科技日报记者 刘昊 通讯员 陈淑贤
将不合格酸菜包装成老坛酸菜、用低价的木薯粉替代高价的红薯粉……3月15日，央视3•15晚会曝光了一系列问题食品。而日前，一对江苏夫妻因把猪肉上色当牛肉卖被管理部门发现后受罚的新闻也引起了网友的关注和热议。
“民以食为天，食以安为先”。用猪肉、鸭肉伪造牛羊肉，用低价肉冒充高价肉，动物源性食品中肉类掺假一直是影响食品质量与安全的主要问题之一。那么应该如何快速、准确和高效地进行肉类掺假检测，从而更好地保护好老百姓的“肉篮子”，保障人们身体健康呢？
DNA 宏条形码技术应运而生 成为肉类成分鉴定的新方法
卖肉作假古已有之。虽然我国已制定相关法规对肉类和肉制品的质量和安全进行监督，但是近年来随着牛肉、羊肉市场需求量增大，以次充好可以带来巨大的利润，肉类掺假现象仍然屡见不鲜。
如何辨别真假牛肉？有人在网上支招，用“望闻问切”来仔细观察：用眼睛去看，观察和辨别；用鼻子去闻肉的气味；用手去感觉肉的弹性……
但是，消费者仅凭自己的眼睛鉴别假肉还是太难，也不准。因此，加强检测技术攻关，不断提高检测能力，成为市场监管部门的重要任务。
“快速、有效、准确和可靠的检测技术是有效监管肉类掺假的关键手段。”广西壮族自治区食品药品检验所微生物室副主任、副主任药师甘永琦表示，脱氧核糖核酸（DNA）检测方法特异性强、灵敏度高，结果不易受到食品加工方式的影响，是检测肉类和肉制品掺假最常用的技术。
甘永琦介绍，DNA条形码是DNA中的特殊区域，通常由用于区分目标物种的中心可变区和两侧保守区组成，可以作为生物体的遗传标记。通过对特定区域DNA片段进行聚合酶链式反应（PCR）扩增和测序，然后于在线数据库中搜索比对，可以识别出掺假的肉类物种。
近年来随着基因测序技术的发展，DNA 宏条形码技术应运而生。
“DNA 宏条形码技术结合了DNA条形码和高通量测序技术，比传统的DNA条形码功能更强大，具有高通量、高精度、速度快等特点，为同时检测食物基质中的多个物种提供了理想的方法，包括产品中非预期的物种，因而该技术在肉类及其制品的掺假检测方面具有明显的优势，已成为肉类成分鉴定的新方法。”甘永琦说。
怎样具体应用DNA 宏条形码技术进行肉类及其制品检测？
甘永琦介绍，为了鉴定样品中的物种，首先建立一个可靠的数据库，包含目标物种的DNA条形码。使用特定引物对物种DNA的条形码序列进行PCR扩增并获得扩增子，然后合并来自不同样品的扩增子，在一次程序运行中对不同扩增子同时进行测序，将测序得到的物种基因序列与条形码数据库进行匹配，最后通过生物信息学软件分析得到鉴定结果。
“该方法可以在6小时内同时进行至少96个样品的成分及组分测序分析，提高了检测的效率，节省了时间和人力成本。”甘永琦说。
称取适量样品、提取样品的基因组DNA、通过一步式PCR扩增得到不同样品的扩增子、制备文库、上机测序、通过生物信息学软件分析数据……最近，甘永琦所在的实验室从市场上购买香肠、火腿肠、培根、腊肉、火锅肉片、肉干、肉松、肉丸、烤肉串、肉罐头、肉脯等11种不同类型的肉制品共70多份，使用DNA宏条形码技术进行动物源性成分检测。
实验员在应用DNA宏条形码技术对肉制品进行检测。甘永琦摄
“各样品测序分析结果均符合预期。比如在1份鱼籽包里检测出5种不同动物成分，分别是鸡、猪、鸭、鳙鱼和鲹鱼，与产品标签标示一致。”甘永琦说。
