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科技創(chuàng)新助力食品安全:新型比色法快速檢測牛奶中大腸桿菌

發(fā)布時間:2025-01-17      瀏覽次數(shù):745    分享:

食品安全的隱形威脅

在全球化的今天,食品安全問題如同懸在頭頂?shù)倪_(dá)摩克利斯之劍,時刻威脅著公眾健康。大腸桿菌(Escherichia coli,簡稱E. coli),這個常見的食源性病原體,廣泛存在于肉類、魚類、乳制品和蔬菜中。一旦攝入被污染的食物,可能導(dǎo)致水樣腹瀉、嘔吐、出血性結(jié)腸炎,甚至危及生命。因此,快速、準(zhǔn)確地檢測大腸桿菌對于保障食品安全至關(guān)重要。

傳統(tǒng)檢測方法的局限

傳統(tǒng)的檢測方法,如菌落計數(shù)、聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)和酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA),雖然準(zhǔn)確,但存在耗時長、需要專業(yè)設(shè)備和高技能操作人員等缺點,難以滿足快速檢測的需求。比色分析法因其快速、簡便、無需復(fù)雜儀器等優(yōu)勢,成為科研人員關(guān)注的焦點。

表1 不同方法測定大腸桿菌的分析性能比較

不同方法測定大腸桿菌的分析性能比較

科研突破:新型比色法檢測大腸桿菌

近日,一項創(chuàng)新性的研究成果為食品安全檢測帶來了新的希望??蒲袌F(tuán)隊開發(fā)了一種基于Au@Ag核殼納米顆粒的比色分析方法,利用對苯醌(p-benzoquinone,簡稱BQ)作為脂溶性氧化還原介質(zhì),實現(xiàn)了對大腸桿菌的快速、靈敏檢測。

基于Au@Ag NP形成的大腸桿菌比色法檢測示意圖

圖1 基于Au@Ag NP形成的大腸桿菌比色法檢測示意圖。

大腸桿菌在檢測體系中將BQ還原為羥基醌(hydroquinone,簡稱HQ),HQ進(jìn)一步還原Tollens’試劑中的銀離子,在金納米顆粒(AuNPs)表面形成Au@Ag核殼納米顆粒。隨著大腸桿菌濃度的增加,溶液顏色從紅色變?yōu)槌壬?90 nm處的銀吸收峰逐漸增強(qiáng)。通過優(yōu)化BQ濃度,確定6 mM為最佳條件,確保了足夠的HQ生成,以滿足后續(xù)反應(yīng)的需求。

實驗結(jié)果與優(yōu)勢

實驗結(jié)果令人振奮。在1.0 × 101至1.0 × 107 CFU/mL的濃度范圍內(nèi),吸收峰強(qiáng)度與大腸桿菌濃度的對數(shù)呈線性關(guān)系,檢測限低至3 CFU/mL。這一檢測范圍和靈敏度,使其在實際應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢。此外,該方法對金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,簡稱S. aureus)無反應(yīng),展現(xiàn)出卓越的特異性。在牛奶樣品中的檢測實驗中,該方法的準(zhǔn)確性和可靠性得到了充分驗證,回收率高達(dá)110.3%至110.8%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)值穩(wěn)定在4.37%至4.55%之間。

表2 本方法在牛奶樣品中大腸桿菌檢測中的應(yīng)用結(jié)果

本方法在牛奶樣品中大腸桿菌檢測中的應(yīng)用結(jié)果

BQ/E的彩色圖像

圖2 (A) BQ/E的彩色圖像。大腸桿菌在96孔板中。大腸桿菌濃度為0 ~ 1.0 × 10 8 CFU/mL時,BQ/AuNPs/Tollens試劑的紫外-可見吸收光譜及照片(附圖)。從a到h標(biāo)記的光譜分別對應(yīng)于濃度為0、1.0 × 101、1.0 × 102、1.0 × 104 CFU/mL、1.0 × 105、1.0 × 106、1.0 × 107和1.0 × 108 CFU/mL的光譜。(B)吸光度隨大腸桿菌濃度的變化曲線。插圖:大腸桿菌濃度在1.0 × 101 ~ 1.0 × 107 CFU/mL范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。誤差條表示三次重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差。

研究意義與應(yīng)用前景

這項基于Au@Ag核殼納米顆粒的比色分析方法的問世,為食品安全檢測領(lǐng)域帶來了一場革命。它不僅操作簡便、成本低廉,更以快速的檢測速度,為食品檢測人員提供了一雙“火眼金睛”,能夠在第一時間揪出潛藏在食品中的大腸桿菌。在實際食品樣品檢測中的出色表現(xiàn),更是預(yù)示著其在食品安全防線中的巨大應(yīng)用潛力。這不僅是科研人員的一次勝利,更是對全球消費者食品安全承諾的一次有力兌現(xiàn)。隨著這一技術(shù)的推廣應(yīng)用,我們有理由相信,食品安全的防線將更加堅固,消費者的健康將得到更有力的保障。

參考文獻(xiàn):Zhang D, Zhang X, Li X, et al. Sensitive colorimetric detection of Escherichia coli in milk using Au@ Ag core-shell nanoparticles[J]. Talanta, 2024, 280: 126783.

文章來源:微生物安全與健康網(wǎng),作者~蔡偉程。

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