生物传感器在检测食源性致病菌上的应用
生物传感器在检测食源性致病菌上的应用
王剑平１＊，李杜娟１
（１．浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州 ３１００２９）
摘要：最主要的几种食源性致病菌像大肠埃希氏菌、李斯特氏菌和鼠伤寒沙门氏菌等不仅威胁到人们的生命安全，还会造成巨大的社会经济损失。生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测的特点。根据生物传感器的信号转化器可分为光学式、电化学式、压电式生物传感器等；在检测食源性致病菌方面生物传感器表现出能够满足实际应用的发展潜力，但是生物传感器目前仍面临并需要解决一些问题.最后提出了实际检测应用中对生物传感器的要求。
关键词：致病菌，生物传感器，光学，电化学，压电
中图分类号：TS207.3
0 引 言
近年来，食源性致病菌引发的流行性疾病越来越受到社会关注。大肠杆菌Ol57：H7（E.coli Ol57：H7）、李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）、鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）等被认为是几种最厉害的食源性致病菌，它们引起的疾病，严重时都可导致死亡。美国疾病控制和预防中心（CDC）估计，美国每年由食源性致病菌造成大约7,600万例疾病，32.5万例住院治疗，5200例死亡[1]。其中由已知致病菌引起的食源性疾病大约1,400万例，6万例住院治疗和1800例死亡。这表明致病菌是传染疾病的一种根源。美国农业部（USDA）估计，由食品致病菌造成的医疗花费和生产力损失，每年将会达到29-67亿美元[2]。致病菌入侵到美国的牲畜、家禽和农作物，不仅使食品的价格上升，还降低了食品出口量，这将使国家损失数十亿美元的税收[3]。在我国，1986年在江苏徐州市首次发现了E.coli Ol57：H7的感染病人[4]，后来又在山东省发现了 E.coli Ol57：H7，1999至2000年，在中国东部部分地区发生了较大规模的E.coli Ol57：H7爆发，可能是迄今为止世界上流行规模最大的一次，对我国经济造成了重大损失。因此，建立一种快速、方便、可靠的食品安全检测技术，以防止传染疾病和经济损失是一个迫切的需求。?
几种快速检测技术已经用于检测致病菌，包括聚合酶链反应法（Polymerase Chain Reaction ，PCR）[5,6,7,8,9]，酶联免疫吸附试验（Enzyme-Linked Immunosorbent
?收稿日期：修订日期：
项目基金：美国农业部国际合作项目（USDA/FAS/ICD/RSED/SCRP）
作者简介：王剑平（1960－），男，博士，教授，博士生导师，研究方向：农产品无损检测和生物传感器。
通讯地址，浙江大学生工食品学院杭州市凯旋路268号，310029。Email: jpwang@https://www.360docs.net/doc/1515283488.html, Asay ，ELISA）[10,11]。因为PCR和ELISA需要通过富集、分离、形态学检测、生物化学和血清学测试来鉴别食品致病菌，所以这些方法虽然比传统方法需要的检测时间缩短了不少，但还是达不到实际中的要求。实践中需要更快、更灵敏、更可靠的检测技术，生物传感器就是一种有望达到这种要求的技术。
１生物传感器的基本原理
生物传感器是将生物识别元件和信号转换元件紧密结合，从而检测目标化合物的分析装置。生物传感器的结构一般由两个主要组成部分：其一是生物分子识别元件（感受器），是具有分子识别能力的生物活性物质（如组织切片、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸、有机物分子等）；其二是信号转换器（换能器），主要有电化学电极（如电位、电流的测量）、光学检测元件、热敏电阻、场效应晶体管、压电石英晶体及表面等离子共振器件等。如Fig1所示，其基本原理为：当待测物与分子识别元件特异性结合后，所产生的复合物（或光、热等）通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等，从而达到分析检测的目的。生物传感器的选择性取决于它的生物敏感元件，而生物传感器的其他性
图１ 生物传感器原理图
Fig 1. Principle of operation for a biosensor
生物传感器与其他化学、物理传感器的关键不同之
处在于其识别元件在性质上是生物质。生物传感器具有选择性好、灵敏度高、样品用量小、分析速度快、专一性强、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测的特点；生物传感器的高度自动化、微型化与集成化，减少了对使用者环境和技术的要求，适合野外现场分析的需求，在生物、医学、环境监测、食品、医药及军事医学等领域有着重要的应用价值，已引起世界各国的极大关注。
生物传感器有多种分类方法，根据生物传感器的信号转换器可分为电化学式生物传感器、光学式生物传感器、压电式生物传感器等。
２ 光学式生物传感器
当换能器使用光敏元件，根据光学原理工作时，就构成了光学式生物传感器。
2001年，Koubova? V等人[12]实现了用表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）传感器实时检测肠炎沙门氏菌（Salmonella enteritidis）和单核细胞增生性李斯特菌（Listeria monocytogenes）。该传感器的检测限是106 cells/mL，灵敏性和标准ELISA相当。Leonard P等人[13]在2004年采用BIAcore3000生物传感器来检测Listeria monocytogenes。BIAcore3000生物传感器是一种基于表面等离子体共振现象的商业生物传感器。他们首先将Listeria monocytogenes细胞和抗体孵育一小段时间，接着用逐步离心法来分离未被绑定的抗体。自由抗体流过经修饰的传感芯片表面，由此产生的响应信号与抑制细胞的浓度成反比。三十分钟内，检测限可达到1×105 cell/mL。研究表明，该方法简单、快速，并且只需少量的样品准备。这种检测方法能够在样品有限的情况下，实现快速、灵敏的致病菌检测。
Zourob M等人[14]用金属包层的漏波导传感器装置（LWD）来检测枯草芽孢杆菌黑色变种，检测限为104 孢子/mL。
今年，Subramanian A等人[15]研究了表面等离子体共振（SPR）免疫传感器检测E. coli O157:H7的灵敏性和特异性。他们采用自组装膜法固定抗体，把纯单克隆或者多克隆抗E. coli O157:H7抗体固定到传感器芯片表面，并对E. coli O157:H7进行直接检测和抗体夹心检测。他们研究了蛋白G检测的效果和不同浓度的一抗、二抗下“三明治”检测的效果。研究结果显示：“三明治”检测方法中，该传感器的检测限可达到103 cfu/mL，且对肠炎沙门氏菌有很高的特异性。直接检测和蛋白G检测的检测限分别是106 cfu/mL和104 cfu/mL。因此，他们得出结论：基于烷烃硫醇自组装膜的SPR生物传感器采用“三明治”方法，能够快速、特定的检测E. coli O157:H7。
Liu Y等[16]用免疫磁分离技术和吸光率的测量实现了Escherichia coli O157:H7的快速检测，总检测时间不超过2小时。Su X等[17]研究了一个灵敏的、特定的、快速检测E. coli O157:H7的方法，该方法同时采用量子点（QDs）作为荧光标记和免疫磁性分离技术。研究结果表明：在103－107 cfu/mL范围内，荧光发射强度的峰值和E. coli O157:H7 的初始细胞浓度成比例，检测限比FITC方法至少要低100倍。总检测时间少于2个小时。
３ 电化学式生物传感器
电化学式生物传感器是指由生物材料作为敏感元件，电极（固体电极、离子选择性电极、气敏电极等）作为转换元件，以电势、电流或阻抗等为特征检测信号的传感器。
３．１电极阵列
