atp生物发光技术在食品工程中的应用研究

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1、ATP生物发光技术在食品工程中的应用研究　　摘要：作为一种快速检测微生物的新兴技术，ATP生物发光法具有灵敏度高、快捷的特点，被广泛应用于食品工业中。本文分析了ATP的发光原理与特点，并探究了其在食品工程中的具体应用。　　关键词：ATP生物发光法应用食品　　引言　　在食品生产、销售以及存储等过程中，均需要通过微生物检验来严格控制食品质量，这是食品行业的重要管理内容。关于微生物快速检验的方法较多，如酶联免疫法、PCR技术等。这些检测技术大多采用琼脂平板进行微生物培养，可靠程度较高。但采用这种微生物培养方式，存在耗时较长的缺陷，一般需要培养两

2、至三天，因此检验结果也相对滞后。在食品安全与卫生监测工作中，要想解决检验结果滞后的问题，就需要找到更加便捷、准确地检验食品质量的方法。而ATP生物发光法的灵敏度高，且操作简便，因此被广泛应用于食品工业中。　　一、ATP的生物发光原理与特点　　1.1ATP的生物发光原理　　ATP在所有活体生物中均可提取出来，主要发挥着在生物体中传递化学能并存储的作用。若生物体凋亡，则ATP在细胞内各种酶的作用下会很快被分解。因此，对生物体中的ATP浓度进行测定，就可以估算出活体细胞数目。ATP具备生物发光的机理，最早发现于1949年。Moyer等于1983

3、年提出ATP可以反映活体细胞数量以及生物活性[1]。ATP能够通过生物发光实验发光，依赖于试剂中的萤火虫荧光素酶。荧光素酶在镁离子的作用下，可以与ATP发生反应，之后活化的荧光素酶能够结合荧光素，产生相应的荧光素复合体，并释放出光量子。这些复合体在氢氧化后可以生成发射光，最终产生氧化虫荧光素。研究表明[2]，荧光素酶的适宜酸碱度在7.5左右，并且可以和作用底物ATP反应，而ATP具有呈现S形的酶促动力学。荧光素酶的反应速率与底物浓度有一定的关系，即ATP浓度越高反应速率就越快，同时在检测过程中也可以获得更高的荧光素强度。在ATP保持较低浓

4、度范围时，其与荧光素酶的反应速度呈现一级关系。而活体微生物在某个生物期内，其ATP的含量是较为稳定的，这样就可以绘制出生物体中ATP的线性图。微生物死亡后其中的ATP迅速被分解，不会影响到活体细胞数目的测定。由于ATP具备这样的特性，因此在活体微生物测量中应用较为广泛。　　1.2ATP的生物发光特点　　ATP生物发光法的操作较为简便，且测量灵敏度高，能够实现实时测量。在食品工程中对微生物进行检验时，要求样品中微生物的浓度在每毫升1000以上，以保证测量准确度符合卫生学的标准。研究表明，在ATP浓度较低的情况下，荧光素复合体可以与超过90%

5、的大肠杆菌结合，而普通颗粒所能结合的数目只有50%左右。该方法的最低检测限为每毫升20cfu，作用时间只需要1小时，比其它方法相比时间更短，灵敏度更高。例如采用体荧光技术，对原奶中的大肠杆菌检测，全过程所需时间约为10小时。而采用酶联免疫法进行大肠杆菌监测，检测限为每毫升1105cfu-1106cfu/ml，所需时间为1.5小时。但采用这种检测方法，很难将非微生物与微生物ATP区分开来，而ATP样品、食品中均含有各种离子，这些离子会对检验过程带来一定的干扰，对荧光素酶的发光作用也可能有抑制。　　二、ATP在食品工程中的应用范围　　2.1在

6、食品微生物检测中的应用　　在食品行业中ATP生物发光技术的应用领域较多，主要是通过测定食品中微生物的含量，进而对食品质量进行判定。例如，采用这种方法可以对肉制品中的微生物进行测定，进而了解细菌污染的程度。与常规的细菌菌落培养法相比，采用ATP生物发光技术的灵敏度更高，但两者也存在相关性。在乳制品中采用这种测定方法，可以快速测定乳酸菌的水平。此外，在各种调味品、啤酒等微生物测定中，ATP发光法也有重要应用。研究表明[3]，采用常规琼脂平板细菌培养法与ATP发光法也有一定的相关度。此外，可以采用对ATP生物发光法进行优化，进而对面粉中的微生物

7、含量进行测定。通过优化后，设定荧光素酶为50mg/L，荧光素为70mg/L，镁离子为0.25mol/L。生肉类食品由于体细胞ATP对结果的干扰较大，因此需要清除掉样品中体细胞ATP，其采用的方法是首先用0.2%的TritonX-100和0.15%的apyrase混合液清除体细胞ATP，然后加入3%的三氯乙酸混合并振摇1min，离心后取上清检测ATP，该光值即为细菌ATP发光值，整个过程需15min。而熟肉类中非细菌ATP含量低，对结果影响较小可以省略清除体细胞ATP步骤而直接测定，整个过程需4min。经过38份样品实验对比，ATP生物发光

8、法检测结果与细菌菌落平板计数方法之间具有良好的线性关系(r=0.98)[4]。　　2.2在食品生产环境清洁度方面的应用　　在食品生产与销售的整个过程中，均需要分析各种影响食品安全的因素，并对该