食源性病原菌检测技术研究

时间：2024-05-14

王娟娟，周敏，王甲芳

（山东省济南市历下区疾病预防控制中心，山东济南 250013）

食源性病原菌是食品安全和公共卫生的重要问题。有效的检测技术对于预防食源性疾病的发生至关重要。本文旨在研究和评估现有的食源性病原菌检测技术，并探讨其在食品安全和公共卫生中的应用。

1 食源性病原菌的概述

1.1 食源性病原菌的定义和类型

食源性病原菌是一类通过食物传播并能引起人类疾病的生物。这些生物包括各种细菌、病毒、寄生虫和真菌，它们可以在食品生产、加工、储存和运输过程中污染食品，从而导致食源性疾病。细菌是食源性病原菌中最常见的一类。其中，沙门氏菌、大肠杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌和霍乱弧菌等是最常见的食源性病原细菌。这些病原细菌可以通过污染食物或水引起各种疾病，如食物中毒、肠胃炎、败血症和脑膜炎等。病毒也是食源性病原菌的重要组成部分。例如，诺如病毒、肝炎A 病毒等均是通过食物和水传播的常见病毒。这些病毒通常会引起急性胃肠炎，严重时可能会导致机体脱水和电解质失衡。寄生虫是另一类食源性病原菌，包括弓形虫、隐孢子虫和各种肠道寄生虫。这些寄生虫通常通过污染的食物或水引起各种疾病，如弓形虫病、隐孢子虫病和肠道寄生虫病。真菌也是食源性病原菌的一部分。虽然大多数霉菌对人体无害，但有些霉菌能产生霉菌毒素，如黄曲霉素和赭曲霉素，这些毒素可以通过食物传播，引起严重的健康问题，如肝损伤和免疫系统抑制等[1]。食源性病原菌的类型较多，它们的存在严重威胁了食品安全和公共卫生。因此，对食源性病原菌的检测和控制至关重要。

1.2 食源性病原菌的危害

食源性病原菌对人类的健康构成重大威胁，其危害表现在多个方面。食源性病原菌可以引起食源性疾病，包括食物中毒和食物感染。这些疾病的临床表现多样，从轻微的胃肠炎症状，如恶心、呕吐、腹泻和腹痛，到严重的全身性疾病，如败血症、脑膜炎、肝炎和肾病综合征等。食源性病原菌的危害不仅限于引发急性疾病。某些食源性病原菌，如某些类型的大肠杆菌和沙门氏菌，还可能导致长期的健康问题，如尿毒症综合征和雷耶氏综合征。某些食源性病原菌，如肝炎A 病毒和弓形虫，可以在人体内潜伏，引发慢性疾病。食源性病原菌的危害还表现在其对食品安全和公共卫生的影响。食源性疾病的暴发会对食品工业产生重大影响，造成食品召回、销售损失和声誉损失。此外，食源性疾病的治疗和控制也会给公共卫生系统带来重大负担。食源性病原菌的危害还体现在其对全球食品贸易的影响。食品安全问题会影响消费者对食品的信心，从而影响食品市场的稳定性。此外，食源性疾病的暴发也可能导致国际食品贸易的限制和禁令。食源性病原菌的危害广泛且深远，对人类健康、食品安全、公共卫生和全球食品贸易都构成了重大威胁，因此对食源性病原菌进行有效检测和控制至关重要。

2 食源性病原菌的检测技术

2.1 传统检测技术

2.1.1 微生物培养

微生物培养是最基本的检测方法，它依赖于在特定的营养培养基上培养病原菌，然后通过显微镜观察或者计数确定其存在情况。这种方法的优点是可以直接观察到病原菌的生长，且成本相对较低。然而，这种方法需要较长的时间，通常需要几天到几周，且对于一些难以培养的病原菌，如某些病毒和寄生虫，这种方法可能无效。

2.1.2 生化检测

生化检测依赖于待测病原菌的特定生化反应，如发酵、氧化还原反应和酶活性。这种方法可以快速检测到病原菌的存在，而且对于一些难以培养的病原菌，这种方法可能更有效。然而这种方法需要专门的设备和技术，且可能受到样品中其他物质的干扰[2]。

2.2 现代检测技术

2.2.1 分子生物学方法

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是最常用的分子生物学方法之一。PCR 可以快速扩增病原菌的特定DNA 序列，从而使其能够被检测。这种方法具有灵敏度高、特异性强，可以区分不同种类病原菌的优点。然而PCR 需要专门的设备和技术，且可能受到样品中PCR 抑制物的干扰。

实时定量PCR（qPCR）是PCR 的一种变体，它可以在反应过程中实时监测DNA 的扩增，从而确定病原菌的数量。qPCR 的优点是可以提供定量的检测结果，且检测速度快。然而，qPCR 的缺点是需要更复杂的设备和技术，而且成本较高。

基因测序可以确定病原菌的完整基因序列，如病原菌的种类、毒力和抗药性等[3]。基因测序的优点是可以提供详细的信息，而且对于一些难以通过其他方法检测的病原菌，如某些病毒和寄生虫，这种方法可能更有效。然而，基因测序的缺点是需要专门的设备和技术，而且成本较高。

