基因測(cè)序技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

1、基因測(cè)序技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用基因測(cè)序論文（核心期刊范文8篇）之第三篇關(guān)鍵詞：基因測(cè)序,食品檢測(cè),食品摻假1 基因測(cè)序技術(shù)在分子生物學(xué)研究中, DNA序列分析是進(jìn)一步研究和改造目的基因的基礎(chǔ)。目前, 用于測(cè)序的主流技術(shù)有2類: (1) 傳統(tǒng)測(cè)序技術(shù), 或稱為第一代測(cè)序技術(shù), 以雙脫氧鏈終止法 (Sanger測(cè)序法) 為代表。 (2) 近幾年發(fā)展起來的下一代測(cè)序技術(shù) (NGS測(cè)序技術(shù)) , 又被稱為高通量測(cè)序技術(shù), 其測(cè)序原理有邊合成邊測(cè)序、單分子測(cè)序和納米孔測(cè)序。具體來說, 邊合成邊測(cè)序 (也稱為第二代測(cè)序技術(shù)) 以Roche公司的454技術(shù), Illumina公司的Solexa、Hiseq技

2、術(shù)和ABI公司的Solid技術(shù)為代表;單分子測(cè)序 (也稱為第三代測(cè)序技術(shù)) 以Helicos Bioscience公司的HeliScope遺傳分析系統(tǒng)和Pacific Biosciences公司的PacBio RS單分子實(shí)時(shí)測(cè)序系統(tǒng)為代表;納米孔測(cè)序 (也稱為第四代測(cè)序技術(shù)) , Oxfold Nanopore Technologies公司的GridION和MinION等為代表1。測(cè)試技術(shù)的飛速發(fā)展, 使檢測(cè)通量有了革命性的改進(jìn), 同時(shí)大大降低了測(cè)序成本。此外, 消費(fèi)者對(duì)于食品安全越來越重視, 無論是生產(chǎn)者、消費(fèi)者還是監(jiān)管檢測(cè)機(jī)構(gòu), 都需要開發(fā)更精確、更高效的檢測(cè)方法, 基因測(cè)序技術(shù)正迎合了這

3、樣的需要, 故而, 基因測(cè)序技術(shù)與食品檢測(cè)領(lǐng)域的結(jié)合也應(yīng)運(yùn)而生。2 基因測(cè)序技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用2.1 食品中成分的檢測(cè)任何人為或者意外導(dǎo)致的食品摻假和污染都是不可接受的, 但各種食品原料 (如各種禽畜肉類、水產(chǎn)類) 間巨大價(jià)差所帶來的豐厚利潤, 使得此類事件層出不窮, 國內(nèi)國外都屢見不鮮。食品中摻入的其他未標(biāo)注成分也增加了食品過敏的風(fēng)險(xiǎn), 從國內(nèi)的掛羊肉賣鴨肉;到歐洲的馬肉風(fēng)波;, 各種食品危機(jī)、食物過敏和食品欺詐的發(fā)生將摧毀消費(fèi)者對(duì)于食品安全的信心, 也傷害了行業(yè)的健康發(fā)展。生產(chǎn)者、消費(fèi)者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)食品供應(yīng)鏈潛在風(fēng)險(xiǎn)的警覺意識(shí)大大提高, 據(jù)不完全估算, 全球食品行業(yè)每年需耗費(fèi)100億1

4、50億美元應(yīng)對(duì)這類食品欺詐。因此, 希望在食品加工和生產(chǎn)中的上述風(fēng)險(xiǎn)都是可識(shí)別和可預(yù)防的。利用PCR技術(shù)對(duì)食品中的成分進(jìn)行基因檢測(cè), 陽性結(jié)果用測(cè)序技術(shù)加以驗(yàn)證, 這已經(jīng)是一種非常成熟的技術(shù)。我國的很多國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都采用了這種技術(shù)來應(yīng)對(duì)食品摻假欺詐及對(duì)過敏成分進(jìn)行檢測(cè), 如GB/T 20190-2006飼料中牛羊源性成分的定性檢測(cè)定性聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) (PCR) 法、GB/T 23815-2009豬肉制品中植物成分定性PCR檢測(cè)方法、GB/T 23814-2009蓮蓉制品中蕓豆成分定性PCR檢測(cè)方法、SN/T 2978-2011動(dòng)物源性產(chǎn)品中雞源性成分PCR檢測(cè)方法、SN/T 3730.4

