分子生物学技术在食品工业中的最新研究进展

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分子生物学与生物技术的最新进展

分子生物学与生物技术的最新进展

分子生物学与生物技术的最新进展分子生物学和生物技术是目前生物科学中最有希望的前沿领域,近年来,随着技术和科学的不断发展,这两个领域也取得了非常重要的进展。

一、分子生物学的最新进展1. 基因编辑技术的革命性突破CRISPR-Cas9(CRISPR)是一种最新和最流行的基因编辑技术,它能够切割和修改DNA序列,在人类或动物的遗传材料中修改病态基因,这种技术为疾病治疗带来了新希望。

2. 基因测序技术的进步基因测序技术相对来说是一个相对成熟的领域,但是,在过去几年中,该领域仍然获得了重大的进展。

第三代基因测序技术的开发,使得测序时间和成本大幅降低,同时,数据质量也无可比拟。

3. 蛋白质研究的新视角蛋白质是分子生物学中重要的一环,近年来,研究人员开发了新的方法来更好地了解和研究蛋白质。

通过精准的蛋白质定量和热力学分析,科学家们能够更好地了解蛋白质的结构和功能。

4. 小分子的治疗潜力小分子是治疗性物质的主要形式之一,通过对小分子的深入了解和研究,可以为疾病治疗带来新的希望。

小分子药物在分子靶点的选择和设计上取得了非常重要的进展,这些靶点有望为各种疾病的治疗提供更好的途径。

二、生物技术的最新进展1. 基因拷贝技术的发展基因拷贝技术是现代农业和食品工业的基石之一,过去几年中,科学家们开发了更加高效和可靠的基因拷贝方法,这一进展将对实现粮食安全和解决全球饥饿问题起到重要作用。

