Discutir la aplicación de la biotecnología moderna en las pruebas de alimentos desde la perspectiva de la inmunología y la biología molecular.

Los métodos de detección biotecnológicos tienen funciones de reconocimiento biológico específicas y una selectividad extremadamente alta. Se pueden combinar con métodos físicos y químicos modernos para producir resultados simples, precisos, sensibles, específicos, de seguimiento y rápidos. método de detección, por lo que ocupa una posición cada vez más importante en la inspección de alimentos.

Varias tecnologías de detección biológica utilizadas en la inspección de alimentos

1 Método de inmunoensayo

El inmunométodo es el método de detección biológica más sensible, con alta especificidad y alta sensibilidad (sensibilidad hasta 1ppb, 1ppm), fácil operación, buena reproducibilidad y perspectivas de aplicación prometedoras. La detección de proteínas se puede realizar mediante métodos inmunológicos. Dado que las propiedades físicas y químicas de las diferentes proteínas son muy diferentes, sólo se pueden distinguir mediante varios métodos inmunológicos o métodos de sonda marcada.

(1) Método de anticuerpos fluorescentes

La solución de anticuerpos fluorescentes se agrega gota a gota a la muestra fijada y se lava con una solución tampón después de un cierto período de tiempo si hay un antígeno correspondiente. , se combina con el anticuerpo fluorescente. Después de la unión, el complejo de anticuerpo fluorescente se puede ver bajo un microscopio de fluorescencia. Los métodos de anticuerpos fluorescentes se utilizan a menudo en la identificación de contaminación microbiana y se utilizan con mayor frecuencia para la detección de Salmonella.

(2) Radioinmunoensayo

Tiene alta sensibilidad, pero la operación es relativamente complicada. La vida media del isótopo del radioinmunoensayo es corta y es incómodo de almacenar y operar. Las solicitudes son actualmente limitadas.

(3) Ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas

Es un método de inmunoensayo enzimático básico con buena selectividad, alta sensibilidad, rapidez, fácil operación y juicio objetivo y preciso de los resultados. Altamente práctico. . El inmunoensayo enzimático, al igual que otros inmunoensayos, se basa en la unión específica de anticuerpos y antígenos. Las enzimas o coenzimas se utilizan como marcadores para marcar antígenos o anticuerpos, y la amplificación de reacciones enzimáticas se utiliza para mostrar reacciones inmunológicas primarias.

Además de detectar toxinas, residuos de pesticidas y microorganismos en los alimentos, el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas también se puede utilizar para la determinación de nutrientes.

(4) Método de reacción de aglutinación

Cuando hay electrolitos presentes, la reacción en la que los antígenos granulares se combinan con sus anticuerpos específicos y forman una aglutinación visible se llama reacción de aglutinación, que tiene reacción directa y métodos de reacción indirecta. La reacción de aglutinación se puede utilizar para determinar el título de anticuerpos y también para clasificar bacterias, virus, etc.

(5) Método de reacción de precipitación

El método de reacción de precipitación más común es una prueba de difusión en agar. La difusión unidireccional utiliza las diferentes velocidades de difusión de diferentes antígenos y anticuerpos en agar para producir varias bandas de precipitación mutuamente separadas en agar. La difusión bidireccional utiliza antígenos y anticuerpos para difundir hacia la capa intermedia, el agar, para formar una banda de precipitación. Los tipos de antígenos y anticuerpos se pueden determinar en función del número de bandas de precipitación separadas.

(6) Método de inmunodifusión

Utiliza la difusión de proteínas en una matriz semisólida para hacer que el antígeno y el anticuerpo produzcan bandas o anillos de precipitación en la proporción de concentración adecuada, detectando así proteína. Como la determinación de contenidos de IgG, IgA e IgM en suero.

(7) Inmunoelectroforesis

La inmunoelectroforesis es un método que combina la electroforesis con la reacción de precipitación por difusión en agar, es decir, primero se disuelven antígenos séricos o proteicos en gel de agar. El antígeno proteico cargado se mueve hacia el electrodo negativo. Después de agregar el antisuero, los antígenos en diferentes áreas se precipitan con el anticuerpo. Cuando el antígeno y el anticuerpo correspondientes entran en contacto, se forma una banda de precipitación en forma de arco en una proporción adecuada. Según la posición de la banda de precipitación, cada grupo de proteína se analiza por separado. Como por ejemplo la determinación del contenido de inmunoglobulinas.

