食源性疾病是全球食品安全的核心问题,已经引起了全球的关注。因此,食品中致病菌的快速筛查和预警是预防和控制食源性疾病传播的关键。沙门氏菌已经被认为是引起食源性疾病爆发的首要原因,对公众健康构成严重威胁。它可以在生产、加工、运输和营销的各个阶段进入食品供应链。沙门氏菌的高爆发率要求采用高效、快速的方法进行早期识别和检测。由于传统微生物培养法,聚合酶链反应（PCR）和酶联免疫吸附试验（ELISA）等传统实验室检测方法耗时费力,现场和在线应用迫切需要新的、快速检测方法。在特异性、灵敏度和准确性方面,生物传感器比传统实验室分析方法具有许多优势,并且在快速响应和便携性方面具有很多优势。现在,它们被认为是有前途的替代工具,也是现场最适用的检测方法之一。本论文将核磁共振技术、生物免疫技术与膜过滤技术相结合,研发了一套基于O-羧甲基壳聚糖靶向钆（Gd）探针的核磁共振（NMR）生物传感器,用于快速检测牛奶中的沙门氏菌。研究以高生物相容性、富含多官能团以及对金属离子具有螯合吸附作用的多糖大分子O-羧甲基壳聚（O-CMC）作为探针骨架,以顺磁性金属纳米粒子Gd3+为磁性信号物质,结合链霉亲和素-生物素体系,将抗体和磁性信号物质Gd通过多糖大分子O-CMC偶联来制备目标探针,通过目标探针上抗体和沙门氏菌表面抗原的相互作用来捕获沙门氏菌,然后,采用膜过滤的方法分离沙门氏菌和游离的探针,最后,用核磁共振仪检测所收集滤液中探针的纵向弛豫时间（T1）。主要研究内容如下:1、多糖大分子核磁共振生物传感器的设计与制备工艺研究:采用多糖大分子O-羧甲基壳聚（O-CMC）作为探针骨架,以顺磁性金属纳米粒子Gd为磁性信号物质,结合链霉亲和素（SA）-生物素（Biotin）系统,以SA作为中间桥梁将Biotin-O-CMC-Gd与生物素化抗体（Biotin-antibody）偶联来制备目标探针。对Biotin-O-CMC-Gd的合成条件进行了优化。优化结果表明:Biotin与O-CMC反应摩尔比例为10:1、反应时间为3 h、O-CMC螯合Gd的缓冲体系p H为4.5、与Gd反应的时间和温度分别为3 h和25℃。通过Zeta电位、傅里叶红外光谱、X-射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜图像（SEM）进行表征以确定Biotin-O-CMC-Gd的成功合成。采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）对合成的Biotin-O-CMC-Gd进行载钆量测定,并通过在不同Gd浓度条件下测量Biotin-O-CMC-Gd的纵向弛豫时间（T1）,以确定所合成的Biotin-O-CMC-Gd纵向弛豫率r1。此外,采用比色法对Biotin-antibody上的Biotin活性进行了实验分析,以验证Biotin-antibody的成功合成。2、沙门氏菌检测系统的构建:为了提高目标探针的特异性,从而实现对沙门氏菌的快速检测,研究对沙门氏菌检测系统中的SA用量,Biotin-antibody与SA的摩尔比,Biotin-O-CMC-Gd的用量以及目标探针对沙门氏菌的捕获时间等主要条件进行了详细优化,实验结果表明:SA的最佳用量为6μg、生物素-抗体与SA的最佳摩尔比为4:1、Biotin-O-CMC-Gd的最佳用量为60μg、目标探针对沙门氏菌的最佳捕获时间为45 min。因此,在此最佳条件下,核磁共振信号的输出比较稳定,所制备的目标探针对沙门氏菌的捕获效果最好。3、核磁共振生物传感器的性能评估以及在牛奶样品中沙门氏菌的检测应用:为了保证探针对真实样品的检测效果,需要对核磁共振生物传感器的性能进行评估。引入其它非目标菌对核磁共振生物传感器进行特异性检测,在含有沙门氏菌的样品溶液中加入其它非目标菌进行抗干扰能力检测。此外,将沙门氏菌稀释至不同的浓度进行灵敏度检测,并对牛奶中的灵敏度检测效果以及在牛奶中对沙门氏菌检测的重现性进行了详细的实验分析。实验结果表明:该传感器对沙门氏菌的检测具有很好的特异性,并且在非目标菌存在的条件下也能够特异性识别沙门氏菌,在PBS缓冲液和牛奶中的检测灵敏度都能够达到1.8×10~3CFU/m L。此外,该传感器对牛奶中沙门氏菌的检测具有良好的重现性。因此,本研究设计的核磁共振生物传感器在沙门氏菌检测中具有很大的应用潜力,可用于复杂生物样品的直接检测,对食品中其它致病菌的检测具有重要的指导意义。