2004年， Yang L等人[18]将抗体固定到铟锡氧化物交叉阵列（IDA）微电极上，建立了一个快速检测Escherichia coli O157:H7的无标记电化学阻抗免疫传感器。研究结果显示抗体的固定和E. coli细胞绑定到IDA 微电极表面上，都会使电子传递阻抗增加。在[Fe(CN)6]3-/4- 作为氧化还原对存在的情况下，用电化学阻抗谱直接测量电子传递阻抗。在4.36×105－4.36×108 cfu/mL范围内，电子传递阻抗和E. coli细胞浓度有关，该传感器的检测限为106cfu/mL。同年，他们又实现了根据细菌生长过程中阻抗的变化，用交叉微电极（IMEs）来检测鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）[19]。在S. typhimurium 生长的过程中，他们记录了四个频率（10Hz、100Hz、1kHz、10kHz）下的阻抗生长曲线，即对照细菌生长时间的阻抗。他们发现，细胞浓度达到105－106cfu/mL时阻抗才会发生变化，10Hz时阻抗发生最大的变化。细菌生长过程中阻抗的变化可以用一个等效电路（包括双层电容、一个绝缘电容、一个介质阻抗）解释。研究发现t D（检测时间，频率开始变化的时间，从10Hz时的阻抗生长曲线上获得）和介质与牛奶里S. typhimurium细胞初始值的对数成线性关系。并得出研究结论：纯介质和牛奶样品里的细胞数量在4.8×105－5.4×105 cfu/mL之间时，它们的回归方程分别是：t D＝－1.38 log N＋ 10.18 ，R2＝ 0.99 ，和t D＝－1.54 log N＋ 11.33 ，R2＝ 0.98 ；细胞初始数量是4.8和5.4×105cfu/mL时，检测时间分别是9.3小时和2.2小时；可检测只含1个细胞的样品。
次年，Radke S等人[20]建立了一个检测 E. coli O157:H7的高密度微电极阵列生物传感器。该生物传感器由100个硅片制作而成，每两个硅片之间用2um厚的
热氧化物作为绝缘层，每个硅片的活性面积为9.6 mm2，由此组成了一个相互交叉的金电极阵列。传感器表面用双功能键使其功能化，以绑定多克隆抗体，形成生物传感表面。该生物传感器在样品里测试时，悬浮在其中的细菌结合到固定的抗体上。在100Hz－10MHz范围内，测量细菌引起的阻抗变化。该传感器的检测范围为104－107 cfu/mL，并具备在食品样品中检测细菌的能力。３．２单电极
Ruan C等[21]建立了一个在线检测介质中Salmonella typhimurium 的新方法，即在细菌繁殖过程中，用电化学伏安分析仪测量循环伏安中阴极氧的峰值电流。细菌生长过程中某一刻的快速耗氧，导致曲线上的急速下降。研究发现：从氧耗曲线上获得的检测时间（阈值）与介质里S. typhimurium的浓度成反比。Ruan C 等认为该方法比PCR、ELISA技术、电化学免疫试验、免疫传感器都要灵敏，并且其灵敏性和传统方法差不多，但是比传统方法快速的多。他们测绘初始细胞浓度（cfu/mL），作为时间的函数，获得一个校准曲线。S. typhimurium的浓度在1－2×100和1－2×106cells/mL，校准曲线上是线性响应。介质里S.typhimurium的浓度在1－2×100和1－2×106cells/mL的检测时间分别是10小时和2.1小时。
Yang L等[22]研究了通过监测细菌的生长过程中系统阻抗的变化来检测Salmonella typhimurium的三电极电化学阻抗技术。他们用频率光谱扫描仪研究细菌生长过程中系统阻抗的变化。研究发现，低频（＜10kHz）时，系统阻抗主要来源于双层电容，反应了电极界面的变化和电极表面上的吸附活动。高频（＞10kHz）时，系统阻抗主要依赖于介质阻抗。电极表面的细菌吸附通过测量低频时的阻抗来检测，用感应电流阻抗谱验证。比较用低频（1Hz）时电容测量和高频（1MHz）时阻抗测量的S. typhimurium的计算。以和介质阻抗、电极电容有关系的细菌生长曲线为基础，定量分析并确定检测时间。介质阻抗和电极电容方法中，检测时间（t D，h）和细胞初始量（N，cells/ml）的回归方程分别是：t D＝－1.24 log N ＋ 13.4 ，R2＝ 0.98 ；t D＝－1.40 log N＋ 14.46 ，R2＝ 0.97 。
Zhao J等人[23]基于八通道体声波（BAW）阻抗生物传感器建立了一个新的自动装置，并用它来测定氨基酸肉汤里的E. coli O157:H7和产气巴斯德氏菌(Pasteurella aerugines)。电极的侵蚀阻抗对BAW阻抗生物传感器的稳定性是非常重要的，因此他们通过极化实验研究了316不锈钢电极的侵蚀阻抗，结果显示316不锈钢电极在三氧化铬溶液里钝化的最厉害。定量的时间转折点（IT），即响应曲线上频率变化最快的点，和E. coli O157:H7、P. aerugines初始浓度的对数在60－4×106 cells/ml 范围内是线性关系。此外，他们还研究了该装置的稳定性、一致性和可重复性。他们认为：该装置灵敏、耐用、便宜，它有测定细菌浓度和实时检测细菌生长情况的潜力。
2005年， Yang L等人[24]对铟锡氧化物（ITO）电极表面上环氧硅烷膜和抗Escherichia coli O157:H7抗体膜的微观分子结构和宏观电化学阻抗性质进行了深入研究。自组装膜（SAM）的AFM图像证明了ITO表面环氧硅烷膜密集、完整、一致的形态学特征。环氧硅烷SAM 的一致性，使得抗体能以统一的方式固定到硅烷的环氧团。用Randles模型作为等效电路，在双层电容、电子传递阻抗、Warburg电阻和溶液的阻抗上定量分析环氧硅烷膜和抗体膜对电极的电化学性质的影响。结果表明：相比于所有的导电因素，环氧硅烷膜、抗体膜像电极表面和溶液中氧化还原离子之间的电子传递屏障一样，导致电子传递阻抗发生最大的变化。AFM图像和阻抗谱证明了E.coli O157:H7抗体的特定性，该抗体和E.coli O157:H7的免疫反应论证了同样的结果。研究发现，E.coli O157:H7分子和抗体的结合主要对电子传递阻抗和Warburg阻抗产生影响。
2003 年，Ercole C等人[25]建立了一种电位交互式生物传感器，该传感器以光寻址的电位传感器作为转换元件。他们通过检测由大肠杆菌脲酶作用产生的NH3 所引起的 pH 值变化来检测蔬菜中的大肠杆菌。该方法比传统菌落单元记数（CFU）方法灵敏、快速，在 1.5 小时内，检测限可达到10 cells/mL。
Ruan C等[26实现了基于铟锡氧化物（ITO）电极芯片上固定抗体的阻抗生物传感器芯片对Escherichia coli O157:H7进行快速检测。ITO芯片上抗体的固定，是由环氧硅烷膜作为化学锚定抗体的模板完成的。该生物传感器的检测限是6×103cells/mL。浓度在6×104－6×107 cells/mL之内时，电子传递阻抗和E.coli细胞的浓度成线性关系。
４ 压电式生物传感器
压电式生物传感器是将生物化学反应的高选择性和压电石英晶体对质量变化的灵敏性结合在一起而形成的一种新型生物传感器。
Vaughan R D等[27]于2001年就实现了用石英晶体微天平（quartz crystal microbalance, QCM）对Listeria monocytogenes进行快速检测。研究表明：在溶液中，该传感器实时检测李斯特菌的检测限是1×107 cells/mL；该传感器能够重复使用十次以上；蜡样芽胞杆菌的干扰响应信号可忽略不计，表明该传感器对李斯特菌具有很强的特定性。
2004年，Su X等人[28]建立了一个快速检测Escherichia coli O157:H7的压电免疫传感器。它的机理是抗体固定到16巯基烷酸（MHDA）膜上，即一个尾端为羧基的烷烃硫醇长链，该膜是通过N-羟基琥珀酰亚胺作为媒介自组装到AT切向石英晶体的金电极表面上。目标菌和抗体的结合使传感器共振频率降低，而频率的变化和细菌的浓度有关。通过QCM和循环伏安法观察免疫传感器每步的组装产生的性质变化。Su X等研究了三种分析过程：浸没、滴定和流动注射。研究表明该免疫传感器的检测范围为103－108 cfu/mL，检测时间为30－50分钟；该传感器在固定抗体的数量和检测灵敏性方面，和基于蛋白A的压电免疫传感器是有可比性的。
Su X等人[29]于2005年进行了更深层次的研究，他们实现了用石英晶体微天平（QCM）免疫传感器同时测量共振频率和动态阻抗来检测Salmonella typhimurium。该免疫传感器采用蛋白A固定抗体。高频阻抗分析显示QCM共振频率和动态阻抗的变化（ΔF和ΔR）是很明显的，而静电容、动态电容、动态电感的变化是可忽略的。直接检测鸡肉样品里的Salmonella typhimurium，ΔF 和ΔR在细胞浓度分别为105－108和106－108 cells/mL范围内时，与其成线性关系。用抗Salmonella磁珠作为分离器/集中器对样品进行预处理，又作为标记放大信号，ΔR测量的检测限可以降低到102 cells/mL。但结果同时表明，ΔF和细胞浓度没有关系。