2. 仿生技术的广泛应用仿生技术是将自然界的自然结构和功能应用于技术设计中的一种方法,目前,在诸如造船、飞机制造和材料科学等领域,仿生技术已广泛应用。

在生物医学技术领域,仿生技术的应用将为做更加自然、特异性高和病理判断更加准确的新型医疗器械提供新的策略。

3. 生物传感技术的发展生物传感技术是一种能够通过检测特定分子的存在和浓度的方法。

它与人体生理和疾病状态的关系密切,因此有巨大的潜力。

在传统的肿瘤筛查和生物标志物检测中,生物传感技术已有所应用。

分子生物学方法在食品微生物检测中的应用

分子生物学方法在食品微生物检测中的应用

分子生物学方法在食品微生物检测中的应用分子生物学方法是一种利用生物分子来进行检测、分析和研究的技术手段,已经广泛应用于食品微生物检测中。

这些方法的应用可以提高检测效率和准确性,并且对食品安全有着重要的意义。

在下面的内容中,我将详细介绍一些分子生物学方法在食品微生物检测中的应用。

1.基于PCR的方法:聚合酶链反应(PCR)是一种广泛应用的分子生物学方法,通过扩增特定DNA序列来检测食品中的微生物污染。

PCR可用于检测致病菌、变质菌和食品腐败微生物,如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等。

此外,PCR还可以用于检测传统方法难以分离和检测的微生物,如非典型变形菌、嗜冷菌等。

2.实时荧光PCR:与常规PCR相比,实时荧光PCR可以实时监测PCR扩增的过程,具有高灵敏度、高特异性和高准确性的优点。

该方法可以实时检测食品中微生物的数量,并能够快速准确地定量微生物的存在。

此外,实时荧光PCR还可以与其他分子生物学方法结合使用,如多重PCR和荧光探针技术,以提高检测效果。

4.基于基因芯片的方法:基因芯片是一种能够同时检测多个样本中多个基因组区域的技术,可以用于高通量的微生物检测。

通过基因芯片,可以同时检测和鉴定食品中多个微生物的存在,并能够快速、准确地确定微生物的种类和数量。

此外,基因芯片还可以用于快速筛选和鉴定食品中的污染物和有害物质。

5.其他分子生物学方法:除了上述方法外,分子生物学还广泛应用于食品微生物检测中的其他技术。

例如,流式细胞术可以用来快速检测食品中的细菌和真菌等微生物,并且能够对样品中细菌的数量、形态和大小等进行精确测量。

此外,分子生物学还可以与其他化学和免疫学方法结合使用,如PCR-ELISA、PCR-RFLP和PCR-DGGE等,以提高微生物检测的准确性和灵敏度。

总之,分子生物学方法在食品微生物检测中的应用极其广泛。

通过这些方法,我们可以高效、准确地检测和鉴定食品中的微生物污染,为食品安全的监测和控制提供有力的技术手段。

分子生物学在食品安全检测中的应用

分子生物学在食品安全检测中的应用

分子生物学在食品安全检测中的应用食品安全一直是人们关注的焦点之一。

随着科技的不断进步,分子生物学技术被广泛运用于食品安全检测领域,为保障人们的健康和生命安全提供了有力的支持。

本文将从PCR技术、基因芯片技术和基因编辑技术三个方面,阐述分子生物学在食品安全检测中的应用。

一、PCR技术在食品安全检测中的应用PCR技术(聚合酶链反应)是一种利用特定引物和DNA聚合酶复制特定DNA片段的技术。

在食品安全检测中,PCR技术可以快速、高灵敏度地检测食品中的致病微生物和污染物。

例如,在食品中常见的沙门氏菌和大肠杆菌等致病菌可以通过PCR技术进行快速检测。

只需要提取食品样品的DNA,加入特定引物和DNA聚合酶,再进行一系列的温度循环,就可以扩增目标基因片段。

通过检测PCR产物是否存在,就可以判断食品样品中是否含有致病菌。

此外,PCR技术还可以用于食品中残留农药和转基因成分的检测。

通过设计特异性引物和探针,可以选择性地扩增目标基因片段,并通过PCR产物的序列分析来确定农药或转基因成分的存在。

二、基因芯片技术在食品安全检测中的应用基因芯片技术是一种高通量并行检测技术,可以同时检测成千上万个基因。

在食品安全检测中,基因芯片技术可以用于检测食品中的致病微生物、污染物和转基因成分。

通过将特异性的DNA探针固定在玻璃芯片或硅芯片上,然后将待测样品中的DNA与芯片上的探针杂交,利用荧光等技术检测杂交信号的强度,可以确定样品中特定基因的存在与否。

