基因測序技術在食品安全檢測中的應用

崔玉娟

（北京市延慶區疾病預防控制中心，北京 102100）

摘 要：基因測序技術是生物工程領域中的關鍵性技術，基于生物學研究進展，驅動基因程序技術快速發展，實現檢測量層面的突破，有效降低了測序成本?；谙M者對食品安全的重視，相關檢測部門將基因測序技術應用在食品安全檢測中，發揮了檢測技術作用，為食品安全檢測提供了技術保障，進而為消費者提供了綠色、健康、安全的食品。

關鍵詞：基因測序技術；食品安全；檢測；應用

 

食品安全直接關系到消費者的身體健康情況，因此，為保證消費者的人身安全，保障消費者的權益，相關檢測機構必須加大對食品安全檢測工作的重視程度。

1 基因測序技術相關內容分析

1.1 第一代基因測序技術

第一代基因測序技術的技術原理采用的是Sanger提出的鏈終止法，在測定待測核酸片段序列過程中，向反應體系中加入一定比例的放射性同位素后，可利用DNA聚合酶與待測核酸對象相結合，直至摻入一種鏈終止核苷酸為止，最終得到的是一組長度相差一個堿基的鏈終止物；在產物支持下，以較高的分辨率進行排序，并經過凝膠處理后，使用X-光膠片放射自顯影進行檢測，最終可精準定位核酸片位置。其測序步驟主要有以下幾個過程。①DNA碎片化。利用基因測序技術，可完整測定基因組，測定前對樣品的DNA進行碎片化，并得到DNA片段。若測定單個目的基因序列，則不需要進行DNA碎片化操作。②PCR擴增及體外克隆。針對特定目的核酸片段的測序，需要對測序區域進行PCR擴增，針對DNA碎片化情況而言，需要將碎片化的DNA進行克隆，并將其連接到質粒載體中，進而保證被測序樣品的純度和濃度[1]。③ddNTP法循環測序。此種方法是將待測試樣品中加入4中dNTP和ddNTP，進而可獲取到不用位置匹配終止的序列。

第一代基因測序試技術的優勢是檢測準確性高，可稱之為測序行業的“金標準”，具有經濟成本優勢，但其測序通量較低。第一代基因測序技術實現了對PCR基因產物的測序，獲取到了目的基因序列；實現了對突變、插入及缺失克隆產物的驗證；同時，支持對微生物和真菌的鑒定，提供病毒分型功能。

1.2 第二代基因測序技術

第二代基因測序技術屬于高通量測序技術，掀起了測序技術革命，支持對幾百萬條核酸分子序列進行測定，為下一代基因測序技術提供了技術保障。經由技術人員不斷研發和改進，實現測序技術進一步的創新。與第一代測序技術相比，其在通量上有所提高，并且單條序列成本較低，在實際應用第二代基因測序技術過程中，主要應用場景包括基因組測序、轉錄組測序、重測序，經濟成本低廉。將第二代基因測序技術應用在食品安全檢測領域中，發揮了顯著的技術優勢。

1.3 第三代基因測序技術

與第一代、第二代測序技術相比，第三代基因測序技術具有單分子測序特點，不需要對PCR進行擴增，支持測定無線長度的核酸序列。就第三代基因測序技術應用優勢看，降低了單堿基錯誤率，實現對同一序列測序錯誤的糾正。同時，不存在測序的偏好性，不受回文序列的影響，彌補了二代測序技術缺陷，防止出現假陽性SNP位點。每個序列均能夠進行對比，確保最終獲得準確的變異位點和類型。第三代基因測序技術的優勢是不必擴增PCR，不受人為因素干擾，超長讀長，具有覆蓋均勻性特征，可直接檢測到甲基化信息。

1.4 宏基因組測序

宏基因組測序支持對單個微生物菌株的分離，基于環境中大量的微生物難以培養，在宏基因組支持下，對整個菌群中微生物群落結構、物種分類及基因功能進行界定，逐漸代替了單一的16S rDNA基因測序。將宏基因組測序應用在微生物群的組成和多樣性檢測中，發揮了重要的作用，更好地判別基因和環境之間的關系，有效分析了基因環境對微生物組的影響[2]。

1.5 宏轉錄組測序

基于測序技術水平的不斷提升，實現了高通量測序技術目標，更好地表達了微生物基因通量，并將環境中的RNA作為研究對象，實現對特定環境樣品的檢驗。有研究人員發現，將宏轉錄組測序應用在奶酪成熟過程中，發現在奶酪溫度上升過程中，微生物菌群發生了明顯的功能變化，增加了奶酪的成熟率，進一步發揮了宏轉錄組測序技術優勢，對食品工藝改善具有一定的指導作用。

