摘要：隨著我國物質(zhì)文明建設(shè)工作的持續(xù)推進(jìn)，食品安全問題已經(jīng)成為民眾關(guān)心的基本問題。本文研究食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，具體探討中，先對食品微生物檢驗(yàn)進(jìn)行簡要說明，并在此基礎(chǔ)上對食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作出討論。

關(guān)鍵詞：食品；微生物；現(xiàn)狀；發(fā)展

食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)的種類繁多、采樣復(fù)雜、檢驗(yàn)程序嚴(yán)格，具有一定的精準(zhǔn)性與快速性。人類屬于雜食性物種，對于各類食品的攝入相對較多，但是，在工業(yè)加工與天然食品的生產(chǎn)制作中，一些致病性微生物與毒素有時很難徹底消除，在人體攝入后極易引發(fā)各類病癥，嚴(yán)重時可能威脅到民眾的生命安全。

一、食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前，食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)機(jī)構(gòu)較多，產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營加快了新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。如光譜檢驗(yàn)技術(shù)、質(zhì)譜檢驗(yàn)技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)、生理生化檢驗(yàn)技術(shù)等，不僅提升了檢驗(yàn)水平，也提高了檢驗(yàn)效率?，F(xiàn)階段我國食品微生物檢驗(yàn)在檢驗(yàn)設(shè)備配置、檢驗(yàn)流程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方面已經(jīng)相對完善。但是，由于一些食品微生物本身的生物特性，在不同環(huán)境條件下存在一定的適應(yīng)性、變異性，因此在檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用中，仍然存在一些檢驗(yàn)難度，同時也會對檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)干擾。

二、食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀

摘要:本文介紹了微生物肥料的概念、分類和作用，分析了微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的困境，綜述了微生物肥料發(fā)展趨勢，展望了微生物農(nóng)業(yè)發(fā)展前景，以期為微生物肥料應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞:微生物肥料；微生物農(nóng)業(yè)；困境；發(fā)展前景現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的主要問題是化肥和農(nóng)藥濫用導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境變差，越來越多的人追求無公害農(nóng)產(chǎn)品，綠色、安全、無污染是對農(nóng)業(yè)生態(tài)新的定義，也成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求。目前，新型微生物肥料日益受到關(guān)注，更好更高效的新型環(huán)境友好型肥料成為研究熱點(diǎn)。

1微生物肥料概述

1.1定義

微生物肥料定義有狹義和廣義之分。前者是指依靠微生物生命代謝活動，改善植物的生長生理特征，促使植物吸收養(yǎng)分，從而促進(jìn)生長，改善品質(zhì)，故又被稱為菌肥、微生物接種劑。后者是指通過活性微生物的生命活動，促使植物產(chǎn)生各種生物刺激素，改善植物根部環(huán)境生態(tài)群落結(jié)構(gòu)，提高抗病力，從而減輕病蟲害，增加作物產(chǎn)量，是利用生物技術(shù)制造且對作物具有特定刺激作用的生物制劑[1]。當(dāng)前，保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全離不開微生物肥料的合理施用，其是生產(chǎn)綠色安全農(nóng)產(chǎn)品、保障人民健康的有效途徑。

1.2種類

[摘要]將環(huán)境監(jiān)測傳統(tǒng)技術(shù)與微生物技術(shù)進(jìn)行了比較。簡述了糞大腸菌群、發(fā)光菌、鼠傷寒沙門氏菌、藻類、底棲無脊椎動物在環(huán)境常規(guī)監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀和作用。對聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)、生物酶技術(shù)、生物傳感器技術(shù)、生物芯片等現(xiàn)代微生物環(huán)境監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了介紹。探討了微生物用于環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展趨勢，核酸探針、PCR技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)也廣泛的應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，顯示出了良好的應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]微生物；環(huán)境監(jiān)測，現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢，發(fā)光菌；生物傳感器；核酸探針