基因芯片技术具有高通量、高灵敏度和快速分析的优点,可以在较短的时间内同时检测多个目标,提高食品安全检测的效率和准确性。

三、基因编辑技术在食品安全检测中的应用基因编辑技术是近年来兴起的一种基因组工程技术,可以精确地修改生物体的基因组。

在食品安全检测中,基因编辑技术可以用于修复或改良食品中的有害基因,提高食品的品质和安全性。

例如,利用CRISPR-Cas9系统,可以定向编辑食品作物中存在的致病基因或产生有害物质的基因,从而获得更加安全和营养的食品。

生物技术在食品工业中的应用现状及发展趋势

生物技术在食品工业中的应用现状及发展趋势

生物技术在食品工业中的应用现状及发展趋势随着现代科技与工业的高度融合,生物技术在食品工业中的应用越来越广泛。

生物技术指的是研究生命科学原理的技术手段,包括基因工程、细胞培养和代谢工程等。

本文将探讨生物技术在食品工业中的应用现状以及未来的发展趋势。

一、生物技术在食品加工中的应用现状1. 技术手段生物技术在食品加工方面有很多应用,涵盖了从原料加工到食品成品的整个过程。

如基因工程、蛋白质工程、酶工程、微生物发酵工程、细胞培养和代谢工程等。

这些手段的应用使得食品工业进入了一个全新的层次。

2. 基因工程基因工程是最常用的生物技术应用之一。

我们可以通过改良食品中的基因来改变食品的性质。

基因工程技术可以让我们向橙子中添加足够的维生素A,从而使橙子成为一个更好的营养来源。

此外,基因工程还可以用于提高食品的产量和减少食品废物。

3. 微生物发酵工程微生物发酵工程是生物技术中的另一个主要应用。

通过微生物的代谢反应,可以制造出许多食品产品,如食醋、酸奶、干酪等。

把果汁和微生物放在一起,发酵就能得到美味的果醋。

这种技术可以减少食品生产过程中的废弃物,减轻对环境的污染。

4. 代谢工程由于代谢工程和其他相似的技术都能够大大提高食品质量和产量,因此在食品工业中也广泛应用。

代谢工程可以制造出大量的糖、酸、氨基酸等食品配料,同时还可以生产出一些新的美味的口味和食品。

二、生物技术在食品加工中的发展趋势1. 基因编辑技术的广泛运用基因编辑技术的开发和应用将能够完全改变现有食品人造品种的生产方式,这将有助于提高食品的产量和品质。

基因编辑技术的应用也将推动食品工业向更加高效和可持续的方向发展。

2. 食品营养和安全的改善随着生物技术的不断进步,我们将更容易改善食品的质量和营养价值,并使其更适合人类消费。

例如,通过基因编辑技术,可以使作物具有更出色的耐旱和耐病性,这将有助于改善人们的饮食健康,提高食品的营养价值。

3. 多样化的食品选择随着基因编辑技术的不断发展以及食品工业中其他生物技术的应用,未来将会有更多更丰富的食品选择。

分子生物学技术在食品安全领域的应用

分子生物学技术在食品安全领域的应用

分子生物学技术在食品安全领域的应用随着人类社会的不断发展,食品安全问题越来越受到人们的关注。

近年来,由于各种食品安全事件的频繁发生,人们对食品安全的重视程度不断提高。

为了保障人民身体健康和生命安全,科学技术也在进一步发展。

其中分子生物学技术在食品安全领域的应用,是近年来较为热门的话题。

一、PCR技术在食品安全检测中的应用多年来,PCR技术已成为分子生物学领域最常用的检测技术之一。

它能够通过扩增DNA或RNA序列,快速、准确地检测出微生物或有害物质的存在。

在食品安全领域,PCR技术也取得了广泛应用,用于检测食品中的有害物质和病原微生物。

比如,检测出的细菌包括:大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、霉菌、真菌等。

这些有害物质和细菌在超出一定的阈值后,就会严重危害我们的身体健康。

二、NGS技术在食品安全检测中的应用NGS技术(Next-Generation Sequencing)主要是指通过大规模并行测序技术,对DNA或RNA的细节进行全面地深入分析。