2 分析基因測序技術在食品檢測中的應用情況

2.1 基因測序技術在食品成分檢測中的應用

近年來食品安全問題頻發，引起消費者恐慌，出現人為或意外導致的食品摻假及污染現象，尤其禽畜肉類和水產類產品等，引起食品安全問題，增加了食品過敏風險。因此，在食物過敏、食品欺詐事件不斷發生過程中，進一步加劇了消費者恐慌程度，使其對食品安全更加關注。因此，生產者及相關監管機構，基于消費者利益出發，做好食品安全監管工作，及時預見食品供應鏈中潛在的風險隱患，切實做好食品安全檢測工作。將PCR技術應用在食品成分檢測中，并聯合基因測序技術進行定量分析和驗證，進一步保證了食品安全檢測結果的準確性。其可有效識別食品摻假及過敏成分，及時提出不合格的產品，保障消費者權益。

2.2 基因測序技術應用在食品特定物種檢測中

食品同類原料，在產地和品種上存在一定的差異性，消費者難以根據食品外觀進行判斷，尤其對于深加工后的食品原料而言，進一步增加了消費者的識別難度。在PCR技術和基因測序技術支持下，分析基因序列，并參照基因數據庫進行對比，可有效識別食品特定物種的產地、品種等信息[3]。通過基因測序技術，可鑒定物種的DNA條形碼，有效防止品種混淆現象。當前，基因測序技術廣泛應用在相關檢測機構中。

2.3 基因測序技術應用在食品食源性微生物檢測中

傳統的食源性疾病監控和鑒定方式，僅能反映病原菌基因組局部遺傳信息，分辨能力有限，然而在克隆化的菌株等方面存在不足之處?；谑称饭I化進程加快，食品流通具有廣泛性和快速性，使人們飲食習慣發生變化。然而，食源性疾病成為亟需解決的問題。相關數據統計顯示，患食源性疾病人數呈現逐年上升的趨勢，其中發展中國家尤為嚴重，食源性疾病當前成為食品安全首要解決的問題。究其原因發現，與食品微生物污染有關，相關研究人員有必要就食源性致病菌的基因水平進行研究，進而實現對食源性致病菌污染作為食品安全控制的重點。在基因測序技術支持下，實現對食源性致病微生物的測定，有效了解食源性病菌遺傳情況以及致病機制等，切實為食品食源性微生物檢測提供了基礎保障[4]。例如，沙門氏菌是一種常見的食源性致病菌，人們可通過多途徑感染此類病菌。借助基因測序技術進行檢測發現蛋黃醬中含有沙門氏菌，進而造成人們感染病原菌。

微生物超標及食源性致病菌是引發生物污染的主要因素，在基因測序技術支持下，實現高度覆蓋和高靈敏度目標，降低了技術成本，代替了傳統檢測技術，發揮了技術優勢。食品食源性致病菌具有進化速度快，耐藥基因變化大的特點，傳統的測定方式難以滿足致病菌導致感染發病率的步伐，在致病菌分型上存在較大的難度的特點。有相關研究人員通過研究發現，有必要建立標準化方法對致病菌進行全基因組測序。因此，研究人員對不同類型的致病菌進行檢測，篩選出核心的基因序列，并進行多點位序列分析。研究結果表明，在基因測序技術支持下，提高了致病菌分型能力，實現了對相同序列菌株的分型，檢測結果準確性高，達到了高分辨目的。

基因測序技術中的全基因測序技術可對病原菌整個基因組織的核苷酸序列進行測序，并進行科學的分型，支持對龐大的基因組數據計算和解釋，實現結果對比分析目標，通過公共數據庫實現信息共享和分析，進而比對出基因組之間單核苷酸的多態性，可清晰化地反映病原菌的遺傳性和變異特征，大大提升了對菌株和溯源的分辨能力，進而實現對病原體的追蹤，部分將全基因測序獲取到的數據，納入到公共數據庫中，便于數據對比和分析，若發生食源性疾病，可第一時間進行數據對比，并追溯到廠商[5]。就我國在全基因測序方面的研究進展情況看，全基因測序技術成為食源性疾病爆發病原追溯的金標準技術，其實現了對病因食品的檢測，保證了檢測結果的準確性，發揮了全基因測序技術的優勢。

3 結語

綜上所述，通過研究發現，基因測序檢測技術具有顯著的技術優勢，支持對食品食源性致病菌的檢測，可檢測微生物超標問題，支持對食品原材料成分的檢測，有效識別受污染食品，檢測結果較為準確，為食品安全檢測提供了先進的技術保障，未來基因測序技術將廣泛應用在更多領域中。

參考文獻

[1]段云峰,王升躍,陳禹保.微生物組測序與分析專家共識[J].生物工程學報,2020,36(12):2516-2524.

[2]趙海紅,郭泰,王志新.全基因組重測序在大豆育種上的研究進展[J].農學學報,2020,10(12):38-41.

[3]趙靜.高蛋白食品對體育運動員身體機制的影響[J].食品研究與開發,2021,42(2):229-230.

[4]孫文靜,董博然,呂宗友.單細胞轉錄組測序技術的研究與應用[J/OL].分子植物育種:1-16.[2021-05-06].http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20210723.1523.018.html.

[5]陳厚凱,郝瑞,田瑞軍.蛋白質測序技術進展[J/OL].科學通報:1-9.[2021-07-16].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1748.n.20210714.1523.008.html.