表面声波装置是一种和压电装置相关的系统[30]。Howe E等人[31]用一种双通道的表面声波（SAW）生物传感器同时检测军团菌属和大肠杆菌。他们采用细菌吸附特定抗体的方法，即把细菌包被在 SAW 表面，和特定的抗体结合。该方法的检测限比先固定抗体方法要好。
乐甫波（Love wave）是声表面波的一种，它是在沉淀于压电基片表面的薄层声波导中传播的表面剪切横波。Tamarin O等人[32]研究了乐甫声波装置实时检测饮用水或液态食品中的病毒和细菌[32]，研究表明，该装置是一种有效的免疫测定方法，在食品工业中将有着广泛的应用。
５ 总结和展望
生物传感器是一门跨学科的新技术，由上述我们可以看出，生物传感器检测食品致病菌目前仍处于实验室探索研究阶段，所面临的问题有：①. 灵敏性还需要提高。目前实验室研究的检测限都在103cfu/mL左右，而实际应用要求检测限要达到十位数甚至各位数，因此在灵敏性方面，生物传感器还需要进行进一步的研究探索；
②. 目前研究的生物传感器都是真对某一特定目标物，其特异性依赖于抗体、酶和生物分子等。我们需要考虑的是生物传感器是要成为一种多样型还是单一型检测工具；③. 生物传感器的响应时间和寿命还需要进一步加快和延长；④. 如何获得大量的、具有统计意义的、能够描述生物传感器在食品检测中的特征、并且独立的试验数据是目前研究人员普遍面临的问题。
市场上几乎没有很成熟的生物传感器商业化产品出来，生物传感器从实验室到市场如此缓慢的原因：a. 生物传感器上使用的生物材料，比如传感器上固定的生物分子、酶和抗体等的稳定性；b. 传感器仪器的灵敏性和可重复性；c. 生物传感器如何能够成为一个完整的检测系统；d. 生物传感器生产成本太高。
总之，生物传感器检测食品致病菌，无论是检测的条件还是检测的方法都需要继续研究、改进，进一步缩短检测的时间、提高检测的灵敏度、降低检测限，以达到一步的、快速的、灵敏的、成本低的等实际检测应用中的要求。
［参 考 文 献］
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Biosensors Used in the Detection of Foodborne Pathogenic Bacterias
WANG Jian-Ping1* ，LI Du-Juan1
(1. College of Biosystems Engineering & Food Science，Zhejiang University，Hangzhou , 310029 , China)
Abstract: Foodborne pathogens, such as Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes and Salmonella typhimurium, can not only threaten people’s lives, but also bring the huge society economy losses. Biosensor was the high-technology that incorporates biology,chemistry,physics,medicine and electronic technology subjects. For detecting foodborne pathogenic bacterias, biosensors which had characteristics such as selectivity, rapidness, sensitivity, specificity and detecting in-situ, real time with complicated system can be classified as optical, electrochemical and piezoelectric biosensors according to signal transducer.Biosensors showed potential satisfied practical application, but also faced and needed to resolve some problems. Conditions that practical application desired were put forward finally.
key words: pathogenic bacteria；biosensors；optical；electrochemical；piezoelectric
生物传感器在检测食源性致病菌上的应用
作者：王剑平， 李杜娟
作者单位：浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州,310029本文链接：https://www.360docs.net/doc/1515283488.html,/Conference_6541736.aspx
食品致病菌检测
食品致病菌快速检测技术 时间:2004-05-11 10:24:00 来源:食品商务网 沙门氏菌、李斯特氏菌、大肠杆菌O157、弯曲杆菌等食物致病菌已成为危害食品安全的头号杀手。如何快速而准确地检测这些致病菌，是有效遏制这些杀手、确保食品安全的首要任务。 常规食品微生物检测方法包括反复增菌、菌落分离及多种生化和血清学鉴别实验，不仅步骤复杂，而且耗费时间，难以适应飞速发展的现代食品生产和流通领域。因此为了确保食品的安全性，开发快速检测致病菌的方法非常重要。 随着生物、化学、材料科学以及计算机领域的进步，新的快速检测和识别方法层出不穷，这些方法主要包括微量生化试剂盒、抗原－抗体检测、DNA检测，以及常规检测的改进方法。微量生化试剂盒主要用于食品微生物的纯培养的生化鉴别上，与常规方法原理相同。一般是特别针对肠道菌或非肠道菌（如弯曲杆菌、李斯特氏菌、厌氧菌、非发酵性G－菌和G ＋菌）而设计，采用鉴别某种微生物的多种微量培养基及底物，其结果可人工识读；如结合自动保温、监测并记录设备，再与计算机中储存的数据库比较而自动鉴别的话，则可进行多样品大规模快速检测。 DNA检测方法包括应用探针、PCR技术和噬菌体技术，这些检测方法已商品化。探针检测一般是检测rRNA，因其rRNA在细菌中的高拷贝数，无须扩增，检测灵敏。PCR技术是用小片段的 DNA探针或引物，与特异性模板杂交，并用Taq酶扩增。几次循环后，PCR可以在2h 内扩增单拷贝DNA到1百万倍，所以从理论上说无须增菌培养。但由于食品和培养基中存在的抑制剂，可能阻止引物连接和减低扩增效率，所以在检测食品时，还是需要在检测前先进行增菌培养。应用噬菌体对其宿主的高度专一性的特点，进行食品致病菌的检测的实例就是沙门氏菌的检测，其中所使用的噬菌体经过基因工程改造而携带有可检测标记。如有沙门氏菌存在，此噬菌体将标记带给宿主并表达，从而被检出。 抗体检测方法是利用抗原－抗体的高度专一性结合的特点。由于反应简单和易操作，现已开发了许多方法用于食品检测。最简单的是乳胶凝集（LA），此法采用抗体包埋的有颜色的乳胶珠或胶体金颗粒，用于从食品中分离的纯培养的快速血清学识别或分型，LA的改良方法是反向被动乳胶凝集（RPLA），法常用于检测食品萃取液中的毒素。例如，食品中金黄色葡萄球菌即可采用此法检出：葡萄球菌的表面存在A蛋白，具有种属特异性，该A 蛋白能与人及多种哺乳动物的免疫球蛋白IgG的Fc段结合，因此可采用IgG包埋的乳胶颗粒，结合血浆纤维蛋白原与凝集因子的凝集反应，来检测金葡菌的有无。 酶联免疫分析（ELISA）是食品病原菌检测最常用的抗体分析方法。常设计成“三明治夹心”实验：固体基质上连接抗体，用来捕获增菌培养物中的抗原，与酶相连的第二抗体用于检测。塑料微孔板的侧壁、涂抹棒等检测用具常作为固体基质。在食品微生物检测的国家标准中，金葡菌肠毒素即是采用此法检出的。 免疫沉淀或免疫层析也是采用“夹心法”，但是没有采用酶连接物，而是用耦联在有色乳胶珠或胶体金上的抗体来检测。该方法简便易行，无须洗涤或操作，在获得增菌样品后，短短十来分钟即可完成。现已商品化的李斯特氏菌检测试剂盒即采用此方法。 此外，用含脱水培养基的一次性板卡，以替代传统的琼脂平板；用荧光法检测细菌ATP，以快速在线检测细菌总数；将生色物质和荧光物质加入到培养基内，以快速检测特征酶活力———这些方法，在食品微生物的快速检测中都已成为常用方法。 快速方法的优点是可从大量食品样品中快速筛选某致病菌或毒素。但要注意的是，快速
