关键词：生物考古理化分析技术概况简介1．1生物考古生物考古是指对遗址中所有生物遗存，如植物、动物、人类、微生物等的一系列科学研究，包含了以人类遗存为研究主体的众多学科，如人体骨学、地质考古，动物考古、植物考古、生态考古、微生物考古等，研究手段和研究方法也多种多样，为人类起源演化和疾病研究、农业和畜牧业起源等做出了巨大贡献(MurphyM．S，2010；胡耀武，2009)。目前生物考古已成为国际科技考古研究的前沿领域和热点(PaulaC．Miranda，201ll中国科学院，2010)。
1．2理化分析
理化分析是通过物理、化学等分析手段进行分析，确定物质成分、性能、微观宏观结构等，是基于物理或物理化学原理和性质而建立起来的分析方法。理化分析在生物考古中应用的非常广泛，特别是在对骨骼、牙齿、以及其他遗存的分析中，已成为揭开生物考古谜团的重要手段(MarioNovak，201l；TempleDH，2010l王翠斌，2009)。
2骨表面结构的物理分析
目前对于骨骼表面结构的分析方法主要有显微分析、扫描电镜(SEM)分析、表面能谱分析(EDS)X射线衍射分析(XRD)、CT扫描技术和计算机图像处理技术等等。
显微分析和扫描电镜(scanningelec-tronicmicroscope，简称SEM)可以分析骨骼、牙齿组织结构变化，如骨骼表相和体相存在的孔洞结构，由此揭示样本的污染程度和保存状况(MatthiasKucera，2011；ArkadiuszSoltysiak，20l1)X射线衍射(XRD)可以分析骨骼和牙齿中的羟基磷灰石和其变体来说明骨骼的矿化程度，J．c．Hiller(2OO6)利用小角X射线散射(SAXS)测量骨样品的晶粒纳米结构，揭示发生相应的外界条件变化引起的可能的骨微晶表面晶格组成或应变，可以为提取古生物DNA信息提供保证。X射线衍射(XRD)还可以对标本内部进行无创观察，但对于厚度较大的标本，往往会因投影在荧光屏上的重影而影响图像的观察质量，计算机断层扫描成像(CT)技术的发明使得人们能够克Nx射线透视的不足，得到清晰的断层扫描影像((BrittaM．Gifeshaber，2008)。利用CT技术、计算机图像处理技术和3维成像技术还可以可以将古生物学的研究延伸到头骨内部，实现虚拟化石重建与无创解剖，对骨分布的生物力学分析，可得到化石头骨内部的3维影像，CT技术已是重建化石骨三维影像的重要手段(YousukeKaifu，201l；XiujieWu，2009)。
3骨化学分析
骨化学分析是探索古人类食物结构的主要手段之一。古人类食物结构的证据，更多地来自干质地坚硬的人和动物骨或牙齿以及石器的分析结果(RichasdsMP，2002；TedordM，2000)。通过对古人类骨或牙齿中化学成分的分析，即稳定同位素比值和微量元素含量，便可揭示他们的食物结构、生活方式、人口迁移模式以及生存环境等多方面的重要信息，探索其演化过程(L．E．Munroa，2008lStanleyH．Ambrose，2003)。
3．1稳定同位素分析
在进行骨的稳定同位素分析时首先根据骨胶原中的C、N含量以及C／N摩尔比等重要指标判断其是否受到污染，其次才进行稳定同位素的测定。对稳定同位素测定是因为人体骨组织的化学组成直接对应着食物中的化学组成成分，当人们的食物来源不同时，骨中的稳定同位素组成就有较大的差异性(DavidR．Yesner，2003)。此外，植物的光合作用途径以及固氮方式的差异，将直接导致其5”C和5”N值明显不同，因此骨中的稳定同位素分析可以研究古人类和动物的食物结构((AdolfoF．Gil，2011}RickJ．SchuRing，2002)。一般C植物的5C平均值约为-26．5％0，而c植物的5”C平均值则约为一12．5‰，因此通过分析人骨中骨胶原或羟磷灰石的5”C值，即可了解人们的食物来源；豆科植物的5”N大约等于0‰，而非豆科植物的5”N则稍高，故分238科技资讯SCIENCE＆TECHNOLOGYINFORMATION析人骨中骨胶原的5”N，就可辨别其在食物链中的营养地位，了解其食物结构(c．D．White，2011；CarolynChenery，2010)。