5、-2013食品及飼料中常見畜類品種的鑒定方法第4部分:驢成分檢測(cè)實(shí)時(shí)熒光PCR法、SN/T 3730.5-2013食品及飼料中常見畜類品種的鑒定方法第5部分:馬成分檢測(cè)實(shí)時(shí)熒光PCR法、SN/T 3730.2-2013食品及飼料中常見畜類品種的鑒定方法第2部分:狗成分檢測(cè)實(shí)時(shí)熒光PCR法、SN/T 2867-2011飼料中魚源性成分定性檢測(cè)方法PCR方法、SN/T 3731.1-2013食品及飼料中常見禽類品種的鑒定方法第1部分:鵪鶉成分檢測(cè)PCR法、SN/T 3731.2-2013食品及飼料中常見禽類品種的鑒定方法第2部分:鵝成分檢測(cè)PCR法、SN/T 3731.3-2013食品及飼料中常見

6、禽類品種的鑒定方法第3部分:鴿子成分檢測(cè)實(shí)時(shí)熒光PCR法等。但是, PCR技術(shù)有個(gè)很大的缺陷, 只能定性檢測(cè), 無法定量分析, 無法分辨食品中含有的其他成分是惡意摻假還是由于共用生產(chǎn)線或生產(chǎn)器具等無法避免的原因造成的污染。近年來, 利用下一代測(cè)序技術(shù) (NGS測(cè)序技術(shù)) , 可以實(shí)現(xiàn)食品中各種動(dòng)物源性成分的定量分析, 而且這種技術(shù)已經(jīng)投入商業(yè)應(yīng)用中, 一些大型檢測(cè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)可以提供此項(xiàng)檢測(cè)服務(wù)。2.2 特定物種分析即便是同類原料, 由于產(chǎn)地不同、品種不同, 其價(jià)值會(huì)有巨大差異, 但普通消費(fèi)者又很難通過外觀、口感等加以區(qū)分, 尤其當(dāng)原料經(jīng)過加工后, 如水產(chǎn)品被去頭、去皮、去骨后, 甚至再經(jīng)煙熏、腌

7、制等工藝。即便是專業(yè)人士, 想要準(zhǔn)確無誤地判斷產(chǎn)地、品種也非易事。利用PCR技術(shù), 以16S rRNA基因的通用引物擴(kuò)增魚類樣品的16S rRNA或其他特征基因片段, 用測(cè)序技術(shù)分析其基因序列, 再與權(quán)威發(fā)布的基因組數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì), 從而在基因?qū)用嫔? 確定原料的品種、產(chǎn)地信息。運(yùn)用這種技術(shù)制作物種鑒定的DNA條形碼, 在技術(shù)層面上杜絕這類混淆品種的食品欺詐行為, 是各國食品監(jiān)管部門和檢測(cè)機(jī)構(gòu)的手段之一。傳統(tǒng)的測(cè)序技術(shù)通常適用于初加工的水產(chǎn)制品, 對(duì)于深加工的產(chǎn)品會(huì)有很多困難。下一代測(cè)序技術(shù)在深加工水產(chǎn)制品的種類鑒定上會(huì)發(fā)揮更多的作用。2.3 食源性微生物的分析食品工業(yè)的規(guī)?；M(jìn)程、食品流通的

8、廣泛性和快速性、農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型、飲食習(xí)慣的變化, 甚至國內(nèi)和國際旅游人群的增加都是食源性疾病發(fā)病率升高、擴(kuò)散速度加快的重要原因, 食源性疾病已經(jīng)成為全球公共衛(wèi)生面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。在發(fā)達(dá)國家, 每年患食源性疾病的人數(shù)高達(dá)30%;在美國, 每年每6人中就有1人因?yàn)槭秤帽晃廴镜氖称范? 每年僅是沙門氏菌感染造成的直接醫(yī)療費(fèi)用損失就達(dá)到3.65億美元, 發(fā)展中國家的情況更加令人擔(dān)憂。據(jù)世界衛(wèi)生組織 (WHO) 統(tǒng)計(jì), 全球每年5歲以下兒童的腹瀉病例達(dá)15億例次, 造成約300萬個(gè)兒童死亡, 其中, 70%是由各種致病微生物污染的食品和飲水所致。據(jù)衛(wèi)生部關(guān)于全國食品中毒事件情況的通報(bào)數(shù)據(jù),

