【摘 要】
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金黄色葡萄球菌作为全球五大食源性致病菌之一,存在于食品和环境中,可引起广泛感染,进而导致严重食品安全问题。传统依赖培养的检测方法准确性高,但需耗时5-7天。近年来,研究人员基于荧光、比色等信号建立一系列快检方法。其中比色法可以轻松满足现场便捷检测要求。然而,现有的比色方法面临许多挑战,如不稳定的传感材料,检测过程易受复杂基质干扰等。因此,亟需建立更稳定和简单的用于食品中病原菌污染的比色检测新方法。
【基金项目】
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“国家自然科学基金—基于适配体的纳米酶催化调控及其对食品农药残留检测新方法研究(31760486)”; 贵州省科技基金(黔科合[2021]重点项目037); 贵州省科技支撑计划([2018]2795);
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金黄色葡萄球菌作为全球五大食源性致病菌之一,存在于食品和环境中,可引起广泛感染,进而导致严重食品安全问题。传统依赖培养的检测方法准确性高,但需耗时5-7天。近年来,研究人员基于荧光、比色等信号建立一系列快检方法。其中比色法可以轻松满足现场便捷检测要求。然而,现有的比色方法面临许多挑战,如不稳定的传感材料,检测过程易受复杂基质干扰等。因此,亟需建立更稳定和简单的用于食品中病原菌污染的比色检测新方法。本研究基于核酸适配体对八面体Mn3O4纳米颗粒模拟氧化酶活性的调控效应建立了稳定、快速、超灵敏的检测金黄色葡萄球菌的比色生物传感器。具体内容如下:(1)基于适配体对八面体Mn3O4纳米颗粒模拟氧化酶活性的调控作用,构建了一种新型比色传感器,用于食品中金黄色葡萄球菌的快速检测。适配体能吸附在Mn3O4纳米颗粒表面,暂时抑制其模拟氧化酶活性,此时部分底物TMB失去一个或两个电子使得溶液呈绿色。金黄色葡萄球菌可特异性结合适配体,从而使Mn3O4纳米颗粒的催化活性恢复,此时全部TMB分子失去两个电子得到黄色产物,绿色到黄色的颜色变化可以很容易地识别出。该策略能在10 min内快速检测出金黄色葡萄球菌,且最低检测限为3 CFU·m L-1。此外,该方法对其他竞争性细菌具有良好的选择性,并成功应用于实际牛奶和猪肉样品中金黄色葡萄球菌的不富集检测。(2)利用万古霉素修饰的磁珠捕获细菌,再结合适配体对八面体Mn3O4纳米颗粒模拟氧化酶活性的调控作用,构建了一种新型比色生物传感器,用于复杂食品中金黄色葡萄球菌的快速检测。磁纳米颗粒表面的万古霉素可以通过氢键与细菌细胞壁肽聚糖中的D-Ala-D-Ala部分结合,再特异性结合适配体形成“三明治”结构的复合物,磁分离去除复合物沉淀。此时上清液中的适配体被显著消耗,加入的Mn3O4纳米颗粒可氧化全部TMB失去两个电子得到黄色产物。若不存在金黄色葡萄球菌,则上清液中的未结合的适配体会吸附在后加入的Mn3O4 NPs表面,抑制其催化活性,此时部分TMB失去一个或两个电子使得溶液呈绿色。该策略的最低检测限为2 CFU·m L-1,对其他竞争性靶标具有良好的选择性,且成功应用于鸡肉、牛奶和鲜切苹果样品中金黄色葡萄球菌的检测。综上所述,本论文通过核酸适配体对模拟氧化酶活性的调控效应,构建了两个比色检测金黄色葡萄球菌的新方法。所建立的生物传感器无需复杂材料修饰,无需复杂的样品预处理过程,并能有效检测复杂食品样品中的金黄色葡萄球菌。此外,该策略只需要单个适配体就可以检测到目标菌,如果选择了合适的适配体,有望用于其它食源性病原菌的检测。因此,本论文构建的比色生物传感器在病原菌检测,尤其是在复杂生物样本中检测致病菌方面具有较强的应用潜力。
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