AdolfoF．Gil(2011)对生存于考古记录的史前玉米恐慌时期的阿根廷中西部的人骨和牙进行的碳的稳定同位素分析，发现他们的主要能量来源正好是C植物的玉米，因此可见人类饮食研究中稳定同位素分析的重要意义。
3．2羟磷灰石的微量元素分析
分析骨中羟磷灰石的微量元素是骨化学研究的另一种主要方法，对羟磷灰石的微量元素的分析同样需要对样品的污染程度鉴定(CharlotteL．King，2011)。
(1)羟磷灰石的污染程度分析。
骨骼中羟磷灰石结晶度广泛地作为样本重要的保存状况指标之一，结晶度指数可以由X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等方法测量，但是由于XRD采用体积平均值得到的数据与FTIR采用面积平均值得到的数据的不能直接进行比较(T．J．U．Thompsona，2009)。这两种方法各有优势，FTIR可以能检测CO32-的含量，但它无法获知晶体的形状和方向的信息，而且对低结晶度的结晶指数和碳酸盐含量的变化产生的影响~gXRD更敏感。此外，由于羟磷灰石中的CO32-可通过与羟磷灰石中的PO42-替换而形成更小的晶体，从而影响羟磷灰石的结晶度。因此，检测羟磷灰石中的CO32也可鉴别羟磷灰石的污染程度(T．J．U．Thompson，2011)。
(2)羟磷灰石中微量元素的分析。
羟磷灰石中微量元素的污染与否可比较其人骨与食草类、食肉类动物骨中羟磷灰石的sr／Ca、Ba／Ca的值来判定(SponheimerM。，2006)。对微量元素的分析是因为通常食草动物骨中积淀的sr／Ca约为其食物的1／5，而食肉动物骨中积淀的Sr／Ca又约为食草动物的1／5(MatildeArnay-de-la-Rosa，2009)。此外，骨骼和牙齿的sr、Ba相对于Ca的含量在以往的考古研究还被用来检验史前食物结构是海洋生物还是陆地生物。因为海水的Ba／Sr值比大多数陆地环境低得多(多达3个数量级)，生活在海水中的鱼类和其他生物也将有比大多数陆地生物Ba／Sr低的值，但是也可能会受到营养水平影响(BenShawa，2011fK．Szostek，2003)。因此根据人骨中Sr／Ca、Ba／Ca值的分析，一定程度上可揭示该个体的食物结构信息。一般方法有原子吸收光谱(AAS)法、原子荧光光谱(AFS)法、电感偶合等离子体发射光谱(ICP—OES)法、电感偶合等离子体质谱(ICP-MS)法、色谱分析法及X射线分析法等。目前，生物考古中的微量元素含量一般用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA—ICP-MS)定性定量分析(CharlotteL．King，2011)。AndreaCucina(2011)采用(LA—ICP-MS)测量考古遗址牙齿珐琅质的Mg，P，K，Ti，Mn，Zn，Sr，I，Ba，和Pb的含量，成功的得到了古时期尤卡坦半岛玛雅港口北部有外国人存在的证据，说明LA—ICP-MS是检测在当地居民的外籍个人存在的一个重要的分析工具。采用以上分析方法一般对稀少和珍贵古生物化石造成了损害，因此采用无损或近似无损分析方法，如对骨微量元素测定的质子激发荧光(PIXE)分析法和稳定同位素测试的激光消融同位素分析法，将会成为骨化学分析的主要方向之一。
4其他微体化石的分析