目前，我國的環(huán)境監(jiān)測仍以常規(guī)化學(xué)監(jiān)測為主，如化學(xué)需氧量、生化需氧量、LAS、揮發(fā)酚等常規(guī)化學(xué)指標(biāo)的監(jiān)測，可以較好地反映出環(huán)境中污染物的量，是一個量化的指標(biāo)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來評價河水的環(huán)境質(zhì)量，但卻無法反映出水體中污染物對生物的影響。由于微生物對環(huán)境的變化及其敏感，生物監(jiān)測能夠克服傳統(tǒng)的用物理、化學(xué)指標(biāo)評價水質(zhì)的缺點(diǎn)，可以直觀的對累積效應(yīng)等做出評價，彌補(bǔ)傳統(tǒng)的使用物理和化學(xué)指標(biāo)評價環(huán)境質(zhì)量的不足，在環(huán)境監(jiān)測工作中表現(xiàn)出特殊的意義，成為環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分[1-2]。生物監(jiān)測就是利用生物對水體、大氣、土壤污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)來判斷水體污染狀況的一種水體污染監(jiān)測方法。根據(jù)生物個體、種群或群落對環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)闡明環(huán)境污染狀況，從生物學(xué)角度為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和評價提供依據(jù)。

1環(huán)境監(jiān)測傳統(tǒng)技術(shù)與微生物技術(shù)的對比

在環(huán)境理化指標(biāo)監(jiān)測中，利用到化學(xué)監(jiān)測方法和物理監(jiān)測方法。主要針對環(huán)境污染物的性質(zhì)、含量、來源以及分布狀況等進(jìn)行監(jiān)測，需要用到操作復(fù)雜的儀器和設(shè)備。其中有一部分監(jiān)測方法得出的結(jié)果并不能較好地反應(yīng)水體的污染程度。例如制藥工業(yè)廢水，處理后的廢水化學(xué)需氧量達(dá)標(biāo)排放，但受某些大分子、難降解殘留藥物的影響，處理后的廢水具有顯著的生物毒性[3]。利用微生物進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測是近年來環(huán)境監(jiān)測的新方向。通過研究微生物對環(huán)境污染以及環(huán)境變化的反應(yīng)來進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，其操作方法簡單，并且環(huán)境樣本很難受到外界污染影響。利用微生物進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測有非常多的優(yōu)勢，具有可靠性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、直觀作用強(qiáng)的特點(diǎn)：包括影響作用直接、能夠十分有效地進(jìn)行環(huán)境污染物探查和篩選，可以做到對污染物長期毒性的早期預(yù)報，同時具有較強(qiáng)的實(shí)時性，可以在較短的時間內(nèi)使污染物對生物的影響得到顯現(xiàn)。利用微生物進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)雖然比物理、化學(xué)監(jiān)測有更多的優(yōu)勢，但缺乏固定的標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測技術(shù)相對來說較為復(fù)雜，監(jiān)測結(jié)果的應(yīng)用具有局限性等[4]。

2微生物用于環(huán)境監(jiān)測的相關(guān)監(jiān)測技術(shù)

一生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

1運(yùn)用生物技術(shù)處理廢水

1.1活性污泥法

微生物類型非常多，不一樣的微生物它們的特性是不一樣的，按照它們自身的特點(diǎn)可以分成很多的去污措施。利用微生物的喜氧性使水和污濁物分開，這種微生物可稱為有生命的去污劑。接下來介紹具體的去污措施。在受污染的水里面有很多化合物，此類物質(zhì)是很多生物的食品。將大量含有氧氣的空氣注入被污染的水中，水中的各種微小生物迅速地得以繁衍，與那些被污染了的有機(jī)化合物一起漂浮于水面，其中喜氧性微生物將水中溶化了的有機(jī)化合物作為食物，不斷地繁衍增多，水中被污染的有機(jī)化合物最后消除，將處理后的水與漂浮物分開。

1.2生物保護(hù)膜法

這也是利用微生物喜氧性進(jìn)行污水處理的一種方法。具體做法如下：首先要進(jìn)行微生物保護(hù)膜的掛膜。在生物濾池中投放濾料，使那些喜氧性的細(xì)菌和大量的真菌粘附在過濾性的材料表面，形成一層帶粘性、薄膜狀的微生物混合群體。在生物濾池中微生物保護(hù)膜與水充分接觸，溶于水中的被污染的有機(jī)化合物被微生物保護(hù)膜吸住，變成了他們的食物，被污染的水得到處理。此措施在當(dāng)前階段的應(yīng)用非常普遍。