在食品安全检测中,NGS技术的应用也取得了比较好的效果。

通过对食品中存在的病原物、微生物进行高通量测序分析,可以更加准确地检测出是否存在有害物质和病原微生物。

同时,NGS技术的灵敏度和特异性也比传统的检测技术更高,能够更加准确地筛选出不符合国家规定的物质和微生物。

三、蛋白芯片技术在食品安全检测中的应用蛋白芯片技术主要是通过在微小的芯片上定位大量蛋白质,实现高通量的蛋白质检测技术。

在食品安全检测中,蛋白芯片技术的应用可以用于检测食品中是否含有一些不符合规定的化学物质和损害人体健康的物质。

同时,蛋白芯片技术的应用还有助于探究食品中不同的化学物质和蛋白质与人体的相互作用,为健康饮食提供更加具有科学性的建议。

总的来说,分子生物学技术在食品安全领域的应用受到了越来越多的关注。

随着科技技术的进步,相关的技术和检测过程也将得到进一步的完善。

将总结一系列先进方法,打造符合人们期望的食品安全检测体系,将会是未来的重要任务之一。

分子生物学技术在食品安全检测中的应用研究

分子生物学技术在食品安全检测中的应用研究

分子生物学技术在食品安全检测中的应用研究随着现代科技的不断进步,食品安全问题也受到了越来越多的关注。

传统的食品安全检测方法虽然可以确保食品的质量,但是对于一些微小的有害物质却无法很好地进行检测。

分子生物学技术则可以很好地补充传统检测方法的不足,广泛应用于食品安全检测中。

本文将对分子生物学技术在食品安全领域的应用研究进行探讨。

一、 PCR 技术在食品安全检测中的应用PCR 技术是一项可以放大 DNA 片段的技术,因此在食品安全检测中应用非常广泛。

首先,PCR 技术可以被用于检测食品中的细菌和病毒等微生物。

以大肠杆菌为例,传统的检测方法需要进行培养和染色等步骤,比较繁琐和耗时。

而 PCR技术可以直接放大大肠杆菌的 DNA 片段,可以在更短的时间内对食品中的大肠杆菌进行检测。

此外,PCR 技术也可以被用于检测食品中的转基因成分。

随着基因编辑技术的发展,越来越多的转基因食品进入市场。

然而,由于转基因食品对于人体健康可能会带来未知的影响,因此对于转基因成分的检测尤为重要。

PCR 技术可以针对转基因食品中的特定 DNA 片段进行检测,从而保证食品的安全性。

二、分子印迹技术在食品安全检测中的应用分子印迹技术是一种将特定生物分子与聚合物材料结合的技术,可以用于检测食品中的有害物质。

以甲醛为例,传统的检测方法需要通过色谱法和质谱法等实验室技术进行检测。

而分子印迹技术则可以通过聚合特定的聚合物材料,将甲醛与聚合物分子结合起来,从而实现对甲醛的检测。

三、生物芯片技术在食品安全检测中的应用生物芯片技术是一种通过固定生物分子在芯片上进行分析的技术,可以被广泛应用于食品安全检测中。

首先,生物芯片技术可以被用于检测食品中的重金属成分。

传统的重金属检测方法需要进行样品前处理和复杂的分析步骤,而生物芯片技术则可以通过在芯片上同步检测多种重金属成分,从而提高检测效率。

此外,生物芯片技术也可以被用于检测食品中的过敏原成分。

随着过敏症状在现代社会中越来越普遍,对于食品过敏原成分的检测变得尤为重要。

分子生物学方法在食品微生物检测中的应用

分子生物学方法在食品微生物检测中的应用

一、概述食品安全一直是人们关注的重点问题,而微生物污染是导致食品安全问题的重要原因之一。

食品微生物检测技术的发展对于保障食品安全具有重要意义。

分子生物学方法由于其高度特异性和灵敏度,在食品微生物检测中得到了广泛的应用。

本文将就分子生物学方法在食品微生物检测中的应用进行探讨,旨在为食品安全领域的研究和实践提供参考。

二、分子生物学方法在食品微生物检测中的应用1. PCR技术2. 实时荧光PCR技术3. 微阵列芯片技术4. 基因测序技术5. 其他新兴分子生物学方法三、分子生物学方法在食品微生物检测中的优势与挑战1. 优势1.1 高度特异性1.2 高度灵敏度1.3 快速性1.4 可定量性2. 挑战2.1 样品前处理的标准化2.2 数据分析的标准化2.3 成本控制四、分子生物学方法在特定食品微生物检测中的应用案例1. 肉制品中致病菌的检测2. 奶制品中乳酸菌的检测3. 水产品中霉菌的检测4. 蔬果制品中寄生虫的检测5. 其他食品中常见微生物污染的检测五、分子生物学方法在食品微生物检测中的未来发展1. 新技术的不断涌现2. 多重技术的融合应用3. 检测标准的国际统一4. 自动化、智能化的检测设备的发展六、结论分子生物学方法在食品微生物检测中的应用已经取得了显著的成果,为食品安全领域的进步作出了重要贡献。

随着技术的不断进步和发展,相信分子生物学方法在食品微生物检测中将会发挥越来越重要的作用,为保障人们的饮食安全提供更为可靠的技术支持。

希望该领域的科研人员和实践者能够不断探索创新,共同致力于食品安全事业的发展。

七、分子生物学方法在食品微生物检测中的优势与挑战分子生物学方法在食品微生物检测中具有诸多优势,首先是高度的特异性。

传统的微生物检测方法可能对多种微生物都具有一定的反应,而分子生物学方法可以设计特异性的引物或探针,只对目标微生物进行检测,避免了其他微生物的干扰,提高了检测的准确性。

