食品安全事關(guān)人民群眾的身體健康和生命安全,而食源性致病菌是食品安全的主要影響因素。由食源性致病菌引起的疾病和死亡持續(xù)威脅著全球的公共衛(wèi)生安全。因此,開發(fā)快速、準(zhǔn)確且靈敏的食源性致病菌檢測方法是預(yù)防食源性疾病暴發(fā)和確保食品安全的關(guān)鍵。常規(guī)檢測方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,需要昂貴的設(shè)備和專業(yè)的人員,應(yīng)用受限。近年來,隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展,納米粒子憑借其小尺寸、高比表面積和高反應(yīng)活性等理化特性成為食源性致病菌檢測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。此外,將識(shí)別元件修飾于納米粒子表面并結(jié)合新穎的分析技術(shù),能提高檢測的特異性和靈敏度。該綜述主要總結(jié)和比較了磁性納米粒子、貴金屬納米粒子、熒光納米粒子和二氧化硅納米粒子在食源性致病菌檢測中的應(yīng)用,以期為食源性致病菌的快速分析提供思路。 

【文章來源】：分析測試學(xué)報(bào). 2020,39(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

基于MNPs的SERS分析示意圖[18]

AuNPs具有易于合成和表面修飾、理化性質(zhì)穩(wěn)定、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn),是食源性致病菌檢測中較為常用的納米粒子[34]。將識(shí)別元件修飾在AuNPs表面,構(gòu)建功能化金納米探針,能用于食源性致病菌的特異性檢測。粒徑較小的AuNPs存在強(qiáng)烈的局部表面等離子體共振(Local surface plasmon resonance,LSPR),在水溶液中通常呈紅色,當(dāng)AuNPs聚集時(shí)溶液顏色由紅色變?yōu)樗{(lán)色,為比色分析提供了可能[35]。比色分析不需借助復(fù)雜儀器,可以用肉眼直接觀察,因此適用于現(xiàn)場快速檢測。例如,Verdoodt等[36]提出了一種基于抗體修飾的AuNPs檢測乳酸桿菌屬和金黃色葡萄球菌的比色方法,AuNPs通過抗體-抗原相互作用特異性識(shí)別目標(biāo)細(xì)菌,在聚集時(shí)發(fā)生顏色變化。整個(gè)檢測過程僅需1 min,乳酸桿菌和金黃色葡萄球菌的LOD分別為105 CFU/mL和120 CFU/mL。Ma等[37]也報(bào)道了一種類似的方法,將適配體修飾到AuNPs表面,通過適配體與細(xì)菌特異性結(jié)合使AuNPs發(fā)生聚集,顏色先由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樽仙?再轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。該方法對(duì)鼠傷寒沙門氏菌的LOD低至56 CFU/mL。最近,Zheng等[38]將AuNPs比色與智能手機(jī)成像結(jié)合,建立了一種快速檢測大腸桿菌的方法,LOD為50 CFU/mL。為了提高比色方法的靈敏度,Thiramanas等[39]基于帶正電的AuNPs與帶負(fù)電的細(xì)菌細(xì)胞壁及酶之間的競爭性靜電相互作用,提出了一種簡單快速的細(xì)菌比色分析方法(圖2)。該法對(duì)大腸桿菌的LOD低至10 CFU/mL。盡管AuNPs比色法簡單、快速,但如何控制納米粒子的聚集程度仍是難題[40],因此,基于聚集的比色方法可能很難發(fā)展為日常生活中食源性致病菌的定量檢測方法。除比色分析外,AuNPs還常與免疫層析技術(shù)結(jié)合,不需借助任何大型復(fù)雜儀器,無需專業(yè)操作人員,快速、高效、低成本地檢測食源性致病菌,適用于現(xiàn)場檢測。Song等[41]采用基于雙單克隆抗體的AuNPs免疫層析試紙條快速同時(shí)檢測了志賀氏菌和大腸桿菌O157:H7,LOD均為106 CFU/mL。雖然免疫層析技術(shù)優(yōu)點(diǎn)眾多,但是由于AuNPs本身不發(fā)光,需要大量粒子聚集方能變色,導(dǎo)致檢測靈敏度較低。Bu等[42]利用金增強(qiáng)方法提高了傳統(tǒng)AuNPs層析試紙條的靈敏度,用于對(duì)腸炎沙門氏菌的檢測,增強(qiáng)后靈敏度提高2個(gè)數(shù)量級(jí),LOD為104 CFU/mL。Fu等[43]結(jié)合金增強(qiáng)和酶催化的兩步級(jí)聯(lián)信號(hào)放大策略提高靈敏度,用于大腸桿菌O157:H7的檢測,LOD為1.25×101 CFU/mL,比傳統(tǒng)AuNPs免疫層析法(5.0×103 CFU/mL)低約400倍。

