【摘 要】
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大肠杆菌O157:H7是最常见的食源性致病菌之一,可导致感染者出现腹痛和腹泻等症状,严重时可致死。牛奶是一种营养丰富的食品,其极易污染大肠杆菌O157:H7。因此,对大肠杆菌O157:H7进行检测是保证乳品行业健康发展的重要前提。目前,大肠杆菌O157:H7常见的检测方法普遍存在耗时长、操作复杂、仪器昂贵和时效性差等问题,难以满足现代乳品企业的检测需求。因此,开发简单高效的检测技术监测乳中大肠杆菌
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大肠杆菌O157:H7是最常见的食源性致病菌之一,可导致感染者出现腹痛和腹泻等症状,严重时可致死。牛奶是一种营养丰富的食品,其极易污染大肠杆菌O157:H7。因此,对大肠杆菌O157:H7进行检测是保证乳品行业健康发展的重要前提。目前,大肠杆菌O157:H7常见的检测方法普遍存在耗时长、操作复杂、仪器昂贵和时效性差等问题,难以满足现代乳品企业的检测需求。因此,开发简单高效的检测技术监测乳中大肠杆菌O157:H7的污染是十分有必要的。适体传感器是以适配体作为特异性识别元件的一种新型检测技术。其中,光学适体传感器因其简单、稳定和快速等特点,在快速检测领域得到广泛应用。G-三链体因其独特的结构性质作为光学信号的依托,同时核酸工具酶可以有效地放大光学信号,二者在光学传感器的构建中均表现出显著优势。本研究以磁珠为载体,适配体为识别元件,结合G-三链体分别与氯化血红素(hemin)和硫磺素T(Th T)反应呈现出的不同化学特性,以及酶辅助信号放大策略,构建两种适体传感器。前者是以核酸外切酶Ⅲ(ExoⅢ)辅助扩增产物形成的G3/hemin催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)显色为基础构建的比色适体传感器,后者是以切刻内切酶介导的链置换双扩增产物形成G3/Th T为基础构建的荧光适体传感器。在此基础上,对构建的两种适体传感器分别进行灵敏度、特异性和实用性评价,旨在为大肠杆菌O157:H7的检测提供一种新思路。通过本研究,得出的结论如下:(1)选择最优序列G3构建适体传感器。通过圆二色光谱、紫外吸收光谱和荧光发射光谱的结果分别证明了G-三链体结构的形成,G3/hemin复合物具有最高类过氧化物酶活性以及G3/Th T复合物具有最强荧光信号。(2)成功建立基于ExoⅢ辅助扩增的G3比色适体传感器。利用适配体功能化磁珠(SMBs-Apt1-c DNA1)捕获大肠杆菌O157:H7,随后释放的触发链c DNA1与茎部含有G3序列的发夹HP1末端结合,从而激活ExoⅢ活性,消化后产生的G3序列与hemin结合形成G3/hemin复合物,催化TMB显蓝色。通过凝胶电泳和紫外吸收光谱验证本研究具有可行性。通过优化确定HP1和c DNA1为最终反应序列,并得到最佳反应条件:1.6μM Apt1-c DNA1与磁珠孵育1 h得到SMBs-Apt1-c DNA1复合物,取60μg上述复合物与大肠杆菌O157:H7孵育1 h,分离出的上清液中加入终浓度1μM HP1、40 U ExoⅢ和终浓度20 m M KCl,32oC酶解1 h,再与终浓度1.5μM hemin反应10 min,最后加入5μmol H2O2和TMB反应20 min。(3)成功建立基于切刻内切酶介导链置换双扩增的G3荧光适体传感器。利用c DNA8与大肠杆菌O157:H7竞争适配体功能化磁珠(SMBs-Apt2),同时,c DNA8可与含两个G3互补序列的模板DNA1结合开启链置换扩增,切刻内切酶通过特定位点切割得到的G3产物与模板DNA1再次结合开启下一轮循环,最终得到的G3产物与Th T结合形成强荧光信号的G3/Th T复合物。通过凝胶电泳和荧光发射光谱验证本研究具有可行性。通过优化得到最佳反应条件:1.6μM Apt2与磁珠孵育30 min形成SMBs-Apt2复合物,1.2μM c DNA8和大肠杆菌O157:H7与SMBs-Apt2孵育1.5 h后,磁分离后的上清液与终浓度1.2μM Th T、10μM模板DNA1、10 U Klenow片段、20 U Nb.Bbv CI和足量d NTP反应2 h。(4)基于G-三链体的信号放大适体传感器的体系评价。两种传感器均表现出良好的特异性和灵敏度。在纯培养条件下,比色适体传感器在1.3×10~3-1.3×10~7 CFU/m L之间存在良好的线性关系,检出限为1.3×10~3 CFU/m L,肉眼检出限为1.3×10~4 CFU/m L,比未扩增体系提高10倍。荧光适体传感器在2.5×10~2-2.5×10~6 CFU/m L之间存在良好的线性关系,检出限为2.5×10~2 CFU/m L,比单扩增体系提高10倍。在人工污染牛奶样品中,2.3×10~1、2.3×10~2和2.3×10~3CFU/m L的污染浓度分别预富集4 h、3 h和1 h可以通过比色适体传感器检出,并且分别预富集5 h、4 h和2 h后通过肉眼辨别。7.8×10~1、7.8×10~2和7.8×10~3 CFU/m L的污染浓度分别预富集2 h、1 h和0 h可以通过荧光适体传感器检出。
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