生物传感器的研究现状及应用
生物传感器的研究现状及应用 生物传感器？这个熟悉但又概念模糊的名词最近不断出现在媒体报道上，生物传感器相关的研究项目陆续获得巨额的研究资助，显示出越来越受重视的前景。要掌握生命科学研究的前研信息，争取好的研究课题和资金，你怎能不了解生物传感器？ 让我们来看看生物通最近的一些报道： 英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA细菌的微型生物传感器。该系统利用一个回旋装置来检测，类似导航系统和气袋的原理。振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸，有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤，获得最佳治疗方案。该装置可以鉴定肿瘤标志物－蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统，更加快速方便地检测组织样品。欧共体已经拨款1200万欧元资金给该小组，以使该技术进一步完善。 苏格兰IntermediaryTechnologyInstitutes计划投资1亿2千万英镑发展“生物传感器平台（BiosensorPlatform）”——一种治疗诊断技术。作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法，能够在诊断的同时，提出适合不同病人的治疗方案，可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性，同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上，只需在事前做些特殊的测试，即可根据结果决定适合的疗程。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。 来自加州大学洛杉矶分校的研究者使用GeneFluidics开发的新型生物传感器来鉴定引起感染的特定革兰氏阴性菌，该结果表明利用微型电化学传感器芯片已经可以用于人临床样本的细菌检查。GeneFluidics'16-sensor上的芯片包被了UCLA设计的特异的遗传探针。临床样本直接加到芯片上，然后其电化学信号被多通道阅读器获取。根据传感器上信号的变化来判断尿路感染的细菌种类。从样品收集到结果仅需45分钟。比传统方法（需要2天时间）
显色培养基在几种食源性致病菌快速检测中的应用
显色培养基在几种食源性致病菌快速检测中的应用 显色培养基是一种鉴定微生物的快速检测技术，它的原理是通过在培养基中加入微生物自身代谢生产的酶，根据相应显色底物反应的颜色对菌种进行判断与鉴定。显色培养基较传统培养基具有灵敏度高、特异性大的优点，是一种新型的分离培养。大肠杆菌显色培养基、沙门氏菌培养基、金黄色葡萄球菌显色培养基、弧菌显色培养基、李斯特菌显色培养基等这几种食源性致病菌已经有效、广泛应用于食品、环境卫生、医药等领域，取得了一定的成效。但显色培养基尚还存在一些假阳（阴）等问题，这就影响了检测的结果，因此还需要进一步的研究。 标签：显色培养基；食源性致病菌；快速检测；应用 随着人们生活水平逐渐的提高和近年来一系列食品安全问题的出现，食品的安全问题越来越受到人们的重视。食品安全问题与微生物密切相关，微生物可造成食品环境的污染，因此，微生物的检测技术已经成为检测食品安全问题的重要工具。微生物传统的检测方法耗时长，操作步骤繁琐，已经不能满足当今食品、环境卫生、医药等领域检测的需要。研究各种新型微生物的检测技术，提高检测的效率是有效预防和控制各种微生物感染的有效措施[1]。本文就显色培养基在大肠杆菌显色培养基、沙门氏菌培养基、金黄色葡萄球菌显色培养基、弧菌显色培养基、李斯特菌显色培养基等食源性致病菌快速检测中的应用进行研究总结。显色培养基的原理是通过在培养基上加入微生物自身代谢产生的酶的底物，底物是由发色基团和微生物可代谢物质组成，为无色，但在特异性酶作用下游离出发色基团并显示一定颜色，直接观察菌落颜色，对菌种做出鉴定，减少了对菌株进行纯培养和进一步生化鉴定的步骤[2]。 1 几种食源性致病菌应用显色培养基快速检测的近况 1.1 显色培养基在大肠杆菌应用的研究研究表明，绝大多数的大肠杆菌具有β-D-葡萄糖苷酸酶（β-D-Gud），利用β-葡萄糖醛酸酶分解底物，使色源游离出来显色而区分大肠杆菌和其它的细菌。沙门菌、志贺氏菌和耶尔森氏菌不能产生β-D-Gud，因此可以利用β-D-Gud底物有效检测大肠杆菌。底物被β-D-Gud 水解后产生显色物质使菌落呈现特殊的蓝色或黄色。显色酶的底物通常是苯酚的衍生物，如有o （p）-硝基酚、p-硝基苯酚、羟基吲哚、5-溴- 4-氯- 3-吲哚、5-溴-6-氯-3-吲哚、6-氯-3-吲哚、N-甲基吲哚、5-碘-3-吲哚等的化合物[3]。 1.2 显色培养基在沙门氏菌应用的研究沙门氏菌是一类重要的食源性致病菌，它能够产生辛酯酶，除沙雷氏菌属外，其它各属细菌不具备这一功能，因此可以鉴别沙门氏菌属和其它肠菌科细菌。根据这一原理，以丙烯乙二醇和5-溴-4-氯-3-吲哚-B-D半乳糖吡喃糖苷酸（X-GAL）为底物来检测沙门氏菌，沙门氏菌能水解乙二醇产酸，但不能水解X-GAL，在培养基上产生特殊的红色菌落。这种显色方法具有敏感性高、特异性高的特点，操作步骤较为简单、检测效率高[4]。 1.3 显色培养基在金黄色葡萄球菌应用的研究金黄色葡萄球菌是食源性致
常见致病菌的检测
常见致病菌的检测 摘要：近年来食品药品安全的问题屡见不鲜，做好致病菌的检测，是防范于未然的措施，因而显得尤为的重要，也越来越受到人们的重视。这就要求我们对一些常见的致病菌检测技术的要有一定的了解。 关键词：致病菌，肠球菌，霉菌和酵母菌，金黄色葡萄球菌，沙门氏菌。一.肠球菌 （1）、形态与染色【1】 肠球菌为革兰阳性（G+）球菌,广泛分布于自然环境及人和动物消化道内。20世纪80年代以来，肠球菌严重感染的发生率和病死率明显升高，并且由于肠球菌的固有耐药和获得性耐药，使许多常用抗菌药物在治疗肠球菌感染时失败。因此，从分子水平对肠球菌致病因子、肠球菌引起的感染机制与治疗的研究显得尤为重要。肠球菌为圆形或椭圆形、呈链状排列的革兰阳性球菌，无芽胞，无鞭毛，为需氧或兼性厌氧菌。本菌对营养要求较高，在含有血清的培养基上生长良好。 （3）致病性【1】 一般而言，肠球菌的毒力不高。与金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌相比，肠球菌对大多数动物的半数致死量（LD50）值相当高，而且肠球菌很少引起蜂窝织炎和呼吸道感染。 肠球菌只有在宿主组织寄殖，耐机体非特异及免疫防御机制，并引起病理改变，才能导致感染。粘附测定显示肠球菌可通过细菌表面表达的为粘附素，吸附至肠道、尿路上皮细胞及心脏细胞。这些粘附素的表达亦受细菌生长环境的影响。另外，肠球菌可产生一种聚合物质（系一种蛋白表面物质，可聚集供体与受体菌，以利质粒转移），在体外增强其对肾小管上皮细胞的粘附。 细菌生长环境亦影响肠球菌与多形核白细胞反应。血清中生长的肠球菌与多形核白细胞反应较弱，而肉汤中生长的细菌反应较强。体外多形核白细胞对肠球菌的有效杀灭作用需血清补体蛋白参与，而抗肠球菌抗体可增强该作用。 （4）、肠球菌属主要检测步骤如下：【2】 方法一：肠球菌平板计数法检验程序 25g (mL) + 225 mL 缓冲蛋白胨水
生物传感器在检测食源性致病菌上的应用