其次是高度的灵敏度,分子生物学方法可以检测到微生物的极低浓度,可以在微生物含量较低的食品样品中提高检测的准确性和可靠性。

分子生物学在食品安全与质量检测中的应用

分子生物学在食品安全与质量检测中的应用

分子生物学在食品安全与质量检测中的应用食品安全和质量检测一直是社会关注的焦点。

分子生物学技术的快速发展为食品安全和质量检测领域带来了许多新的机会和挑战。

本文将探讨分子生物学在食品安全与质量检测中的应用。

一、基因检测技术基因检测技术是分子生物学在食品安全与质量检测中的重要应用之一。

通过检测食品中的特定基因片段,可以确定食品的来源、品种、基因改造等信息。

例如,利用PCR技术检测转基因作物中的外源基因,可以判断食品是否符合相关的转基因标准。

此外,基因检测技术还可以用于检测食品中的病原微生物,如大肠杆菌、沙门氏菌等,从而确保食品的安全性。

二、DNA条形码技术DNA条形码技术是一种将DNA序列用作物种鉴定的方法。

通过将每个物种的特定DNA序列编码成一条独特的条形码,可以快速准确地鉴定食品中的成分。

DNA条形码技术可以应用于食品质量检测,例如鉴定海鲜中的物种,检测食品中的掺假成分等。

这项技术的快速发展为食品行业提供了一种有效的质量监管手段。

三、基因表达分析基因表达分析是研究基因在特定条件下的表达水平和模式的方法。

在食品安全与质量检测中,基因表达分析可以用来分析食品中的潜在有害物质的含量和活性。

例如,通过分析食品中某种特定基因的表达水平,可以判断食品中是否存在致癌物质或潜在的过敏原。

这种方法对于食品的安全性评估和质量控制具有重要意义。

四、蛋白质组学蛋白质组学是研究细胞或组织中蛋白质组成和功能的方法。

在食品安全与质量检测中,蛋白质组学可以用来检测食品中的蛋白质成分和质量。

例如,利用质谱技术可以对食品中的蛋白质进行定性和定量分析,从而保证食品的质量和安全性。

同时,蛋白质组学还可以研究食品加工和储存过程中蛋白质的变化情况,为食品质量的改进和控制提供科学依据。

总而言之,分子生物学技术在食品安全与质量检测中发挥着重要作用。

基因检测技术、DNA条形码技术、基因表达分析和蛋白质组学等方法的应用,为我们提供了更准确、快速、全面的食品安全和质量监测手段。

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分子生物学技术在食品工业中的最新研究进展0引言了解食品中的微生物群落组成以及不同微生物种群之间的相互作用,对于生产出安全和高品质的食品是非常重要的。

食品生产过程中相关微生物的研究通常采用培养的方法,但这种方法存在很大的局限性:①富集培养大多具有选择作用,导致不能分离出具有重要生态学作用、数量相对较少的种群,不能定量研究微生物种群的动态变化;②受到食品环境胁迫或受损的微生物细胞,通常需要特殊的培养条件才能恢复生长,导致其难以被分离。

大量的研究表明,传统的微生物学培养分析方法,获得的可培养微生物种群只占微生物总量的0.1%-5%。

尽管对于微生物群落结构相对简单的食品来说(如发酵食品),可培养的微生物一般占有优势,但Ampeul认为,至少有25%~50%的微生物种群不能被培养。

这种缺陷促进了以聚合酶链反应(PGR)技术为基础的分子免培养方法和核酸检测技术在食品微生物研究中的应用和发展。

与常规培养方法相比,分子生物学技术具有快捷、灵敏、准确等优点,而且具有更高的特异性,能够更加精确地研究生态系统中的微生物多样性及其群落组成。

微生物学家已经认识到研究微生物生态学概念和理论,对于了解食品中微生物的繁殖与生长非常重要。

譬如研究微生物群落组成能够更好地了解奶酪、酸奶、香肠、葡萄酒、面包等食品的风味组成以及微生物对其储藏品质的影响;密切监测食品生产过程中微生物群落的动态变化,能够更好地了解和控制食品加工和后熟过程中的微生物作用;可以快速、准确地监测食品中可能存在病原微生物,以加强食品生产过程中的安全性等。

因此,在种、菌株水平上,对食品环境中微生物的准确监测和可靠鉴定以及微生物群落组成、动态变化的生态学研究,有助于保证食品的质量安全。

与土壤、水环境等生态系统的研究相比,到目前为止,用于食品加工过程中微生物研究的分子生态学的方法还相对较少,目前使用最多的是变性梯度凝胶电泳技术。

尽管如此,这些方法在食品工业中(尤其在发酵食品中)正逐渐被使用。

中国的传统发酵食品行业历史悠久,品种多样,如食醋、酱油、白酒、黄酒、豆豉、腐乳、酸菜、乳酪以及发酵肉制品等。

传统发酵食品工艺多为天然发酵,其微生物群落结构比较复杂,产品风味具有明显的地域性。

传统的发酵行业对酿造工艺过程中的微生物群落动态变化、风味及功能性物质的形成和累积机制的研究明显滞后,对传统发酵工艺的机制缺乏深入了解。

以天然的复杂菌种混合发酵工艺为主的绝大多数企业,其生产质量控制主要靠工程技术人员长期工作积累的经验来判断,难以对发酵产品品质进行稳定的控制。

分子生态学技术能够对发酵过程进行定量监控,通过检测发酵过程中微生物群落的组成结构、种群动态变化情况,有助于从整体上进行全面的分析,深入认识微生物的发酵机制,并为监控和调整发酵过程奠定基础。