2.2.2 生物传感器技术

生物传感器技术是一种新兴的食源性病原菌检测方法，它依赖于生物传感器来检测病原菌。生物传感器结合了生物识别元件和物理或化学传感器，可以将生物反应转化为可检测的信号。生物识别元件通常是一种具有高度特异性的生物分子，如抗体、酶或核酸，它可以特异性地识别并结合目标病原菌。当生物识别元件与目标病原菌结合时，它会引发一种物理或化学变化，如电荷变化、颜色变化或荧光发射，这种变化能被传感器检测到并转化为对应的电信号。生物传感器技术的优点是灵敏度高，可以检测到少量的病原菌，且检测速度快，通常只需要几分钟到几小时。此外，生物传感器可被设计成便携式设备，方便现场检测和快速筛查。但生物传感器的性能依赖于生物识别元件的特异性和稳定性，如果生物识别元件失活或降解，生物传感器可能失效。生物传感器可能受到样品中其他物质的干扰，如蛋白质、糖和脂肪，这些物质可能影响生物识别元件与目标病原菌的结合。生物传感器的制备和使用需要专门的设备和技术，而且成本可能较高。

2.2.3 快速检测技术

免疫学方法是一种常用的快速检测技术，包括酶联免疫吸附试验和免疫层析试验。这些方法依赖于抗体与病原菌的特异性结合，从而检测病原菌。免疫学方法的优点是灵敏度高、检测速度快，通常只需要几分钟到几小时。然而，免疫学方法可能受到样品中其他物质的干扰，如蛋白质、糖和脂肪，这些物质可能影响抗体与病原菌的结合。

近年来，基于纳米技术的快速检测技术也在食源性病原菌检测中得到了广泛的应用，如金纳米颗粒、量子点和磁性纳米颗粒等。纳米技术的优点是可以提供高度灵敏和特异的检测，而且可以实现在现场和实时检测。但纳米技术需要专门的设备和技术，而且检测成本较高。

3 检测技术的评估和比较

3.1 敏感性和特异性

在评估食源性病原菌检测技术时，敏感性和特异性是两个重要的参数。敏感性是指检测技术检测到病原菌的能力，特异性是指检测技术区分不同病原菌的能力。敏感性通常用于描述检测技术能够检测到的最低病原菌浓度。高敏感性的检测技术可以检测到低浓度的病原菌，这对于早期疾病诊断和预防食源性疾病的暴发非常重要。然而，过高的敏感性可能会导致假阳性结果，即误报非病原菌为病原菌。特异性是指检测技术能够区分不同病原菌的能力。高特异性的检测技术可以准确识别特定的病原菌，这对于疾病诊断和治疗非常重要。然而，过高的特异性可能会导致假阴性结果，即误报病原菌为非病原菌。在实际应用中，敏感性和特异性通常需要进行权衡。例如，对于食品安全监测，需要高敏感性的检测技术，以便检测到低浓度的病原菌。然而，对于疾病诊断，需要高特异性的检测技术，以便准确识别病原菌。敏感性和特异性是评估食源性病原菌检测技术的重要参数。理解和优化这两个参数对于提高检测技术的性能和可靠性至关重要。

3.2 检测技术的优缺点

在食品微生物学检验中，各种食源性病原菌检测技术都有其特定的优点和缺点，这些优缺点影响了它们在不同应用中的适用性和效率，详见表1。选择合适的检测技术需要考虑多种因素，如检测目的、样品类型、可用的设备和技术，以及可接受的时间和成本。理解各种检测技术的优缺点对于选择最适合的检测技术至关重要。

表1 食源性病原菌检测技术的优缺点比较

4 检测技术在食品安全和公共卫生中的应用

食源性病原菌检测技术在食品安全和公共卫生领域中的应用较为广泛。这些技术的使用可以确保食品的安全性，防止食源性疾病的发生，还可以为公共卫生监测提供重要的数据，帮助政策制定者和公共卫生专业人员更好地理解和管理食源性疾病的风险。在食品安全领域，食源性病原菌检测技术被广泛用于食品生产和处理过程中。例如，食品生产商可以使用这些技术来检测原料和成品中的病原菌，以确保食品的安全性。此外，食品安全监管机构也可以使用这些技术来进行食品安全检查和食源性疾病暴发的调查[4]。在公共卫生领域，食源性病原菌检测技术被用于疾病监测和疫情调查。例如，公共卫生机构可以使用这些技术来监测食源性疾病的发生概率，以便了解疾病的流行趋势和风险因素[5]。此外，这些技术也可以用于疫情调查，以确定疾病的来源和传播路径，从而防止疾病的进一步传播。尽管食源性病原菌检测技术在食品安全和公共卫生领域中的应用具有重要价值，但也存在一些挑战。例如，这些技术的使用需要专门的设备、大量的时间和资源。此外，这些技术的敏感性和特异性也可能受到样品质量和处理方法的影响。因此，为更好地利用这些技术，需要进一步研究和开发，以提高它们的性能和可靠性，同时也需要提高公众和专业人员对这些技术的理解和接受度。