控制，为果蔬提供了一个适宜的贮藏环境。冷藏设备的设计需要考虑到温度的均匀性、湿度的控制以及空气流通等因素，以确保果蔬在贮藏过程中的品质。2. 真空包装机。真空包装通过抽取包装内的空气，减少氧气的含量，从而降低氧化反应和微生物生长的可能性。真空包装机能够自动完成抽真空、封口等过程，适用于各种形状和大小的包装。真空包装不仅能够延长食品的保质期，还能保持食品的色泽和风味。3. 气调保鲜设备。气调保鲜技术通过调节包装内气体的成分，如降低氧气浓度和提高二氧化碳或氮气的浓度，来抑制呼吸作用和微生物活动。气调保鲜设备可以是简单的充气包装机，也可以是集成了气体分析和控制的高级系统，以实现更精确的气体成分调节。4. 智能监控系统。现代贮藏保鲜技术中，智能监控系统发挥着越来越重要的作用。这些系统可以实时监测和记录贮藏环境中的温度、湿度、气体成分等参数，并通过自动化控制系统进行调节，以确保食品始终处于最佳的贮藏条件。每种设备都有其特定的应用场景和优势，选择合适的设备对于实现有效的贮藏保鲜至关重要。在实际应用中，往往需要结合多种设备和技术，以达到最佳的保鲜效果。果蔬采后的贮藏保鲜是一个不断发展的领域，它不仅关系到果蔬安全和品质，也是果蔬行业创新和发展的关键。随着技术的不断进步和消费者需求的不断变化，我们有理由相信，未来的贮藏保鲜技术将更加高效、安全和环保，为消费者提供更高品质的食品，同时也为食品和农业行业带来新的发展机遇。作者介绍：李相阳，北京农学院食品科学与工程学院副教授，北京市现代农业产业体系北京市创新团队岗位专家，主要开展农产品质量安全控制快速检测技术开发和示范应用推广。主持北京市科协金桥工程种子资金、北京市科委一般项目、北京市农业科技项目等课题 10 余项；以第一作者/通讯作者在 Food Chemistry、Frontiers in Chemistry、Agriculture 等期刊发表文章30余篇。

食物过敏是指过敏原蛋白引起的异常或过强的免疫反应，从免疫学机制而言，可以将食物过敏反应分为4 种类型，即：免疫球蛋白（Ig）E介导的I型超敏反应、II型细胞毒性超敏反应、III型免疫复合型超敏反应以及T细胞介导的迟发性超敏反应。目前可以从广义的角度将食物过敏分为IgE介导和非IgE介导两大类，其中以IgE介导的食物过敏反应最为常见。IgE介导的过敏反应是指过敏原与特异性抗体形成复合物后，与细胞（如肥大细胞、嗜碱性细胞）相结合，随后细胞释放组胺、5-羟色胺及白三烯等大量活性介质，这些物质作用于组织与器官，引起局部或者全身性的过敏反应。河北科技大学食品与生物学院的宁亚维和河北省食品检验研究院的李 强*、张 岩*等人介绍了8 类常见致敏食品中主要过敏原的结构与致敏特点，对常用的食物过敏原方法以及现阶段一些新兴的检测技术进行了综述，并对检测方法未来的发展方向进行展望，期望能对促进食物过敏原检测方法的开发提供参考。1、食品中常见过敏原大豆大豆引发的过敏为IgE抗体介导的速发型过敏反应，会损害患者的皮肤系统、呼吸系统以及消化系统，引发荨麻疹和皮疹等皮肤病，呼吸障碍、呼吸急促、哮喘等呼吸道疾病，腹痛、腹泻等消化道症状，甚至会导致过敏人群发生过敏性休克。世界过敏原数据库收录数据显示，引起过敏反应的大豆过敏原43 种，但大多数过敏反应由两种主要过敏原蛋白引起，即大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白。小麦小麦中蛋白含量占10%～15%，按其在不同溶剂中的溶解度不同主要分为4 类：清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白，这些蛋白成分是小麦中的重要营养物质，同时也是小麦过敏原的主要来源。与小麦过敏相关的疾病主要有小麦运动激发过敏症、接触性荨麻疹、特异性皮炎、面包师哮喘症、恶心呕吐以及腹泻等，大多数小麦过敏涉及的是轻度反应，在某些特殊情况下也会导致生命危险。世界卫生组织/国际免疫学会联合会过敏原命名小组分委员会已经提供了13 种小麦过敏原，包括Tri a 14、Tri a 18、Tri a 19、Tri a 20、Tri a 25、Tri a 26、Tri a 36、Tri a 37、Tri a 41～Tri a 45。