基于特征肽检测食源性致病菌

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食源性致病菌威胁人类健康和公共卫生,食用被其污染的食物,可引起以感染、中毒为代表的多种食源性疾病。高效严谨的检验检疫手段,对于食源性致病菌危害的控制极其重要。食源性致病菌可用的检测方法有生化鉴定法、酶联免疫法、PCR法和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法等,这些方法各有优缺点,其中作为国标法常用的生化鉴定法具有操作繁琐、耗时长、可靠性和准确性差等缺点。我们提出了一种检测致病菌新策略,该策略将食源性致病菌的检测转化为对其特征肽的检测,而特征肽可以通过液相色谱-串联质谱联用(LC-MS/MS)技术实现靶向的高可靠性的精准分析。基于该策略,本研究致力于建立食源性致病菌基于特征肽的检测方法。该方法成功实施的关键的是,针对特定致病菌寻找到可靠的、特异性的组合特征肽。金黄色葡萄球菌和阪崎肠杆菌等是食品检验中典型的致病菌,常见于奶制品中。本研究针对金黄色葡萄球菌和阪崎肠杆菌的检测,分别挖掘和初筛了候选特征肽,建立了候选特诊肽基于LC-MS/MS的靶向分析方法,然后通过生物信息学考察和实验验证等手段筛选确定了合适的组合特征肽,最终依靠组合特征肽实现了痕量致病菌在奶制品中的检出。首选建立了基于特征肽检测牛奶中金黄色葡萄球菌的方法。针对金黄色葡萄球菌的九种候选特征肽,编号为S.I1~S.I9,以及金黄色葡萄球菌肠毒素的2种候选特征肽,编号为se A,se B,分别通过生物信息学分析和实验验证两个方面对其特异性进行了考察和评估。生物信息学分析利用Uniprot蛋白质数据库进行BLAST检索,发现S.I5对金黄色葡萄球菌的特异性相对较低。收集16株金黄色葡萄球菌和同属葡萄菌的其他菌株进行候选特征肽的实验验证分析,发现S.I8、S.I9和S.I5的特异性较差,不适合作为特征肽使用,而其他候选特征肽中检出其中任何三种特征肽,即可确认金黄色葡萄球阳性。最终选用S.I1,S.I2,S.I3,S.I4,S.I6,S.I7,se A,se B作为组合特征肽,并成功检测出奶粉样品中的100 CFU/m L的金黄色葡萄球菌,证明了该方法检测金黄色葡萄球菌及其肠毒素的可行性。其次建立了基于特征肽检测牛奶中阪崎肠杆菌的方法。本研究通过多株阪崎肠杆菌和非阪崎肠杆菌的蛋白质组学比较分析,并结合生物信息学分析方法,挖掘获得9条候选特征肽段。通过实验验证考察了这些候选特征肽的可靠性,最终筛选了4条肽作为阪崎肠杆菌特征肽,编号为C.I1~C.I4。通过在奶制品中添加不同浓度的阪崎肠杆菌,考察菌液浓度与特征肽LC-MS/MS响应的线性关系,发现C.I4与菌浓度呈相对较好的线性关系。依靠所筛选的特征肽,在增菌10 h条件下,通过基于LC-MS/MS的靶向分析实现了奶制品中极微量阪崎肠杆菌添加的灵敏检测。最后通过在奶粉中添加的极低浓度的产肠毒素金黄色葡萄球菌(100 CFU/m L)和阪崎肠杆菌(100 CFU/m L),验证了通过混合特征肽同时检测两种致病菌的效果。结果证明,基于特征肽可以成功通过一次检测实现奶制品中两种致病菌金黄色葡萄球菌和阪崎肠杆菌的共检测,显示了通过特征肽方法高通量检测多种食源性致病菌的可行性。综上所述,我们的探索性工作证明了基于特征肽检测食源性致病菌的可行性,为将来开发和应用新的食源性致病菌建立重要的基础。基于特征肽的食源性致病菌检测新方法,对于提高相关食品检验的效率和质量具有重要意义。
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