縱觀近代生命科學(xué)的發(fā)展,19世紀(jì)的突出成就是細(xì)胞學(xué)說的提出和達(dá)爾文進(jìn)化論的誕生;20世紀(jì)則是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、遺傳密碼的破譯、遺傳工程學(xué)和分子生物學(xué)的創(chuàng)立等[1].這些里程碑式的成果帶領(lǐng)著生命科學(xué)開始從宏觀切入微觀、從細(xì)胞水平跨越至分子水平.此后,在人類基因組研究計劃完成的“后基因組”時代,新的學(xué)科生長點(diǎn)不斷涌現(xiàn),一系列新興生命科學(xué)領(lǐng)域和新興生物技術(shù)方向,如雨后春筍般紛至沓來[2].在這當(dāng)中,病原微生物領(lǐng)域雖然僅僅是生物學(xué)領(lǐng)域的一個分支,但進(jìn)入21世紀(jì)以來,其發(fā)展十分迅速、關(guān)注度也日益提升,已經(jīng)成為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)乃至生物安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和前沿.純粹意義上的病原學(xué)(Etiology)一般是指專門研究人體疾病形成原因的學(xué)科,包括研究生理或心理方面醫(yī)學(xué)問題的形成因素,以及預(yù)防、診斷和治療途徑等,是醫(yī)學(xué)的一個基礎(chǔ)學(xué)科[3].而在這當(dāng)中,病原微生物通常也作為主要的研究對象.因此,本文探討的范疇除了涉及病原因素之外,還包括微生物本身及其與動物(人體)、植物的相互關(guān)系,可以視為是廣義上的病原微生物學(xué)科(PathogenicMicrobiol-ogy)領(lǐng)域.

1人類與病原微生物的博弈

病原微生物一直與人類的發(fā)展史和科技史并存.由于病原微生物的變異和耐藥性問題,人在生老病死的過程當(dāng)中,與病原微生物的博弈從未間歇.一方面,人類的發(fā)展歷程始終與瘟疫同行,如曾在世界各個地區(qū)出現(xiàn)的鼠疫、霍亂、流感、SARS肺炎疫情、埃博拉病毒疫情、中東呼吸綜合征冠狀病毒、2019病毒、口蹄疫病毒、禽流感病毒等[4~8].這些由病原微生物導(dǎo)致的生物安全事件,對人類的社會、經(jīng)濟(jì)、文化、人口產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,有的也給農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等造成過巨大損失.另一方面,病原微生物也可以成為人類利用的工具,為某些病原微生物的檢測、耐藥性臨床測試、抗生素和藥物的生產(chǎn)、有害昆蟲的防治以及人體免疫系統(tǒng)的激活和發(fā)育等,提供重要的資源、思路和途徑.例如,基于病原微生物的核酸序列,可采用高通量宏基因組檢測技術(shù)對樣品中的病原微生物種群及其耐藥性進(jìn)行檢測;還可結(jié)合多種分子生物學(xué)技術(shù)對其開展溯源研究,有助于人們更深入地了解病原微生物多樣性的起源和進(jìn)化,為其流行監(jiān)測、綜合防治等提供重要的信息資料和科學(xué)依據(jù).當(dāng)今,無論是合成生物學(xué)還是表觀遺傳學(xué),無論是基因編輯技術(shù)還是傳統(tǒng)的基因沉默技術(shù),無論是實(shí)驗(yàn)用途還是醫(yī)學(xué)用途的細(xì)菌、真菌、病毒等基本生理小種,各類微生物仍然作為諸多研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)工具和重要載體.由此可見,病原微生物與人類亦敵亦友,人們越來越意識到對微生物本身的研究以及微生物與寄主之間的相互作用關(guān)系,對生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)及其相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要.2007年,美國國立衛(wèi)生研究院正式啟動了“人類微生物組計劃”.直到今日,這項由美國主導(dǎo),中國、日本和多個歐盟成員等十幾個國家參與的國際性合作任務(wù),將使用新一代測序技術(shù)開展人類微生物組DNA的測序工作.這項大科學(xué)計劃被視為人類基因組計劃的延續(xù),其目標(biāo)是通過繪制人體不同組織和器官中微生物元基因組圖譜,解析微生物菌群結(jié)構(gòu)變化對人類健康的影響[9].可以預(yù)見,人類微生物組研究計劃最終將幫助人類在健康評估與監(jiān)測、新藥研發(fā)和個體化用藥以及慢性病的早期診斷與治療等方面取得突破性進(jìn)展.