坚果类能够引起过敏反应的坚果类食物主要包括杏仁、腰果、核桃、榛子、开心果、巴西坚果等，过敏人群食用后，会出现胸闷、咽喉痛，呼吸困难以及恶心、胃痉挛，呕吐腹泻等症状。坚果一般作为植物的种子或者果实，因此大多数坚果蛋白属于3 种保守的种子贮藏蛋白，包括2S白蛋白、7S豆球蛋白和11S豆球蛋白。2S白蛋白属于醇溶蛋白超家族，此家族中的植物源性过敏原具有低分子质量和序列中含有多个半胱氨酸残基的特征。通常，8 个半胱氨酸参与建立4 条链内的二硫键，构成蛋白质三维结构所必需的α-螺旋。醇溶蛋白超家族的大多数过敏原由于其结构小而紧凑，对热、pH值和胃肠道酶具有高度耐受性。花生花生常引起食物过敏反应，过敏症状包括血管性水肿、低血压、腹痛到危及生命的哮喘和过敏性休克等。目前花生中已鉴定出16 种蛋白质过敏原，并将其命名为Ara h 1～17，由于Ara h 4与Ara h 3的序列重复率大于90%，因此2012年Ara h 4被重新命名为Ara h 3.0201，将其与Ara h 3作为相同的过敏原。50%以上过敏患者血清IgE检测结果表明，最常见的花生过敏原为Ara h 1～3和Ara h 6。牛奶牛奶含有丰富的蛋白质，主要包括酪蛋白和乳清蛋白两类，分别占乳蛋白总量的80%和20%。乳蛋白是主要的食物过敏原，常引起婴幼儿过敏性疾病。牛奶过敏通常表现为湿疹、特异性皮肤炎等皮肤症状以及恶心、呕吐、腹痛、腹泻和大便干燥等消化道症状。牛奶中的过敏原主要有3 种，分别是酪蛋白以及乳清蛋白中的α-乳白蛋白、β-乳球蛋白。鸡蛋鸡蛋也是引起食物过敏的主要食品之一，过敏症状主要表现为湿疹、皮炎和风团疹，消化道出现呕吐、腹泻、胃食道反流等。鸡蛋中的主要过敏原有6 种，蛋黄中存在2 种，分别是α-卵黄蛋白和卵黄糖蛋白；蛋清中有4 种，分别是卵类黏蛋白、卵白蛋白、卵转铁蛋白和溶菌酶，这4 种蛋白分别占蛋清蛋白总量的11%、54%、12%和3.5%。鱼类鱼类肉质鲜嫩且营养价值高，但是鱼类常引起过敏人群发生食物过敏反应。过敏症状主要表现为脸红、荨麻疹、恶心呕吐、腹泻、体温逆转、视力模糊等神经系统症状以及血压下降、心传导阻滞等心血管症状。鱼类主要过敏原为小清蛋白、醛缩酶和烯醇化酶。小清蛋白具有保守蛋白结构，分子质量为10～13 kDa，属于食物过敏原中最大的蛋白质家族之一的钙结合蛋白。小清蛋白的热稳定性极高，对食品加工和酶消化的耐受能力极强，不容易通过物理化学方法去除，因此小清蛋白是导致70%以上的鱼及鱼类产品引起过敏反应的原因。其次，醛缩酶和β-烯醇化酶也是重要的鱼类过敏原，分子质量分别为40 kDa和47～50 kDa。醛缩酶和烯醇化酶对热处理敏感，对食品加工的耐受度低于小清蛋白，因此过敏反应的发生概率也低于小清蛋白。甲壳及贝类甲壳及贝类食品味道鲜美且营养丰富，然而因含有过敏原常引起过敏人群发生海鲜过敏反应。过敏症状表现为恶心呕吐、腹泻腹痛的胃肠道症状，也会导致指尖和脚趾的刺痛感，甚至出现肌肉麻痹。甲壳及贝类过敏原主要存在于肉的可食用部分，其主要过敏原包括原肌球蛋白和精氨酸激酶。2、食物过敏原常用检测技术基于蛋白水平的免疫学检测技术酶联免疫吸附试验法：ELISA法基于免疫酶的特点对待测物质进行免疫测定，检测结果可根据底物与酶反应后的产物颜色对抗原进行定性或定量分析。ELISA法根据检测原理以及检测对象的不同分为多种类型，用于食物过敏原检测的主要是夹心法和竞争法。ELISA法是目前在食物过敏原的检测中应用最广泛的一种方法，特异性强、灵敏度高，现阶段多采用成品化的试剂盒进行样品检测。ELISA法检测结果的准确性依赖于抗体对致敏蛋白的识别，但由于食品加工过程中蛋白结构的改变使抗体无法准确识别结合部位，导致检测灵敏度下降，容易产生假阳性结果。虽然ELISA法存在一定局限性，但其仍是主要的食品过敏原定量方法，尤其是在检测花生、大豆和鸡蛋等过敏食物中的致敏组分应用较广。免疫层析技术：免疫层析技术是酶联免疫吸附技术原理的扩展应用，层析时，标记物与待测物之间形成的复合物被相应的配体捕获而聚集到硝化纤维膜上的检测线上，之后复合物在膜上呈现出标记物所带有的颜色，最后可通过纤维膜上显色条的有无、颜色的深浅和反射光线强弱等实现定性或定量检测。