2 Método de detección de enzimas

El método de detección de enzimas consiste en utilizar enzimas para medir el contenido de ciertos ingredientes alimentarios que son difíciles de detectar con métodos químicos generales o para medir la actividad de ciertos ingredientes especiales. enzimas en los alimentos o el contenido. Su característica más importante es su fuerte especificidad. Por lo tanto, se utiliza a menudo para analizar e identificar sustancias similares con estructuras y propiedades físicas y químicas similares. Como determinar el contenido de pesticidas orgánicos residuales en los alimentos, la contaminación microbiana o comprender la preparación y conservación de los alimentos.

Los métodos de detección de enzimas generalmente no requieren un pretratamiento complejo de las muestras. Debido a la alta eficiencia catalítica de las enzimas y las condiciones de reacción suaves, la velocidad de detección de los métodos de detección de enzimas también es relativamente rápida.

Los siguientes métodos se utilizan comúnmente:

(1) Método de determinación del punto final

En una reacción enzimática que utiliza una sustancia que se va a probar como sustrato, si el sustrato se puede convertir casi por completo en el producto, y el sustrato o producto tiene ciertas propiedades características, la sustancia a medir se puede cuantificar midiendo directamente la disminución del sustrato, el aumento del producto o el cambio en la coenzima antes y después de la conversión.

(2) Método de determinación cinética

Se añade con precisión una cierta cantidad de enzima al sistema de reacción para medir la velocidad de cambio de los reactivos o productos. Los parámetros medidos pueden ser absorbancia, fluorescencia, valor de pH, etc.

(3) Ensayo de acoplamiento multienzimático

Cuando el sustrato o producto de reacción a medir no tiene medios físicos y químicos fáciles de detección, se pueden utilizar dos o más métodos. La enzima realiza una reacción de acoplamiento continua o paralela, convirtiendo el sustrato en un producto fácilmente detectable mediante una reacción de dos o varios pasos, determinando así el contenido de la sustancia a medir. Por ejemplo, determinación cuantitativa de glucosa.

(4) Determinación del efecto coenzima o inhibidor

Si la sustancia a analizar se puede utilizar como coenzima específica o inhibidor de una enzima, la concentración y Existe una cierta correlación entre la velocidad de reacción de las enzimas que la utilizan como coenzima o inhibidor, por lo que esta sustancia se puede cuantificar midiendo la velocidad de reacción de la enzima. Este método se puede utilizar para la detección de purinas, nucleósidos, vitaminas, coenzimas y pesticidas e insecticidas en los alimentos.

(5) Método de medición de alta sensibilidad mediante sistema de circulación de reacción enzimática

Cuando se realiza la detección enzimática de cantidades extremadamente pequeñas de sustancias, por razones de sensibilidad, el método habitual no se puede utilizar en En muchos casos, para los métodos de determinación del punto final, se puede diseñar un sistema de ciclo de reacción enzimática para mejorar la sensibilidad de detección.

(6) Método de inmunoensayo enzimático

Los anticuerpos y los antígenos correspondientes tienen la doble función de selección y unión. Para medir el contenido de antígeno en una muestra, la enzima se combina con el anticuerpo correspondiente al antígeno que se va a medir para producir un anticuerpo marcado con enzima. Luego, el anticuerpo marcado con enzima y el antígeno que se va a analizar en la solución de muestra se combinan mediante una reacción inmune para formar un complejo enzima-anticuerpo-antígeno. Midiendo el contenido de enzima en el complejo, se mide el contenido del antígeno que se va a analizar. se puede obtener. Este método se puede utilizar para la detección de contaminación de alimentos, especialmente para la detección rápida de toxinas.

(7) Ensayo de isótopos radiactivos

La actividad enzimática se puede medir utilizando sustratos marcados con isótopos. El contenido de productos radiactivos generados con el tiempo después de la hidrólisis enzimática es proporcional a la concentración de la enzima. El producto obtenido utilizando un sustrato de isótopo radiactivo bajo la acción de una enzima también se puede utilizar para separar y medir el contenido de isótopos del producto. Este método se puede utilizar para determinaciones en las que se requieren cantidades de análisis extremadamente pequeñas o cuando aún no se ha encontrado un método analítico adecuado para una enzima recién descubierta.