生物传感器在检测食源性致病菌上的应用 王剑平１＊，李杜娟１ （１．浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州 ３１００２９） 摘要：最主要的几种食源性致病菌像大肠埃希氏菌、李斯特氏菌和鼠伤寒沙门氏菌等不仅威胁到人们的生命安全，还会造成巨大的社会经济损失。生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测的特点。根据生物传感器的信号转化器可分为光学式、电化学式、压电式生物传感器等；在检测食源性致病菌方面生物传感器表现出能够满足实际应用的发展潜力，但是生物传感器目前仍面临并需要解决一些问题.最后提出了实际检测应用中对生物传感器的要求。 关键词：致病菌，生物传感器，光学，电化学，压电 中图分类号：TS207.3 0 引 言 近年来，食源性致病菌引发的流行性疾病越来越受到社会关注。大肠杆菌Ol57：H7（E.coli Ol57：H7）、李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）、鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）等被认为是几种最厉害的食源性致病菌，它们引起的疾病，严重时都可导致死亡。美国疾病控制和预防中心（CDC）估计，美国每年由食源性致病菌造成大约7,600万例疾病，32.5万例住院治疗，5200例死亡[1]。其中由已知致病菌引起的食源性疾病大约1,400万例，6万例住院治疗和1800例死亡。这表明致病菌是传染疾病的一种根源。美国农业部（USDA）估计，由食品致病菌造成的医疗花费和生产力损失，每年将会达到29-67亿美元[2]。致病菌入侵到美国的牲畜、家禽和农作物，不仅使食品的价格上升，还降低了食品出口量，这将使国家损失数十亿美元的税收[3]。在我国，1986年在江苏徐州市首次发现了E.coli Ol57：H7的感染病人[4]，后来又在山东省发现了 E.coli Ol57：H7，1999至2000年，在中国东部部分地区发生了较大规模的E.coli Ol57：H7爆发，可能是迄今为止世界上流行规模最大的一次，对我国经济造成了重大损失。因此，建立一种快速、方便、可靠的食品安全检测技术，以防止传染疾病和经济损失是一个迫切的需求。? 几种快速检测技术已经用于检测致病菌，包括聚合酶链反应法（Polymerase Chain Reaction ，PCR）[5,6,7,8,9]，酶联免疫吸附试验（Enzyme-Linked Immunosorbent ?收稿日期：修订日期： 项目基金：美国农业部国际合作项目（USDA/FAS/ICD/RSED/SCRP） 作者简介：王剑平（1960－），男，博士，教授，博士生导师，研究方向：农产品无损检测和生物传感器。 通讯地址，浙江大学生工食品学院杭州市凯旋路268号，310029。Email: jpwang@https://www.360docs.net/doc/1515283488.html, Asay ，ELISA）[10,11]。因为PCR和ELISA需要通过富集、分离、形态学检测、生物化学和血清学测试来鉴别食品致病菌，所以这些方法虽然比传统方法需要的检测时间缩短了不少，但还是达不到实际中的要求。实践中需要更快、更灵敏、更可靠的检测技术，生物传感器就是一种有望达到这种要求的技术。 １生物传感器的基本原理 生物传感器是将生物识别元件和信号转换元件紧密结合，从而检测目标化合物的分析装置。生物传感器的结构一般由两个主要组成部分：其一是生物分子识别元件（感受器），是具有分子识别能力的生物活性物质（如组织切片、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸、有机物分子等）；其二是信号转换器（换能器），主要有电化学电极（如电位、电流的测量）、光学检测元件、热敏电阻、场效应晶体管、压电石英晶体及表面等离子共振器件等。如Fig1所示，其基本原理为：当待测物与分子识别元件特异性结合后，所产生的复合物（或光、热等）通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等，从而达到分析检测的目的。生物传感器的选择性取决于它的生物敏感元件，而生物传感器的其他性 图１ 生物传感器原理图 Fig 1. Principle of operation for a biosensor 生物传感器与其他化学、物理传感器的关键不同之
牛奶中三种常见食源性致病菌快速检测方法的建立
牛奶中三种常见食源性致病菌快速检测方法的建立食源性疾病是全球最重要的公共卫生问题之一,导致食源性疾病的有病原微生物、寄生虫及其代谢产物、天然毒素以及化学性有毒有害物质等等。微生物引起的食源性疾病是全球食品安全面临的最重要挑战之一。 在发达国家70%～80%的细菌性食物中毒是由沙门氏菌引起的,在我国甚至 达到90%;引起沙门氏菌中毒的食品中,蛋类、奶类等动物性产品约占90%,沙门氏菌生存能力较强,可在乳制品中生存几个月。单增李斯特菌广泛存在于自然界中,且在冷藏温度4℃下依然能够生长,引起单增李斯特菌食物中毒的食品主要有: 奶及奶制品、肉制品、水产品、蔬菜及水果,其中以乳制品最为常见,单增李斯特菌能够给高风险人群带来严重的感染性疾病。 志贺氏菌又称痢疾杆菌,是引起人类细菌性痢疾中最为常见的食源性致病菌,该菌也是食品卫生相关法规及标准中要求必须检测的项目之一。本文以牛奶中常见的食源性致病菌单增李斯特菌、沙门氏菌和志贺氏菌为目标菌种,利用环介导等温扩增技术和高分辨率熔解曲线技术建立了多重LAMP检测体系和多重 HAND-HRM检测体系,结果如下:1.针对单增李斯特菌溶血素蛋白(hly)基因、沙门氏菌侵袭蛋白A(invA)基因和志贺氏菌侵袭性质粒抗原H(ipaH)序列的高度保守序列设计引物,通过引物筛选分别建立了三种食源性致病菌的LAMP反应体系。 进一步经过引物筛选,及对影响反应效率和特异性的镁离子浓度、甜菜碱浓度、引物浓度进行优化,建立了多重LAMP反应体系。对多重LAMP反应体系进行特异性和灵敏度检测。 在特异性检测中含有目标菌的模板出现扩增,空白对照和非目标菌均未发生特异性扩增,提示该多重LAMP反应体系特异性强。在灵敏度检测中单增李斯特菌
食品中常规致病菌快速检测(恒温扩增芯片法)
食品中常规致病菌快速检测（恒温扩增芯片法） 1范围 本标准规定了食品中沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏菌、大肠埃希氏菌O157：H7、阪崎肠杆菌、副溶血性弧菌、志贺氏菌和侵袭性大肠埃希氏菌的快速检测方法。 本标准适用于食品中沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏菌、大肠埃希氏菌O157：H7、阪崎肠杆菌、副溶血性弧菌、志贺氏菌和侵袭性大肠埃希氏菌的快速检测。 2术语与定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 微流控芯片microfluidic chip 利用微加工技术，在硅、石英玻璃或高分子材料等基质上加工出各种微细结构，如管道、反应池、微泵、微阀等功能单元，进行样品的处理和分子的微系统。 3设备和材料 除微生物实验室常规灭菌及培养设备外，其他设备和材料如下： 3.1冰箱：2℃~5℃、-20℃±5℃。 3.2恒温培养箱：36℃±1℃。 3.3均质器。 3.4漩涡震荡仪。 3.5电子天平：感量0.1g。 3.6水浴锅：能升温至95℃。 3.7高速离心机：12000rpm/分钟。 3.8瞬时离心机。 3.9生物安全柜。 3.10微型分光光度计。 3.11恒温扩增仪。 3.12微流控芯片。 3.13低速离心机。 3.14微量移液器。 3.15无菌离心管：1.5ml、200ul。 3.16无菌吸管：50ml。 3.17锥形瓶：容量1000ml、500ml。 3.18量筒：容量500ml。 3.19擦镜纸。
4 培养基和试剂 4.1食源性致病菌加强型培养基：配置方法见附录A 中A.1。4.2适用型核酸提取试剂盒。 4.3生理盐水：配置方法见附录A 中A.2。 4.4 适用型核酸检测试剂盒（生物芯片法）：碟式芯片结构示意图，见图 1。 图1 碟式芯片结构示意图 5 检测程序 食品中常规致病菌的快速检测程序，见图2。 样本前处理 25g （mL ）样品+225mL 食源性共増菌培养基36℃±1℃，16h ～20h 取100ul 共増菌培养液收集菌体，提取核酸浓度范围50pg/ul~50ng/ul 配置反应体系，上芯片上机 芯片离心 样本
乳制品中常见食源性致病菌检测技术的研究进展