除比色分析外,AuNPs還常與免疫層析技術(shù)結(jié)合,不需借助任何大型復(fù)雜儀器,無需專業(yè)操作人員,快速、高效、低成本地檢測食源性致病菌,適用于現(xiàn)場檢測。Song等[41]采用基于雙單克隆抗體的AuNPs免疫層析試紙條快速同時(shí)檢測了志賀氏菌和大腸桿菌O157:H7,LOD均為106 CFU/mL。雖然免疫層析技術(shù)優(yōu)點(diǎn)眾多,但是由于AuNPs本身不發(fā)光,需要大量粒子聚集方能變色,導(dǎo)致檢測靈敏度較低。Bu等[42]利用金增強(qiáng)方法提高了傳統(tǒng)AuNPs層析試紙條的靈敏度,用于對(duì)腸炎沙門氏菌的檢測,增強(qiáng)后靈敏度提高2個(gè)數(shù)量級(jí),LOD為104 CFU/mL。Fu等[43]結(jié)合金增強(qiáng)和酶催化的兩步級(jí)聯(lián)信號(hào)放大策略提高靈敏度,用于大腸桿菌O157:H7的檢測,LOD為1.25×101 CFU/mL,比傳統(tǒng)AuNPs免疫層析法(5.0×103 CFU/mL)低約400倍。此外,AuNPs表面電子的集體振蕩還被用于金屬納米表面拉曼散射的高度放大[44]。由于拉曼光譜上的振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)躍遷對(duì)應(yīng)于細(xì)菌細(xì)胞表面的特定分子結(jié)構(gòu),從而提供了一組化學(xué)“指紋”,這些“指紋”圖譜有助于區(qū)分不同種類的細(xì)菌細(xì)胞,從而實(shí)現(xiàn)多種細(xì)菌的同時(shí)檢測[45]。為了提高方法的特異性,研究者將拉曼標(biāo)記分子與目標(biāo)細(xì)菌結(jié)合,開發(fā)了一種SERS標(biāo)記策略。例如,Zhang等[46]分別將兩種不同的拉曼標(biāo)記分子和適配體修飾在AuNPs上(適配體能特異性識(shí)別鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌),結(jié)合磁性分離,同時(shí)檢測了鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌,不同的拉曼標(biāo)記分子信號(hào)反映不同細(xì)菌的含量(圖3)。該方法可在3 h內(nèi)完成檢測,對(duì)鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的LOD分別為15 CFU/mL和35 CFU/mL。SERS標(biāo)記策略的不足在于不能直接獲得目標(biāo)細(xì)菌的固有“指紋”,且標(biāo)簽的非特異性結(jié)合可能導(dǎo)致假陽性信號(hào)[47]。盡管基于AuNPs的SERS分析方法較為靈敏,但是在實(shí)際的食源性致病菌SERS檢測中還需要克服兩個(gè)障礙:來自納米材料的光譜干擾及繁瑣的樣品預(yù)處理。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]共振瑞利散射法和分光光度法快速測定3種細(xì)菌懸液的濃度[J]. 曹凱欣,邱佩佩,賀錦燦,鄒志輝,白研,毋福海.  廣東藥科大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[2]食源性致病菌等溫?cái)U(kuò)增檢測技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 葛航,吳朦晨,張明洲,俞曉平.  分析測試學(xué)報(bào). 2019(07)
[3]基于納米材料的可視化比色檢測技術(shù)在食源性致病菌檢測中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 周靜,田風(fēng)玉,焦必寧,何悅.  食品與發(fā)酵工業(yè). 2019(11)
[4]磁性納米標(biāo)記檢測技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)即時(shí)檢測領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 康靜茹,楊欣,張德軍,胡軍,楊海.  分析測試學(xué)報(bào). 2019(03)
[5]基于識(shí)別分子的磁分離技術(shù)在食源性致病菌分離中應(yīng)用[J]. 王鈺童,李暉,楊國泰,孟祥玉,何麗華,許恒毅.  化學(xué)通報(bào). 2019(01)
[6]基于生物傳感器檢測動(dòng)物源性食品中氨基糖苷類藥物殘留研究進(jìn)展[J]. 蔡萍瑤,王佳,陶曉奇.  食品與發(fā)酵工業(yè). 2019(10)
[7]基于上轉(zhuǎn)換熒光納米粒子和金納米粒子間熒光共振能量轉(zhuǎn)移的高靈敏赭曲霉毒素A檢測方法研究[J]. 張瑩瑩,錢志娟,謝正軍,彭池方.  分析測試學(xué)報(bào). 2018(01)
[8]金納米粒子動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 周寶青,占忠旭,黃楠,李凡,許恒毅.  分析測試學(xué)報(bào). 2017(12)
[9]納米材料在食源性致病菌檢測中的應(yīng)用[J]. 王馨,胡文忠,陳晨,馮可,楊柳.  食品與發(fā)酵工業(yè). 2016(06)
[10]磁性納米粒子的制備及其在重金屬離子處理中的應(yīng)用[J]. 龔子珊,丁國生,唐安娜.  分析測試學(xué)報(bào). 2014(02)



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