近年来，该实验室从国内肉制品市场、自然环境中常见的动物及国家重点保护野生动物名录中遴选硬骨鱼纲、软骨鱼纲、哺乳纲、鸟纲、爬行纲等物种作为研究对象，构建了包含1500 多个属、2700 多个种的动物分类数据库。
他表示，实验室目前正在扩大测试样本的范围，深入开展肉类掺假检测方法的特异性、灵敏度和准确性研究。
在全球范围内多个领域 DNA 宏条形码技术得到广泛应用
在过去的20年里，基因测序技术经历了一代测序、二代测序和三代测序的发展，在规模、通量以及应用上都有了极大的进步。
“二代测序技术的发展为测序通量的巨大增长和成本的降低奠定了基础。三代测序技术可满足长读长和全基因组快速测序的要求。”甘永琦说。
目前，DNA 宏条形码技术在肉类掺杂检测中还面临哪些挑战？
有研究表明，目前用于动植物分类鉴定的标准DNA条形码并不完全适用于环境样本的应用。
甘永琦介绍，首先，标准DNA条形码倾向于那些能够识别相似物种的特殊区域，通常具有较长的基因序列。然而，环境中的DNA容易降解成较短的基因片段，从而阻碍条形码的扩增。
其次，DNA宏条形码技术需要同时扩增一个样本中所有物种的DNA，那么就必须限制某些物种的过度扩增。因此，需要筛选比较几个非标准的候选条形码，确定新的DNA区域，以达到该方法的限制要求。
另外，在物种多样性定量分析中，由于高通量测序过程中部分因素可能会导致结果存在偏差，进而影响原始样品中物种定量估算的准确性。
作为食品安全的主要问题之一，肉类及其制品的掺假问题近年来越来越受到人们的关注。尽管面临一些挑战，但DNA 宏条形码技术可以对未知物种进行快速、准确地识别，无疑为肉类掺假检测提供了优异的技术手段。
除了用于肉类掺假检测，DNA 宏条形码技术目前还可以应用在哪些领域？
“在理论上几乎任何一个样本都可以通过DNA条形码技术进行物种识别。近年来，该技术已应用于多个领域，如生态学、法医学、生物技术、食品工业、动物饮食、食品质量等。”甘永琦说。
目前，DNA 宏条形码技术已经在全球范围内多个领域得到广泛应用。但是由于该技术在国内外未形成完善的检测标准，因此仅局限于研究阶段。
甘永琦表示，基于该技术的研究，他们团队已申请2项国家发明专利和1项检测方法的团体标准，未来将搭建一个免费共享的数据分析网络平台，为该技术的应用推广扫清障碍。
常见的动物源性成分鉴定的主流方法有四大类
检测肉类食品中掺假现象，还可以使用哪些生物技术？
甘永琦表示，目前常见的肉制品真伪鉴别方法包括基于形态学、代谢组学、蛋白质组学和基因组学这四大类真伪鉴别方法。
甘永琦介绍说，形态学方法发展较早，已经从最初的更多依赖实验操作人员的光学显微镜技术发展为将电镜和数据图像分析相结合的新型鉴定方法，但是受到组织形态结构的影响，且无法区分动物种类，只可以区分哺乳动物、禽类和鱼类；代谢物检测的常用技术主要是光谱学技术，该技术样品制备简单，分析速度快，但常需要大量已知样品建立模型且模型通用性不强；基于蛋白质组学的免疫技术操作简单，通量高，成本低，但是准确度不高，常用作快速筛查手段。
他表示，核酸检测方法特异性、灵敏度高，结果不易受到食品加工方式的影响，还可以检测经过热处理的肉制品，稳定性、准确度更高，因此成为动物源性成分鉴定的主流方法。常用技术有聚合酶链式反应（PCR）、限制性片段长度多态性(RFLP)，扩增片段长度多态性(AFLP)，DNA测序等，可分辨动物的种类甚至可用于动物的品种鉴别和个体身份识别，在肉类的溯源体系中已获得广泛应用。
“此外，实时荧光PCR技术也是目前用于动物源性成分鉴别及定量检测的常用方法。”甘永琦说。