2動植物與病原微生物的相互關(guān)系

動物作為重要的生物資源,在保持生態(tài)平衡、生物多樣性、公共衛(wèi)生安全等方面發(fā)揮著重要作用.然而,動物攜帶著大量病原微生物,尤其野生動物是許多傳染性人獸共患病原的自然宿主或易感宿主.例如,Morse研究團(tuán)隊[10]曾調(diào)查發(fā)現(xiàn),5萬種脊椎動物攜帶的病原微生物中,僅病毒就有約100萬種.再如,鳥類可攜帶并傳播多種類型的禽流感病毒、禽結(jié)核病、沙門菌病或弓形蟲病等病原[11];嚙齒類動物會引發(fā)鼠疫、腎綜合征出血熱、鉤端螺旋體病、鼠型斑疹傷寒、恙蟲病等疾病.此外,目前發(fā)現(xiàn)的38種冠狀病毒中有16種與蝙蝠相關(guān),如中東呼吸綜合征冠狀病毒[12].在新發(fā)的人類傳染病中,從動物感染到人類的病原微生物占比達(dá)75%~80%[13].可見,從長遠(yuǎn)來看,動物與病原微生物的共生關(guān)系或?qū)?dǎo)致動物源性新發(fā)傳染病的防控變成不可避免的“新常態(tài)”.當(dāng)人類在面對人獸共患病原的巨大威脅時,應(yīng)主動采取措施,及時確定動物源性病原微生物并阻斷其傳播[12].比如,可通過構(gòu)建中國動物病原微生物本底信息數(shù)據(jù)庫,加強(qiáng)高風(fēng)險宿主動物病原微生物監(jiān)測,開展動物病原微生物預(yù)測、流行病學(xué)、跨物種傳播和風(fēng)險評估等研究,同時借助高通量測序、納米生物技術(shù)、反向遺傳學(xué)技術(shù)、反向病原學(xué)技術(shù)和人工智能識別等技術(shù)和策略,科學(xué)、系統(tǒng)、便捷、快速地開展動物病原微生物的篩查、識別、監(jiān)測和評估.植物與病原微生物的協(xié)同進(jìn)化過程,可以說是一場沒有硝煙的軍備競賽.與人一樣,植物生活的環(huán)境中時刻面臨著形形色色的微生物,如細(xì)菌、卵菌、病毒、真菌等,病原微生物無時無刻不嘗試著對植物的“侵略”.盡管植物不具有像人和動物那樣逃跑的能力,但在長期的進(jìn)化過程中,植物形成了特有的抗病機(jī)制或天然免疫系統(tǒng).為了突破植物的免疫防御系統(tǒng),病原微生物進(jìn)化出復(fù)雜的侵染方式以感染植物,通過向植物分泌各種效應(yīng)因子,如有毒次級代謝產(chǎn)物、效應(yīng)蛋白、胞外酶等,病原微生物侵染相關(guān)基因受到精細(xì)地調(diào)控以確保其侵染成功.植物為應(yīng)對病原微生物的侵染不斷完善其天然免疫體系,目前被廣泛認(rèn)可的植物防御機(jī)制是四個階段的Zigzag模型[14].第一階段,植物跨膜模式識別受體識別病原微生物相關(guān)的分子模型,如細(xì)菌鞭毛蛋白,并引發(fā)病原微生物相關(guān)分子模型誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)(PAMP-triggeredimmunity,PTI),以抑制病原微生物的進(jìn)一步定殖和擴(kuò)散.第二階段,病原微生物為了繼續(xù)侵染,向植物體內(nèi)分泌效應(yīng)蛋白干擾PTI反應(yīng)過程,引發(fā)了效應(yīng)蛋白誘導(dǎo)的植物易感反應(yīng).第三階段,植物也不會坐以待斃,進(jìn)化出多種抗病蛋白直接或間接地識別病原微生物的效應(yīng)蛋白,并引發(fā)效應(yīng)蛋白誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)(effector-triggeredim-munity,ETI).ETI是一種更強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答反應(yīng),通常在病原微生物侵染位點(diǎn)伴隨產(chǎn)生超敏反應(yīng)現(xiàn)象.第四階段,在植物與病原微生物的協(xié)同進(jìn)化即自然選擇過程中,病原微生物通過分泌其他類型的效應(yīng)蛋白或修飾原有的效應(yīng)蛋白以突破植物的防御體系,而植物也不斷進(jìn)化出新的抗病蛋白以應(yīng)對新型的病原效應(yīng)蛋白,持續(xù)向前推進(jìn)著這種反復(fù)的協(xié)同進(jìn)化過程[15].關(guān)于植物與病原微生物互作系統(tǒng)的研究,在農(nóng)作物的抗病育種上尤其具有重要意義.栽培作物,如水稻、小麥、大麥、玉米、大豆和各種蔬菜水果等,其生物多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于野生品種,致使農(nóng)作物的抗病能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于野生植物.病害會導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn),甚至絕收,從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失,并威脅國家的糧食安全.

3學(xué)科交叉:病原微生物與生物安全研究