微体化石如木材纤维、孢粉、硅酸体、淀粉粒等的遗存，可提供特定植物学信息如科类、种属等，反映古代当地植被的基本面貌及人类使用植物的基本情况，因此可揭示古代人们对植物食物的选择、农作物的起源、早期农业的出现等经济生活和文化生活情况，并可了解人类赖以生存的自然环境(AmandaG．Henry，2008lJamesCoil，2003)。
4．1木材纤维分析
在一般的遗址和墓葬中，最容易遇到的植物遗存是木材、纤维和种子，后者包括谷粒、果核和瓜菜籽等。通过对纤维的鉴定，可以了解纺织品的质料，进而探讨农业和纺织业的情形(PhilippaRyan，20l1)。一般采用拉曼光谱分析、x射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱分析(FTIR)、扫描电子显微镜分析等方法鉴定古纺织品、松香、树脂等植物纤维的组成及成分，可实现对古丝织宏观到微观的分析，如JianLiu(20l1)采用光学显微镜，扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等方怯对营盘出土的丝纤维品种进行鉴别与分析，伺时对纤维的老化情况进行了初步分析发现这些古代纺织品依然形态完好。
4．2孢粉分析
孢子花粉体积微小但数量很大，易于流动和保存且分布广泛，孢粉的外形和大小，代表着植物的不同科、属。孢粉分析主要是提取样本、分析鉴定、分类统计来研究它们的组合、演化规律等(LynneJ．Quick，2Ol1)。因此对遗址中的孢粉分布可反映古代当地植被的基本面貌及人类使用植物的基本情况(JunganQin，2011)。AlexD．Brown(2011)应用孢粉分析发现瑞典南部的斯堪尼亚区Bjiire半岛的史前石刻在青铜时代晚期坐落于一个孤立的半林地中，该结果支持了Bj~re半岛石刻的“漂移假说”。此外，动物遗存如干旱地区保存的动物粪便化石，其中的孢粉能提供过去的植被信息。
粪化石的孢粉分析可用来重建缺少湖泊和泥炭沼的地方如干旱半干旱地区的古植被结构组成，MortezaDjamali(2011)对洞穴地层中含有孢粉的动物粪化石分析发现含有郁金香、菊科等植物花粉，证明伊朗Turanian区早在70万年前是具有非常丰富的动植物资源的大草原。
4．3硅酸体分析
植物硅酸体是沉淀在植物细胞中的微小硅质体。由于土壤、水分、气候条件和植物细胞结构的不同，形成的植物硅酸体具有可区分的特征，如C和C植物的植硅石存在明显差别，硅酸体中氧同位素的比值0”／0还可估算古代的气候温度(DanCabanes，201lIAdrianG．Parker，2011)。植物硅酸体作为一种重要的生物指标，在近年考古中得到了很大的发展，如VeranicaWesolowski(2010)分析了来自巴西南部海岸的萨姆巴凯贝壳堆4个遗址中的53颗牙齿的微体化石，对淀粉粒和植硅石分析证实sambaqui人曾食用薯蓣和狭叶南洋杉，并推测阿鲁姆天南星科植物、甘薯和玉米可能也在他们的饮食结构中。
4．4淀粉粒分析
淀粉粒是由植物通过光合作用产生的一种次生代谢产物，是葡萄糖的聚合物。由于不同种属来源的淀粉粒形态各异，所以具有一定的分类学意义，用于鉴定植物残留物的来源，并借此推断古人对植物的利用、器物的功能以及食物加工技术等。考古淀粉颗粒分析的来源之一是牙结石，牙结石中的淀粉粒保存较好，从牙结石提取出的淀粉粒可以直接体现人类或动物对淀粉类食物的利用(KarenHardy，2009)。对古代淀粉粒分析主要是通过理化手段对淀粉粒提取、鉴别，样品标本制备后镜检，并与建立的标本库对比。C6lbHelenaC．Boyadjia(2007)采用牙科清洗技术从古人类牙齿中分离出淀粉粒和硅酸体，但该方法利用Hcl清洗样品，对宝贵的化石遗骸造成了损害。