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/1515283488.html, 乳制品中常见食源性致病菌检测技术的研究进展 作者：刘娜周靖娜 来源：《农家致富顾问·下半月》2019年第05期 摘要从整体结构来分析，乳制品中常见食源性致病菌主要包括阪崎肠杆菌、蜡样芽孢杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌和李斯特菌，一旦乳制品内这五种病菌超标，必然会诱发严重的乳品安全问题。对此，需要运用食源性致病菌检测技术对所有病菌进行严格检测与控制。本文将综合探讨乳制品中常见食源性致病菌检测技术的研究进展，并提出个人见解。 关键词乳制品；常见食源性致病菌；检测技术；检测工作人员 近年来，乳制品安全问题频发，进而引起了国家政府与广大国民对乳制品食源性致病菌检测工作的高度重视。目前，最常用的食源性致病菌检测技术体系有三种，分别是免疫学技术、分子生物学技术、培养法检测技术，这三大技术各具优势，对检测和控制乳制品常见食源性致病菌至关重要。 1 免疫学技术 免疫学（immunology）原本是研究身体对致病微生物的防御能力以及防御能力失调的科学。从发展的视角来看，1796年，E.詹纳使用疫苗预防天花之后，免疫学研究才开始全面深入认知和研究微生物在疾病中的作用以及抗体和反抗原细胞的形成、动员、作用和相互作用所扮演的角色。免疫学的范围涵盖了变态反应的治疗、器官移植后的免疫抑制以避免排异反应，同时，包括对自体免疫疾病和免疫缺陷的研究。对于乳制品常见食源性致病菌检测工作来讲，免疫学技术是在依托免疫学的基础上分别形成了免疫磁珠技术、酶联免疫吸附技术、免疫胶体金技术和酶联荧光技术。其中，免疫磁珠技术的全称是免疫磁珠分离技术，该技术主要是在免疫磁珠表面偶联特异性抗体，等到被测样品和磁珠产生特异性结合，并经过磁场作用之后，复合物会滞留，实现抗原抗体磁珠和其他成分的有机分离，最终病菌也会被分离与浓缩。在乳制品常见食源性致病菌检测工作中，免疫磁珠技术能够精确检测脱脂乳、沙门氏菌、副溶血性弧菌和大肠杆菌。酶联免疫吸附技术主要是运用不同的PCR技术来确定循环数和检出限，并精确检测幼儿奶粉中的阪崎肠杆菌。免疫胶体金技术是根据被酶催化后的样品颜色来判断阪崎肠杆菌、蜡样芽孢杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌和李斯特菌等常见食源性致病菌所占比例。酶联荧光技术原理是抗体或者抗原和酶以交联剂相结合后生成酶标抗体或者抗原，同时，和固相载体上的抗原抗体产生特异反应后进而形成能保持活性的免疫复合物。而且，酶联荧光技术兼具免疫荧光法和放射免疫法的优势，特异性和灵敏度极高，检测速度很快，能够在短时间内检测大量的样品。 2 分子生物学技术
食品中食源性致病菌监测结果分析
食品中食源性致病菌监测结果分析 了解璧山地区各类食品中食源性致病菌的污染状况,为有效预防食源性疾病提供科学依据。方法按照国家标准方法对7项食源性致病菌进行分离与鉴定。结果共抽检食品样品160件,检出致病菌9株,总检出率为5.6%,其中副溶血性弧菌5株,金黄色葡萄球菌2株,沙门菌2株。结论动物性水产品的致病菌检出率较高,副溶血性弧菌污染较为严重,沙门菌和金黄色葡萄球菌有不同程度的污染,因此食品监管部门应加强对其进行监督管理,严格控预防和控制食源性疾病的发生,保证人民群众的身体健康。 [关键词] 食品安全是关系着人民群众的身体健康和生命安全、经济健康发展、国家安定和社会发展与稳定的重大问题。食品污染是影响食品安全的主要问题,其中病原微生物引起的食源性疾病是最常见的致病因素之一。本研究主要收集食品中食源性致病菌的监测,以了解不同致病菌在各类食品中的污染程度及分布状况，寻找璧山地区容易引起食源性疾病的重点食品和重点致病菌,以预防和控制食源性疾病的发生,同时又为相关部门的监管部门提供参考。 1 材料与方法 1.1样品来源样品来源于2010-2011年本县的农贸市、大型超市、宾馆饭店、快餐店等,共采集样品160件。 1.2 样品种类与监测项目食品样品包括熟肉制品、动物性水产品、生畜肉、即食非发酵性豆制品、中式凉拌菜、速冻熟制米面、生食类蔬菜、糕点及饼干、米粉、凉皮、米线、盒饭、鲜榨果蔬汁等，监测项目涉及沙门菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠埃希菌O157、副溶血性弧菌、志贺菌、蜡样芽胞杆菌。 1.3检测方法检验方法按《食品安全国家标准食品微生物学检验》GB4789 的现行有效方法进行操作(沙门菌[1]、金黄色葡萄球菌[2]、单核细胞增生李斯特菌[3]、大肠埃希菌O157[4]、副溶血性弧菌[5]、志贺菌[6]、蜡样芽胞杆菌[7])。 1.4试剂与仪器设备所用干粉培养基由北京路桥技术有限责任公司购买；显色培养基由北京科玛嘉公司购买；API 生化条由法国生物梅里埃公司生产；沙门菌属诊断血清由宁波天润生物药业有限公司购买。所用培养基、试剂均在产品有效期内使用。 1.5 质量控制在检测样本的同时用已知阳性菌株( 都柏林沙门菌50761、金黄色葡萄球菌ATCC29213、单核细胞增生李斯特菌CMCC54004、大肠埃希菌O157ATCC43888、副溶血性弧菌TCC17802、蜡样芽孢杆菌由重庆市疾控中心以往质控考核中分离所得) 作跟踪对照，确保所用培养基、试剂、仪器均正常无误。 2 结果 2.1 不同种类的食品中的食源性致病菌的检测情况2010- 2011年共检测11类、160份食品,检出食源性致病菌9株,检出率为5.6%。其中,以动物性水产品检出率最高为16.7%( 5/30) , 其次为中式凉拌菜和生畜肉为10%(1/10)、即食非发酵性豆制品为5%(1/20)、熟肉制品为5%(1/20)。生食蔬菜、蛋制品、速冻熟制米面、生食蔬菜、糕点及饼干、米粉、凉皮、米线、盒饭、鲜榨果蔬汁均未检出相关致病菌(表1)。 3讨论 从表1来看,两年检测的160件11类食品样品中,食源性致病菌的总检出率为5.6%，与沈阳地区总检出率5.88%报道相一致[8］,低于全国其他省市报道[9],但表明我县市售食品存在食源性致病菌污染。其中,以动物性水产品是致病菌污染的高危品种,因此食品监督部门应加强
食源性致病菌快速检测方法研究报告
食源性致病菌快速检测方法研究报告 发表时间：2011-05-13T14:13:40.207Z 来源：《中外健康文摘》2011年第5期作者：高友中 [导读] 目的应用酶联免疫吸附实验（ELISA）快速检测奶类及肉类制品中沙门菌。 高友中（湖南省岳阳县疾病预防控制中心 414100） 【中图分类号】R446.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5085 (2011)5-0106-02 【摘要】目的应用酶联免疫吸附实验（ELISA）快速检测奶类及肉类制品中沙门菌。方法样品经增菌后，用ELISA法及国标法对样品中的沙门菌进行初步检测，并比较ELISA法检测结果与国标法灵敏性、特异性、符合率。结果检测200份奶类制品和肉制品，经ELISA法检测阳性率为8.3%，国标法阳性率为6.7%。ELISA法敏感性、特异性分别为100%、97%，与国标法符合率达99.3%。结论 ELISA法可快速、方便的对食品中沙门菌的污染情况进行初步检测，灵敏度高、特异性好，与国标法符合率高。适用于食品中沙门菌的初步检测。 【关键词】奶制品肉制品沙门菌 ELISA 沙门菌为常见的引起食源性疾病爆发的病原菌，在我国微生物性食物中毒中一直位居首位，而受沙门菌污染的奶、肉制品为造成人类感染的主要来源，因此沙门菌一直为医疗卫生、食品卫生及商检部门重点检验对象之一[1]。本研究采用ELISA法检测奶、肉制品中沙门菌，并与国标法进行比较研究，现报道如下： 1 材料与方法 1.1实验材料 奶、肉制品分别来自本市8家不同超市，包括70份奶及奶制品样本，60份肉及肉制品样本。取样均采取随机抽样的方法进行。每份样品250ml或250g，经无菌包装后置冷链保存送实验室检测。 缓冲蛋白胨水，氯化镁孔雀绿增菌液，四硫酸钠煌绿增菌液，亚硒酸盐胱氨酸增菌液，亚硫酸铋琼脂，DHL琼脂，HE琼脂，WS琼脂，SS琼脂，三糖铁琼脂，蛋白陈水、靛基质试剂，尿素琼脂（pH7.2)，氰化钾（KCN）培养基，氨基酸脱梭酶试验培养基，糖发酵管，ONPG培养基，半固体琼脂，丙二酸钠培养基，沙门氏菌因子血清。均按国标相关规定进行。 ELISA相关试剂均购自试剂公司。 1.2实验方法 样品按国标法相关规定预先增菌。样品处理后于36°C培养4h，转种于100ml氯化镁孔雀绿增菌液中，42°C18-24h，另取10ml转种于亚硒酸盐胱氨酸增菌液中，36°C18-24h。 ELISA法简要步骤如下：特异性抗沙门菌单克隆抗体包被，加入待见样品检测。显色于酶标仪上读取OD值。 国标法简要步骤如下：经增菌后，划线接种于亚硫酸铋琼脂平板和EHL琼脂平板。36°C培养18-24h，观察菌落生长情况。挑选可疑菌落接种于三糖铁琼脂，鉴别反应结果。如出现异常结果，按国标相关规定选择补做甘露醇和山梨醇试验，ONPG等。 1.3数据分析 参考田素娟[1]等的方法进行。即利用检验通用的计算方法，并国标法比较实验的敏感性、特异性、符合率。 2 结果 2.1ELISA及国标法检测结果 用ELISA法同步检测份奶、肉制品的沙门菌污染情况，采用国标法进一步验证，结果见表1。 