9、僅2015年, 全國微生物性食物中毒案例報(bào)告數(shù)為57起, 占比33.73%;中毒人數(shù)3 181人, 占比53.68%;死亡人數(shù)8人, 占比6.61%, 而這僅是實(shí)際發(fā)病人數(shù)的冰山一角;。世界衛(wèi)生組織估計(jì)發(fā)展中國家的漏報(bào)率高達(dá)95%以上。食源性疾病作為食品安全的主要問題, 世界衛(wèi)生組織將其定義為凡是通過攝食進(jìn)入人體的, 引發(fā)人體罹患感染性或中毒性的疾病;, 其中包括由食品微生物污染和化學(xué)性物質(zhì)引起的食源性疾病, 微生物引起的食源性疾病是食品安全的主要組成。因此, 有必要加強(qiáng)對(duì)食源性致病菌在基因水平上的深入研究。要把預(yù)防和控制產(chǎn)業(yè)鏈中食源性致病菌污染作為重點(diǎn), 降低致病菌污染率。利用測(cè)序技術(shù)可在信

10、息缺乏或多種微生物存在的情況下對(duì)食源性致病微生物進(jìn)行檢測(cè)判定, 可在基因序列的背景下更科學(xué)地認(rèn)識(shí)食源性致病菌的遺傳特性、代謝能力、致病機(jī)制等, 為食源性微生物疾病預(yù)防和控制提供重要的依據(jù)。例如, 沙門氏菌 (Salmonellae) 是一種極為常見的食源性致病菌, 在細(xì)菌性食物中毒都占有極高的比例, 人類會(huì)通過多種途徑被感染。Ashton等11使用Illumina HiSeq2500測(cè)序技術(shù)對(duì)2013年爆發(fā)的沙門氏菌進(jìn)行了全基因組的測(cè)序分析, 證明了蛋黃醬中分離得到的鼠傷寒沙門氏桿菌DT 8 (Salmonella typhimurium DT 8) 是導(dǎo)致人類感染的病原菌。2011年57月,

11、 在德國由于大腸埃希菌 (Escherichia coli O104:H4) 污染生食蔬菜沙拉中的芽苗菜, 導(dǎo)致了流行病的爆發(fā)。E.coli O104:H4是近年來新發(fā)現(xiàn)了一種血清型, 其產(chǎn)生的志賀毒素導(dǎo)致腹瀉和溶血性尿毒綜合征。Rasko等12使用SMRT三代測(cè)序技術(shù)對(duì)大腸埃希菌 (O104:H4) 和7種來自非洲的腸致病型大腸埃希菌 (O104:H4) 以及4株屬于其他血清型的腸致病型大腸埃希菌 (O104:H4) 的參考菌株進(jìn)行全基因組測(cè)序。結(jié)果顯示, 導(dǎo)致德國疾病暴發(fā)的大腸埃希菌不同于其他的大腸埃希菌 (O104:H4) 菌株, 屬于大腸桿菌屬系統(tǒng)發(fā)育樹下的另一個(gè)分支, 因該菌株攜帶編碼的志賀毒素的前噬菌體和耐抗生素基因序列, 所以對(duì)人體危害巨大。3 應(yīng)用前景相對(duì)其他的食品檢測(cè)技術(shù), 測(cè)序技術(shù)在食品檢測(cè)和食品安全監(jiān)管領(lǐng)域中起到的作用還在起步階段, 仍需繼續(xù)努力, 不斷完善。相信在不遠(yuǎn)的未來, 測(cè)序技術(shù)將更多地普及到各行各業(yè), 甚至成為未來實(shí)驗(yàn)室分析以及食品安全檢測(cè)的常規(guī)檢測(cè)手段。參考文獻(xiàn)1解增言, 林俊華, 譚軍, 等.DNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)展歷史與最新進(jìn)展J.生物技術(shù)通報(bào), 2010, 9 (8)