MatthiasKucera(2011)利用显微镜对清洗过的牙齿分析发现表面结构被严重破坏，因此未来人们将会寻求近无损的技术如超声分离来替代检材。
5结语与展望
21世纪伴随着生物学、化学、物理学、地质计算机科学等多学科的发展、融合，将会使得考古技术不断成熟，一些物理化学与分析化学相结合的技术、物理与计算机科学结合的技术将会使得理化分析技术在考古技术不断创新，更好地为生物考古服务。
一、目前我国食品微生物检测技术分析
目前我国的食品微生物检测的重点项目包括大肠菌群、细菌总数以及致病细菌等等，这些指标都与人体的健康有着密切的关联，并且这些检测指标能够有效的反映食品生产企业的卫生管理水平，同时也能够准确的反映待检食品样品的卫生状况，是衡量食品健康安全质量的重要标准。在通常的食品微生物检测过程中，对于上述指标，只要其中一项指标不符合相关的要求，则待检食品样品就可以被认定为不合格。这些指标之中，大肠菌群指标是检测的重点，因为大肠菌群能够准确的反映出食品样品是否存在着变质现象。目前我国食品微生物检测手段主要包括微生物生理生化试验、血清学分型鉴定、微生物形态观察、噬菌体分型、试管凝集试验以及急性病毒试验等等，通过这些手段能够准确的反映食品样品中的大肠菌群数量、致病菌种类和数量以及细菌总数量等等。检测过程对于试验手段有着很高的要求，目前所采用的实验手段主要有三糖帖试验、硝酸盐还原试验、淀粉水解试验、Kovac试验、糖醇解试验、明胶试验等等。目前食品微生物检测中所使用的试验手段虽然具有很高的准确性，但是相对比较的传统，而且操作不论是在繁琐程度还是在耗时方面都有着一定的劣势。
二、食品微生物检测技术的发展分析
1.放射测量法
放射测量法所测量的主要指标是细菌代谢物中的C14放射量，其基本原理是将含有微量放射性C14的碳水化合物加入到细菌培养液之中，让细菌在代谢的过程中分解这些碳水化合物，因为细菌在代谢和繁殖的过程中会将培养液中的碳水化合物吸收并分解成为二氧化碳和水。细菌代谢物中的二氧化碳就会含有微量的具有放射性的C14，然后再利用放射性检测仪器检测细菌代谢物中的C14放射量，从而断定细菌的代谢状况，并进而推定细菌的总量。利用这种放射性元素的测量方法能够准确的推定出食品样品中的微生物总量，并且整个过程所花费的时间更少，操作也更加的简单。
2.PCR技术
PCR技术是目前食品微生物检测中科技含量较高的一项技术，该项技术的基本操作流程是将食品样品至于人为制造的高温环境之中，微生物在高温的条件之下其内部的蛋白质会发生变性，同时双链DNA分子会解旋成为单链DNA，在这过程充分完成之后立即将温度降低，在相对低温的环境之中，微生物中的DNA分子会发生逆反应再次结合成双链DNA，同样也是在这个过程充分完成的基础之上进行再次的升温，将整个过程循环往复，循环次数一般限定在20至30次之间，整个过程大概需要60分钟左右，在整个过程中微生物中的DNA分子会扩大到原来数量的100倍以上，然后利用PCR技术能够在非常短的时间之内准确的将食品样品中的病原菌数量进行推定。该项技术不仅时耗短，而且灵敏度极高，即便是食品样品之中仅有一分子病原菌DNA，PCR技术也能够准确的将其检测出来。并且PCR检测技术的成本很低，对于特异性较高的病原菌也能够准确的进行检测。但是目前PCR技术仍有明显的缺陷有待克服，就是对于操作的规范性要求很高，要求操作人员具有很高的熟练程度以保证PCR产品在检测过程中能够不被污染。目前我国食品微生物检测过程中所使用的PCR技术已经能够涵盖大肠杆菌、痢疾杆菌、金黄葡萄球菌以及沙门氏菌等多种病原微生物。针对于PCR技术产品易污染的问题，我国在PCR传统理论的基础之上延伸出了荧光定量PCR技术，该技术应用了荧光染料和探针技术，利用荧光信号强度与新增产物数量成等比关系的原理，能够更为准确的推定食品样品之中微生物的数量，并且将产品污染对于检测结果的影响大幅度的降低。