免疫层析技术多应用于花生、榛子等坚果的过敏原检测，也有研究人员将其应用到鱼类过敏原的检测中。免疫印迹技术：免疫印迹技术，又称蛋白质印迹技术。该法首先利用凝胶电泳根据蛋白质分子质量的不同将样品分离，随后将凝胶上的蛋白质样品转移至硝酸纤维素膜上，使用放射性物质或者酶标记抗体来进行样品的检测与分析。免疫印迹技术主要用于食物过敏原的鉴定以及半定量分析，Willison等利用小鼠单克隆抗体4C10对杏仁主要过敏原Pru du 6的构象表位进行定位，免疫印迹实验的分析中，该单克隆抗体与非还原性的Pru du 6发生反应，证明了该过敏原构象表位识别的准确性。生物传感器技术：生物传感器主要由生物识别元件和信号转换元件两大部分组成，通过将目标分析物与识别元件进行特异性结合后将产生的物理、化学信号转化为可以检测的光、电信号以达到检测目的。目前用于食物过敏原检测的传感器主要为免疫传感器，根据测定原理的不同可进一步分为电化学免疫传感器、场效应生物传感器和表面等离子体共振（SPR）传感器等。基于基因水平的分子生物学检测技术实时荧光定量PCR技术：实时荧光定量PCR技术在体外模拟体内的DNA复制，利用扩增后的核酸产物来进行样品检测。通过在PCR体系中加入荧光基团，利用荧光基团产生的荧光信号变化来动态监测整个反应过程的实时荧光定量PCR技术在食物过敏原的检测中应用更加广泛。传统PCR技术主要对样品进行定性检测，而实时荧光定量PCR可以实现多种复杂食品中过敏原的定性定量分析以及物种的鉴定。环介导等温扩增检测技术：LAMP是近些年发展起来的一种新型的核酸扩增技术，通过设计4～6 条特异性引物，使用具有链置换活性的DNA聚合酶，在等温条件下每小时将目标基因扩增9～10 倍。由于其操作简单、检测时间短，目前已经应用于食品微生物检测、转基因食品检测以及过敏原成分检测等多个方面。质谱技术近年来，随着质谱技术的不断成熟与完善，在食品过敏原检测中的应用得到了越来越多的关注。使用质谱法检测食物过敏原时多与高效分离纯化技术如液相色谱、毛细管电泳等相结合，最常用的检测方法为 液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS），在选择合适的样品预处理方式和稳定的特征肽段的前提下，可以提高检测的灵敏度和准确性。尽管质谱法在应用时需要昴贵的仪器以及专业的技术人员，但质谱法具有快速、高特异性、高通量的优势，可以克服免疫学方法存在的通量低和交叉干扰的弊端，也克服了 PCR技术不能直接检测致敏蛋白质的缺点，具有较好的开发潜力。3、新型食物过敏原检测技术每种食物过敏原检测技术都兼具优缺点，没有一种单独的方法能够将所有优点结合起来，对所有相关的过敏性食品成分进行经济、可靠、快速和明确的识别和定量（图1）。对于一些复杂的分析样品，可能需要使用一种以上的技术来进行全面的检测。结 语目前在世界范围内，过敏性疾病的发生率仍呈现不断上升的趋势，明确食品中的过敏原并建立相关的检测技术对于预防食物过敏的发生至关重要。在目前的食物过敏原检测技术中，基于蛋白水平的ELISA检测技术和基于核酸水平的实时荧光定量PCR技术应用最为广泛，已经逐渐商业化、标准化。蛋白质容易在加工过程中发生变性、聚集等现象，导致其线性表位以及构象表位发生改变，给过敏原的检测带来困难，因此更容易造成检测误差，出现假阳性以及假阴性结果。相比之下，核酸检测更不易于受到外界条件影响，但由于是间接性检测，无法检测到蛋白质谱引起的过敏反应。而质谱法既可以改善免疫学方法中存在的检测通量低和交叉干扰的影响，同时避免了核酸检测技术不能直接检测致敏蛋白的缺点，能够对蛋白质和多肽进行明确鉴定，并且可以同时检测多种过敏原。但昴贵的仪器成本以及对检测人员的高素质要求在一定程度上限制了其进一步的发展。为了减少过敏性疾病的发生，未来的主要发展方向有两点：一方面，开发有效的过敏原减除技术，如通过热加工、高压及微生物发酵降解等方式降解过敏原蛋白从而降低致敏性；另一方面，开发便捷、快速、高效的过敏原检测技术，以帮助消费者更好地避免摄入过敏原。