1 目标基因的选择自20世纪80年代中期以来,PCR技术已成为科学家们用来研究微生物群落结构及多样性的最主要工具。

一般而言,以DNA为模板,利用通用引物通过PCR 反应扩增目标基因,产生的基因序列大小相同,因此需要依据基因序列的差异来区分不同的微生物。

所以,分子生态学研究的关键步骤就是选择合适的目标基因。

合适的目标基因既要有保守区段,又要有可变区段。

可变区段可以在不同的分类水平上区别微生物,保守区段位于可变区段两侧,用来作为引物复性结合的位点进行PCR。

如果没有高度保守区域,较低保守程度的区段也可作为简单引物退火结合的位点。

通常在分子生态学研究中,主要采用能够反映微生物系统发育关系的、在微生物基因组中普遍存在的基因作为PCR扩增的首选目标。

此外,编码蛋白的功能基因也可被用来研究微生物类群的功能多样性。

目前,由于细菌rRNA操纵子(包括16S rRNA基因、23S rRNA基因以及基因间隔序列,IGS)在所有的微生物类群的基因组中都存在,而且符合以上微生物分子生态学研究作为分子标记的条件,是目前微生物生态学研究中最常用的分子标记。

尤其在RDP等基因序列数据库中,已经积累了几千万的基因序列,能够很方便地通过比较来描述某一群落中存在的微生物种群。

目前发现,rRNA基因序列有时并不具有足够的序列差异来区别亲缘关系很近的、占据不同生态位的分类单位。

Palys等人在研究相近群落中一些细菌的生态多样性时,证明蛋白质编码基因序列比16S rRNA基因更为有效。

此外,由于大多数细菌基因组中rRNA基因存在多个拷贝,其序列的差异使得分子生态学结果的解释和分析复杂化。

因此,单拷贝的、不同分类单位之间显示较大序列差异的持家基因越来越受到更多的关注,这些基因包括促旋酶基因(gyrB)、延长因子基因(tuf)、热激蛋白基因(dnaK)、RNA聚合酶基因(rpoB)以及reeA基因等。

然而,与16S rRNA基因相比,这些基因在数据库中目前只有少量的序列,这使得它们在微生物生态学中的应用受到很大的限制。

对于特定环境中某个具体的微生物生态学过程,可以通过分析生态学过程中发挥关键作用的功能酶基因的多样性以及确定优势基因的多态性来监测生态系统的功能多样性。

对于土壤和水环境而言,功能多样性分析过程主要包括氮素循环、硫酸盐还原、氨氧化以及多环芳烃化合物的降解等。

就目前来看,虽然已有一些利用功能基因来分析检测和鉴别食源性人类病原体的报道,但迄今为止,还没有在食品工业中利用功能基因多样性进行食品微生物生态学作用研究的报道。

这方面有待深入研究。

2食品微生物群落分析技术研究微生物群落一般采用3个基本指标,即多样性、相似度和丰度。

目前用于微生物群落分析的大多数分子技术并不全面,只能从一个侧面帮助了解微生物群落。

基于PCR技术研究微生物群落的方法有:①利用通用引物扩增产生混合PCR产物,再通过其他技术进一步分析;②通过特异性的PCR反应检测和定量特殊功能类群的微生物或目标基因。

分子生物学技术在食品工业中的最新应用研究见表1。

2.1食品微生物多样性研究方法2.1.1 变性梯度凝胶电泳(DGGE)和温度梯度凝胶电泳(TGGE)变性梯度凝胶电泳(DGGE)和温度梯度凝胶电泳(TGGE),通过PCR扩增相同长度的的DNA片段(200-700 bp),其PCR正向引物的5 7末端带上一个35~40 bp 的GC发卡结构,以保证扩增的DNA片段在变性凝胶中至少能保持部分的双链结构。

依据DNA序列差异具有不同的变性浓度或者温度,在变性剂梯度或者温度梯度的聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,检测微生物多样性。