表1沙门菌污染情况检测 2.2ELISA法与国标法敏感性、特异性、符合率计算结果 表2ELISA法与国标法比较 3 讨论 3.1常规检测沙门菌方法 目前，沙门菌常用检测方法有：（1）酶快速反应检测技术。包括快速酶促反应显色培养基及自动化微生物分析仪两种方法。VITEK AMS自动微生物检测系统对细菌鉴定是基于细菌的微量生化反应，可鉴定405种细菌。（2）以免疫学为基础的检测技术。包括酶联免疫吸附实验（ELISA）；免疫磁分离技术，如王海明[2]等报道的使用抗沙门氏菌免疫磁珠经增菌后于VITEK全自动生化鉴定仪和荧光PCR分子检测确认；免疫胶体金技术等。（3）以核酸为基础的检测技术，如杨俊超[3]等报道的使用实时荧光定量PCR与常规PCR比较研究，其敏感性、特异性均较好；依赖PCR的DNA指纹图谱技术；随机引物扩增DNA多态性（RAPD）；基因内重复性一致序列（ERIC）的扩增；多重PCR检测技术；NASBA；基因芯片技术等。 3.2本研究采用检测方法 本研究采用ELISA法快速检测奶及奶制品、肉及肉制品中沙门菌的污染情况。其敏感性、特异性较高，且与国标法符合率较高。一般24h 之内可以出检测结果。其不足之处在于：（1）不能定量检测沙门菌的含量，只能做定性分析，即是否存在沙门菌污染，但不能测得污染量的大小。后续研究考虑通过设置标准沙门菌对照（蛋白含量已知）的情况下，设立不同稀释度，然后比较样品各组OD值，用统计软件作出标准曲线，进而推算出沙门菌含量。（2）检测结果不太稳定，有可能出现假阳性结果。ELISA实验普遍存在抗体效价下降很快的通病，如
生物传感器的原理及应用
生物传感器的原理及应用 摘要: 随着信息技术与生物工程技术的发展，生物传感器得到了极为迅速的发展，当今各发达国家都把生物传感器列为21世纪的关键技术，给予高度的重视。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域，推动医学发展，而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器；原理；应用；发展 Abstract: As information technology and biological engineering technology, bio-sensors has been very rapid development，today's developed countries regard the biosensor technology as the key to the 21st century, given a high priority. Biosensors are widely used in traditional medicine not only to promote the development of medicine, but also in space life science, food industry, environmental monitoring and widely used in military and other fields. Keyword s: biosensor; principle; application; development
目录 一. 引言 (4) 二. 生物传感器的原理 (4) 三. 生物传感器的应用 (5) 3.1.生物传感器在医学领域的应用 (5) 3.1.1. 基于中医针灸针的传感针 (5) 3.1.2.生物芯片 (5) 3.1.3.生物传感器的临床应用 (5) 3.2.生物传感器在非传统医学领域的应用 (6) 3.2.1．在空间生命科学发展中的应用 (6) 3.2.2．在环境监测中的应用 (6) 3.2.3．在食品工程中的应用 (6) 3.2.4．在军事领域的应用 (6) 四. 生物传感器的未来 (7) 五. 结束语 (7) 六. 参考文献 (7)
食源性致病菌及其检测技术的调查
食源性致病菌及微生物检测技术的调查报告 目录 前言 (2) 1 食源性致病菌概述 (2) 1.1 食源性致病菌的定义及种类 (2) 1.2 食源性致病菌对人体健康的影响 (3) 1.3 食源性致病菌引起的食品安全问题 (3) 1.3.1 国际情况 (3) 1.3.2 国内情况 (3) 1.3.3 食源性疾病不断上升的原因 (5) 2 国内外的食品微生物标准检验体系 (5) 2.1 国外主要食品微生物检测体系 (6) 2.2 国内主要食品微生物检测体系 (6) 2.3 常见食源性致病菌检测执行标准 (6) 2.4 国标中致病菌常规检测方法流程 (7) 3 微生物检测技术的发展现状 (8) 3.1 常规微生物快速检测技术现状——传统计数改良法 (8) 3.2 常规微生物快速检测技术现状——快速检测微生物数量的新方法 (10) 3.2.1 ATP生物荧光法 (10) 3.2.2 检测微生物产生的CO2量的方法 (10) 3.2.3 电化学方法（电导率法或电阻抗法） (10) 3.2.4 颜色变化 (11) 3.2.5 流式细胞技术 (11) 3.2.6 热量法 (12) 3.2.7 放射测量法 (12) 3.3食源性致病菌快速检测方法 (12) 3.3.1 显色培养基法 (12) 3.3.2 免疫学方法 (13) 3.3.3分子生物学检测方法 (15) 4 小结 (16)
前言 近年来我国食品安全频频出现问题，食品安全问题已经成为生活中不可不谈的话题。 同时食品引发的中毒事故频发，媒体曝光度增加，消费者对食品安全的重视程度与日俱增，国家也加大了食品安全问题的整顿和监管力度。根据国家食品药品监管总局法制司19日发布的通知，国务院已将《食品安全法》修订工作列入2013年立法计划。 影响我国食品安全的最主要因素是微生物污染和化学性物质污染，而由病原微生物引 起的食源性疾病是影响食品安全的最主要的因素之一。化学污染监管，将进入长期化和制 度化；食源性疾病，这一食品安全隐患因微生物性食物中毒事件屡次发生，它也不会再继 续“潜伏”。在由卫生部、工业和信息化部、商务部、工商总局、质检总局、粮食局和食品药品监管局联合制订的《2013年国家食品安全风险监测计划》中，对食品微生物及其致病因子、食源性疾病监测制定了全面而详细的监控计划。食源性疾病逐渐也引起越来越多专家、学者的广泛关注，中国疾病预防控制中心的陈君石院士、刘秀梅教授等在多个场合多 次倡议重视微生物引起的食源性疾病。在这样的社会背景下，我国食源性致病菌检测链条 的发展有着巨大的空间。快速而准确检测出被称为“头号杀手”的食品致病菌，是确保食 品安全的首要任务。 1 食源性致病菌概述 1.1 食源性致病菌的定义及种类 我国食品卫生微生物检验项目包括一般性检验项目和致病菌两大类。一般检验项目包括菌落总数、大肠菌群、霉菌和酵母等指标。 食源性致病菌，指在食品的加工和流通过程中引入的病原菌，这些病原菌在食品中存活、生长代谢引起食物的变质和破坏，同时有些病原菌分泌有毒物质，直接或间接导致人患病。常见细菌性食物中毒的病原微生物有：致病性大肠杆菌（特别是出血性大肠杆菌O157：H7）；沙门氏菌属；志贺氏菌；致病性弧菌（包括：霍乱弧菌、副溶血性弧菌）；金黄色葡萄球菌及其肠毒素；近年来发现导致细菌性食物中毒的微生物越来越多，包括单核增生李斯特菌、空肠弯曲菌等。 我国对菌落总数（包括霉菌酵母菌）和大肠菌群限量标准只规定最大限量，致病菌规定“不得检出”。
生物传感器原理及应用
Chapter １生物传感器 （Biosensors） ? 1.1 Generalization（概述）? 1.2 Principle （基本原理）? 1.3 Classification（分类）? 1.4 Application（应用）
1.2 生物传感器工作原理 被测对象生物敏 感膜 （分子 识别感 受器） 电 信 号 换 能 器 物理、化学反应 化学物质 力 热 光 声 . . . 图16-1 生物传感器原理图
BIOSENSORS 1.2 生物传感器原理 无论是基于电化学、光学、热学或压电 晶体等不同类型的生物传感器，其探头均由 两个主要部分组成，一是感应器，它是由对 被测定的物质（底物）具有高选择性分子识 别功能的膜构成。二是转换器，它能把膜上 进行的生化反应中消耗或生成的化学物质， 或产生的光、热等转变成电信号，最后把所 得的电信号经过电子技术的处理后，在仪器 上显示或记录下来。
换能器（T r a n s d u c e r ）感受器（R e c e p t o r ）= 分析物（Analyte ） 溶液（Solution ）选择性膜（Thin selective membrane ） 识别元件（Recognition ）生物传感器工作机理 测量信号（Measurable Signal ） BIOSENSORS