3.电阻抗技术
电阻抗技术主要是根据培养基在细菌培养前后的导电能力改变来推断食品样品之中细菌的生长和繁殖状况，因为在培养基中，细菌不断的繁殖和代谢活动会对培养基内的物质成分产生一定的影响，从而改变培养基的导电能力，细菌的繁殖和代谢能够将原本培养基中导电能力较差的大分子物质转化成为导电能力较强的小分子物质，这就会改变整个培养基的导电性能，电阻抗技术正是利用了细菌繁殖代谢的这个特点来进行微生物生长繁殖状况的推定。该项技术的操作更为简便，耗时更短，具有很强的重复性，而且精确度也丝毫没有受到影响，目前我国电阻抗技术已经在食品微生物的检测之中得到了非常广泛的应用，检测细菌种类包括沙氏门菌、支原体、菌落总数以及大肠杆菌等多种微生物。
三、结语
关键词：食品检验生物检测技术应用
随着社会的进步和人们生活水平的提高，食品安全问题越来越受到重视。为保障食品质量和食品的安全性，必须采取有效方法对食品进行检验、检测。生物检测技术作为食品检验的重要方法，具有显著的优点，主要体现在特异性强、灵敏度高、简便快捷等方面。近年来，生物检测技术在食品检验中发挥着越来越重要的作用，具有广阔的发展前景。
1、在食品检验中常见的几种生物检测技术
1.1免疫技术
免疫技术作为生物检测技术之一，具有显著的特点，主要体现在特异性强、灵敏度高、操作简单、再现性较好等方面，具有广阔的应用前景。该技术主要用于分析蛋白质结构，鉴于蛋白质间存在的物理、化学性质基本相同，一般常采用免疫检测法或标记探针法来进行分辨，具体应用手段主要包括放射免疫法、沉淀反应法、免疫电泳法等。
1.2生物酶技术
生物酶技术是一种常见的生物检测方法，具有较强的特异性，能用于分辨结构、性质差别很小的物质，可用于检测食品中残余农药的含量以及微生物污染等。该方法与免疫法联合构成的酶联免疫分析检测技术，已经广泛应用于食品检验中的各个领域，其最大的优点是准确灵敏，尤其适合用于检测蔬菜和水果中的杀菌剂噻菌灵，此外也可用于检测牛奶中的除草剂津玛的，该技术在国外得到了广泛的推广，我国在这方面的起步较晚，但是也取得了一定的进步。
1.3PCR技术
PCR技术是聚合酶链式反应技术的简称，可以在生物体外快速扩增指定基因或DNA序列，所以又称之为基因体外扩增法。PCR技术起初应用在基因克隆和转基因技术方面，由于具有显著的特点表现在精度和微量方面，其应用范围得到了拓展，逐渐延伸到其他领域。随着对食品中微生物的遗传性质以及致病菌的遗传背景的深入研究得出：食品是否受到污染，关键在于能否对基因序列和遗传背景进行准确检测。PCR技术正是基于这一机理来判断食品是否受到微生物的污染。
近年来，PCR技术广泛的应用于食品中病原菌微生物的检测，在国外采用该方法已成功的检测出牛肉中的大肠杆菌污染；在国内已采用该技术对水产品、肉制品以及奶制品中的小肠耶尔森氏菌进行检测。随着PCR技术的日益发展，对其灵敏性和准确性要求越来越高。在实际应用中，PCR技术也存在一定的不足，只有将PCR技术与其他技术有机结合，才能更好的进行食品检测，以弥补自身的缺陷。相信在不久的将来，PCR技术会具有更为广阔的发展前景。
1.4生物芯片
生物芯片技术是一种食品检验中最适用的高新技术，其工作原理是通过光导原位合成或者微量点样，将大量的生物分子在载体表面进行有序地固化，形成密集的二维分子排列，进而与已标记的待测样品分子进行杂交，然后通过特定的仪器对杂交分子的信号强度进行快速、高效的测定，通过分析确定样品中品靶分子的含量。通过生物芯片技术，人们对食品安全状态有了科学的了解，能够很好的确定食源性疾病的阂值，并且有利于建立用于进出口食品监管方面的预警及反应系统。但就当前来看，该技术的成本较高，再加上其应用性能还达不到要求，严重制约了其在食品检测中的应用。但是鉴于该技术具有较大发展潜力以及商业前景，各国及地区已投入大量的人力和财力相继开展了研究工作，相信，随着生物技术的快速发展，生物芯片技术在食品工业领域的应用会日益广泛。