理论上,可以检测和区分只有1个或几个碱基对差异的核核酸片段。

1999年DGGE技术首次应用于食品微生物学,Ampe[1研究了墨西哥玉米发酵面团中的微生物空间分布。

此后,DGGE技术被广泛应用于分析食品及其相关产品的微生物群落组成差异及监测微生物种群数量动态变化,包括矿泉水、葡萄酒、香肠、乳制品、发酵木薯面粉、牛肉、鱼等。

16S rRNA基因V3区段由于长度与序列的种属差异使得该区段在食品微生物DGGE/TGGE技术中作为首选的目标序列。

最近,一些DGGE技术以mRNA进行PCR来研究生理代谢活跃的种群多样性。

DGGE技术和TGGE技术的主要优点是在许多分子实验室都可以进行,而且结果的解释相对简单。

但是,由于PCR产物片段很短,序列所含信息较少,使得微生物的分类鉴定准确度降低;而且,不同的序列可能有相同的电泳迁移率,导致了不同片段的共迁移。

DGGE/TGGE技术的最主要缺点是缺乏可重复性,另一个缺点是普通凝胶的染色方法使得其灵敏度较低,导致一些代表稀有种群的带丢失,使用荧光标记的引物可提高检测的灵敏度。

2.1.2单链构象多态性(SSCP)另一种依赖于PCR产物电泳分离,并已用于微生物群落分析的技术是单链构象多态性(SSCP)。

与DGGE/TGGE技术不同,SSCP技术以单链折叠产物的构象差异为基础分离PCR产物。

变性后,单链DNA片段在非变性条件下,由于核苷酸序列不同,形成的二级结构不同,分子量相近的产物被分离。

一般情况下,SSCP 与DGGE/TGGE技术具有相同的优缺点。

由于引物不需要带发卡结构,PCR扩增结果比DGGE或TGGE更有效。

SSCP技术主要的缺点是由一个单链DNA片段可能会形成几个稳定的构象,导致凝胶中出现多个带。

此外,在分析多样性较高的复杂微生物群落时,需要上载较高浓度DNA样品,DNA单链在电泳时重新复性的概率很高。

SSCP已被用于研究不同环境中的微生物群落,但在食品工业的应用中,目前仅限于干酪微生物的研究。

2.1.3末端限制性内切酶片段长度多态性T-RFLP是另一种以PCR技术为基础的群落带谱分析法,通常用于比较分析微生物群落。

目标基因首先被荧光标记的引物扩增(只有1个引物被标记),然后酶切,最后在自动测序仪上分离和检测。

在电泳峰图中,只有被标记的末端限制性内切酶片段能被检测出,其长度的不均匀性表明群落的复杂性。

选择的限制酶越多,T-RFLP的检测灵敏性越高,能够检测单个碱基差异的核酸片段,而且能够很好的同时检测大量的样品,譬如确定多个样品微生物群落结构的时空变化。

这种方法在精确预测微生物群落结构有一定局限性,由于不完全或非特异的限制性酶切,产生假的限制性片段,导致微生物多样性的过高估计。

另一个限制因素是软件预测和实验获得的限制性片段实际长度之间的差异。

此外,一个不确定因素是由于荧光染料的选择引起的,要仔细的评估引物和标记染料,优化实验方法。

尽管存在缺陷,T-RFLP还是一种非常有效的微生物群落分析的分子技术,尤其需要高通量和高灵敏度分析时,不需要直接的序列信息。

T-RFLP技术的有效性在微生物生态学中不同研究领域已经得到广泛的体现,在食品工业中,T-RFLP技术也被越来越多的成功应用于微生物群落分析,譬如水产业、酸奶和奶酪生产以及制糖工业。

2.1.4扩增核糖体DNA限制性分析扩增核糖体DNA限制性酶切分析(ARDRA),也被称为16S rRNA基因的限制性片段长度多态性(RFLP),是一个相对简单的PCR技术为基础的指纹图谱技术,先酶切PCR扩增的群落rDNA,然后通过凝胶电泳分离。

这种技术能够被用于微生物鉴定,也可以比较微生物群落和动态变化。

与T-RFLP技术不同,检测到所有的酶切片段,虽然提高了分辨水平,但增加了图谱的复杂性,不能有效的比较和解释图谱。

由于单个限制性内切酶不具有高的分辨力,多个限制性内切酶单独或者组合使用有可能获得较好的结果。

该技术另外一个缺点是由于凝胶中染色剂的检测灵敏度有限,导致微生物群落中丰度较低种群不能检出和系统发育信息的丢失。

因此,只有在分析组成相对简单的群落时,该技术才被首选。

目前,还没有发现该方法用来研究食物中微生物多样性的报道。

2.1.5核糖体间隔区分析微生物核糖体基因间隔区(IGS)在长度和核苷酸序列上比16S rRNA和23S rRNA基因具有更大的差异(长度一般在400-1 200碱基),因此在菌株水平上被广泛用来对微生物进行分型研究。

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