3 Tecnología de sonda de ácido nucleico

La tecnología de sonda de ácido nucleico, también conocida como tecnología de sonda genética o tecnología de hibridación molecular de ácido nucleico, tiene una alta sensibilidad (puede detectar 10-9-10-12 ácido nucleico) y una fuerte especificidad. Si dos cadenas de ácidos nucleicos de diferentes fuentes tienen secuencias de bases complementarias, pueden combinarse específicamente para formar una cadena híbrida molecular. En consecuencia, se pueden agregar etiquetas identificables (tales como etiquetas de isótopos, etiquetas de biotina, etc.) a fragmentos de ADN o ARN conocidos para convertirlos en sondas para detectar si muestras desconocidas tienen la misma secuencia y determinar aún más el grado de homología con secuencias conocidas. .

La tecnología de sondas de ácido nucleico se ha utilizado ampliamente en la inspección de animales, plantas y sus productos importados y exportados. Se utiliza para detectar algunas bacterias patógenas comunes y bacterias productoras de toxinas en los alimentos, como Escherichia coli, Salmonella y otros patógenos. En los últimos años, las sondas de ácido nucleico marcadas con radioisótopos se utilizan cada vez más para la detección rápida de Escherichia coli enterotoxigénica.

4 Tecnología de reacción en cadena de la polimerasa

La tecnología de reacción en cadena de la polimerasa es un método de biología molecular extremadamente sensible. Es una tecnología de amplificación de ADN in vitro que puede detectar ADN bicatenario específico in vitro. Los fragmentos de ADN se amplifican de manera eficiente, por lo que también se le llama método de amplificación de genes in vitro.

La tecnología de reacción en cadena de la polimerasa es rápida, específica y sensible, y tiene un gran potencial de aplicación en la detección de bacterias patógenas en alimentos. Por ejemplo, se puede utilizar para la detección de Listeria mononucleosis, Staphylococcus aureus, Clostridium persistente, Salmonella, etc.

5 Tecnología de chip genético

La tecnología de chip genético puede inmovilizar una gran cantidad de sondas en el soporte al mismo tiempo y puede detectar y analizar una gran cantidad de secuencias de muestras a la vez. , resolviendo así el problema de la tecnología tradicional de hibridación por transferencia de ácidos nucleicos tiene desventajas como operaciones complicadas, bajo grado de automatización, pequeño número de secuencias operativas y baja eficiencia de detección. Es una tecnología con grandes perspectivas de desarrollo y valor de aplicación en la detección de. Los productos biotecnológicos también han sido un tema candente de investigación nacional y extranjera en los últimos años. Es muy probable que la tecnología de detección de chips genéticos se convierta en una de las tecnologías de detección más dinámicas del siglo XXI.

La tecnología de detección de chips genéticos puede determinar si la planta contiene secuencias de genes extraños e identificar si la planta es un cultivo biotecnológico.

6 Inmunosensores

Los inmunosensores son biosensores diseñados en base a la unión específica de antígenos y anticuerpos en organismos y los cambios químicos resultantes. Están compuestos principalmente por sensores, convertidores y amplificadores. Los inmunosensores son producto de la intersección de múltiples disciplinas y su investigación involucra conocimientos relevantes en los campos de la electroquímica, física, biología, inmunología y computación.

Los inmunosensores incluyen principalmente: inmunosensores enzimáticos, inmunosensores electroquímicos (tipo potencial, tipo de corriente, tipo de conductividad, tipo de capacitancia), inmunosensores ópticos (tipo etiquetado, tipo no etiquetado), inmunosensores de cristal piezoeléctrico Sensores, vibración de plasmón de superficie tipo inmunosensores e inmunochips, etc.

Basado en el principio de funcionamiento de la unión específica antígeno-anticuerpo, la aplicación de sensores inmunológicos en las pruebas de alimentos se refleja principalmente en la detección de peligros biológicos. Por ejemplo, puede utilizarse para la detección de bacterias patógenas, biotoxinas, pesticidas, medicamentos veterinarios, etc.