1.5生物传感器技术
生物传感器是一种新型的生物检测技术，该技术的工作原理是通过选用良好的活性物质，如酶、抗体、抗原、DNA等进行处理作为分子识别元件，当这种分子识别元件与待测物进行特异性结合后，会产生光、热等复合物，经由信号转换器来传播信息并放大输出，进而得到相应的检测结果。生物传感器具有显著的优势，主要体现在灵敏度高、特异性强、使用微量、操作简便、检测速度快等方面，具有广阔的发展前景。
基于生物传感器自身的优势，广泛应用于食品残余农药检测、病原菌检测等多个领域，并取得了不少突破性的进展。但是，生物传感器也存在一些缺陷，表现在稳定性、重现性以及使用寿命的限制，从很大程度上制约了在食品检测领域的发展。不过，随着生物微材料技术的不断发展，生物传感器必定会在食品工业领域得到广泛的采用。
1.6核酸探针技术
核酸探针技术又称基因探针技术或核酸分子杂交技术，对不同的基因链可以进行敏感的鉴别。对来源不同的两条核酸链所含的互补碱基序列，能够通过特异性的结合而成为分子杂交链。根据这一特性，可以将可识别的标记加到已知的DNA或RN段上，形成探针，可以对未知样品中是否具有相同的序列进行检测。目前，核酸探针技术已经在进出口动植物及其产品的检验方面得到广泛应用，多用于常见的致病菌和毒素菌的检验，尤其是产肠毒素性大肠杆菌的检测。
2、生物检测技术在食品检测中的应用领域
生物检测技术基于自身的独特优势，在食品检测领域发挥着越来越重要的作用，接下来就该技术在食品检测中的具体应用进行分析：
2.1有害微生物的检测
有害微生物的检测是生物检测所研究的热点。食品中有害微生物的存在会给人类的健康带来巨大伤害，为此，迫切需要找到快速有效的食品检测方法来控制有害微生物的传播。生物检测技术基于自身显著的优势，在这一方面已取得了可喜的成绩。目前，针对有害微生物的检测，常采用PCR技术、酶联免疫技术以及生物传感器技术。
2.2食品中残余农药的检测
近年来，由于食品中残余农药而引发的毒性问题日益突出，残余农药的分析方法和技术越来越受到人们的重视。酶技术和生物传感器技术已经应用到残余农药的检测中来。
2.3食品成分和品质的检测
食品成分和品质检测常采用的方法是生物感应器法，这一方法在很早的时候就已经得到采纳。葡萄糖传感器就是最早的生物传感器，其主要作用是对食品中的含糖量进行检测。早在20世纪90年代，国外开发了介体酶传感器，用于测定食品原料中的谷氨酸的含量。在日本，生物传感器广泛的应用于鱼类鲜度的测定。此外，可以将某种气味与蛋白进行结合作为生物敏感材料，进而制成气味生物传感器，专门针对食品中的香味物质进行测定。
2.4转基因食品的测试
随着基因工程的不断发展，转基因食品越来越受到人们的关注。转基因食品对人类健康和生态环境是否存在不利影响，对于这一热点问题，可谓是仁者见仁智者见智。对转基因食品进行准确检测是解决这一问题的有效措施。目前，多采用酸检测法、蛋白质检测法以及酶活性检测法对转基因食品进行检测。
3、结语
生物检测技术基于自身独特的优势，在食品检验领域已取得了可观的成绩，发展前景极为广阔。随着生物技术的快速发展，生物检测方法将会不断的完善和补充。相信，在不久的将来，生物检测技术在食品检验领域中将会得到越来越广泛的应用。
参考文献：
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[2]罗梅兰，叶云，梁超香.生物检测技术在食品检验中的研究[J].食品与机械，2006（2）.