（1）将化学变化转变成电信号 酶传感器为例,酶催化特定底物发生化学反应,从而使特定生成物的量有所增减。用能把这类物质的量的改变转换为电信号的装置和固定化酶耦合,即组成酶传感器.常用转换装置有氧电极、过氧化氢。
食源性致病菌与食品安全
食源性致病菌与食品安全 摘要：社会和工业化发展的负面影响，使得食源性疾病事件的发生频率不断提高，食源性疾病是当今世界上最广泛的公共卫生问题之一。另一方面随着贸易规模的扩大，食品可作为载体传播各类食源性病原，增加某些食源性疾病爆发的危险性。本文主要是让读者能够对食源性疾病有一个清晰的认识和了解掌握相关预防措施 关键词：食源性致病菌危害检测预防 正文：食源性致病菌，指在食品的加工和流通过程中引入的病原菌，这些病原菌在食品中存活、生长代谢引起食物的变质和破坏，同时有些病原菌分泌有毒物质，直接或间接导致人患病。常见细菌性食物中毒的病原微生物有：致病性大肠杆菌（特别是出血性大肠杆菌O157：H7）；沙门氏菌属；志贺氏菌；致病性弧菌（包括：霍乱弧菌、副溶血性弧菌）；金黄色葡萄球菌及其肠毒素；近年来发现导致细菌性食物中毒的微生物越来越多，包括单核增生李斯特菌、空肠弯曲菌等。 食源性致病菌对人体健康的影响 1.2.1 引起急性中毒。 在一般情况下，常引起急性中毒，轻者多以急性胃肠炎症状出现，如呕吐、恶心、腹痛、腹泻、发烧等，经过治疗可以恢复健康；但重者可出现呼吸、循环、神经等系统症状，抢救及时可转危为安；如贻误时机还可危及生命，有的急性中毒，虽经千方百计治疗，但仍给中毒者留下后遗症。 2.2 慢性中毒或潜在性危害。有些变质食品中的有毒物质含量少，或者由于本身毒性作用的特点，并不引起急性中毒，但长期食用，往往可造成慢性中毒，甚至可以表现有致癌、致畸、致突变的作用。食用腐败变质、霉变食物除了可以引起急性中毒外，还具有极其严重的潜在危害。 食源性致病菌引起的食品安全问题 1.3.1 国际情况食源性疾病并不随经济发展技术进步而减少或消失，世界范围内食品安全恶性事件接连发生，食源性疾病未能受到有效控制。近年来，全球食源性疾病发病率呈不断上升的趋势。1996年日本发生了世界上规模最大的历时3 个月，波及40多个都府县，涉及上万人的大肠杆菌O157食物中毒。2000年日本雪印牛奶金黄色葡萄球菌中毒事件，中毒者逾万人。2005年遍及整个东南亚的禽流感更为各国
食源性致病菌监测
食源性致病菌监测 [摘要] 目的了解达州市2010年市售食品的食源性致病菌污染状况，为控制和降低食源性疾病提供依据。方法多级分层抽样市售生畜肉、生禽肉、熟肉制品、速冻熟制米面制品、即食非发酵性豆制品、鲜冻水产品、生食水产品、生食类蔬菜、婴幼儿配方米（谷、豆奶）粉、冰激淋、中式凉拌菜、沙拉、鲜榨果汁、皮蛋和生鸭蛋，按照国标和相关方法进行沙门菌、单增李斯特菌、副溶血性弧菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌○157：H7、阪崎肠杆菌、空肠弯曲菌和创伤弧菌检测。结果共检测食品15类256件，检出食源性致病菌29株，其中副溶血性弧菌9株、单增李斯特菌8株、金黄色葡萄球菌6株、沙门菌4株、阪崎肠杆菌和EHEC ○157：H7各1株，总检出率11.33%，未检出空肠弯曲菌和创伤弧菌。鲜冻水产品、冰激淋、生食水产品、熟肉制品、生畜肉和即食非发酵性豆制品致病菌检出率较高，分别是42.86%、33.33%、20.00%、19.04%和13.33%。结论达州市居民主要消费食品存在食源性致病菌污染，鲜冻水产品、冰激淋、生食水产品和熟肉制品分别主要受副溶血性弧菌、金黄色葡萄球菌和单增李斯特菌污染。 近年来，随着工农业的快速发展和食品贸易国际化，由微生物危害导致的食源性疾病不断增加，食源性疾病已经成为最突出的公共卫生问题之一，由此引发的食品安全问题也倍受世人关注。为科学评估微生物导致的食品安全风险，掌握达州市食源性致病菌污染状况，依照《2010年四川省食品安全风险监测实施方案》，于2010年夏秋季采集达州市区多家超市、农贸市场和专卖店的市售食品进行了食源性致病菌检测，现将结果分析报告如下。 1 材料与方法 1.1样品来源与种类本地产食品为主，由专业人员按照多级分层抽样原则采集市售生畜肉、生禽肉、熟肉制品、速冻熟制米面制品、即食非发酵性豆制品、鲜冻水产品、生食水产品、生食类蔬菜、婴幼儿配方米（谷、豆奶）粉、冰激淋、中式凉拌菜、沙拉、鲜榨果汁、皮蛋和生鸭蛋等15类食品，无菌采样、包装，4℃保存，8h内送达实验室。 1.2检测项目与方法不同食品分别检测沙门菌、单增李斯特菌、副溶血性弧菌、金葡菌、EHEC ○157：H7、阪崎肠杆菌、空肠弯曲菌和创伤弧菌等8种致病菌。按照《食品卫生微生物学检验方法》[1]和中国疾病预防控制中心营养与食品安全所下发的《2010年食源性致病菌监测工作手册》所述“微生物检验标准操作程序”进行增菌、分离和鉴定，阳性菌株及时送四川省疾病预防控制中心进一步确证。 1.3培养基和试剂培养基、API20E细菌生化鉴定试剂条和诊断血清分别由北京陆桥技术有限公司、法国生物梅里埃公司和宁波生物制品有限责任公司生产，效期内使用。 2 结果 2.1食源性致病菌检测结果15类256件食品共检出食源性致病菌29株，总检出率11.33%。检出率从高到低依次是副溶血性弧菌检出率25.00%、阪崎肠杆菌11.11%、单增李斯特菌7.55%、金葡菌6.06%、沙门菌1.63%，EHEC ○157：H7 1.28%，空肠弯曲菌和创伤弧菌未检出（见表1），4株沙门菌血清分型：鼠伤寒沙门菌3株、婴儿伤寒沙门菌1株。 2.2不同食品致病菌检测结果15类食品检出率从高到低依次是鲜冻水产品（42.86%）、冰激淋（3 3.33%）、生食水产品（20.00%）、熟肉制品（19.04%）、生畜肉和即食非发酵性豆制品（13.33%）、婴幼儿配方粉（11.11%）、速冻熟制米面制品和沙拉（8.33%）、皮蛋（6.06%），生禽肉、生食类蔬菜、中式凉拌菜、鲜榨果汁、生鸭蛋等未检出目标菌。29株病原菌分布在鲜冻水产品中9株副溶血弧菌，熟肉制品和生食水产品中各3株、生畜肉和即食非发酵性豆制品中各1株单增李斯特菌，皮蛋中2株、生畜肉和冰激淋中各1株沙门菌，冰激淋中3株、沙拉和即食非发酵性豆制品以及速冻熟制米面制品中各1株金黄色葡萄球菌，婴幼儿配方食品中1株阪崎肠杆菌，同一生羊肉中受到单增李斯特菌和EHEC ○157:H7双重污染（见
生物传感器的应用及发展趋势
生物传感器的应用及发展趋势 摘要: 生物传感器是一类特殊的化学传感器，是以生物体成分（如酶,抗原,抗体,激素等）或生物体本身(细胞,微生物,组织等)作为生物体敏感元件,对被测目标物具有高度选择性的检测器件。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域，推动医学发展，而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器种类；原理；应用；趋势 一.生物传感器基本结构和工作原理 生物传感器由分子识别部分（敏感元件）和转换部分（换能器）构成，以分子识别部 分去识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分 是生物传感器选择性测定的基础。生物传感器通过物理，化学型信号转换器捕捉目标物 与敏感元件之间的反应，并将反应的程度用离散或连续的电信号表达出来，从而得出 被测量。 生物体中能够选择性地分辨特定特质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识 别功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物，如抗体和抗原的结合、酶与基质的 结合。在设计生物传感器时，选择适合于测定对象的识别功能物质，是极为重要的前提； 要考虑到所产生的复合物的特性。根据分子识别功能物质制备的敏感元件所引起的化学变 化或物理变化，去选择换能器，是研制高质量生物传感器的另一重要环节。敏感元件中光、热、化学物质的生成或消耗会产生相应的变化量。根据这些变化量，可以选择适光的换能器。 二.生物传感器的分类及应用 1.酶生物传感器 酶传感器是生物传感器的一种，是利用生化反应所产生的或消耗的物质的量，通过电化学 装置转换成电信号，进而选择性地测定出某种成分的器件。酶生物传感器应用于检测血糖 含量，检测氨基酸含量，测定血脂，测定青霉素和浓度，测定尿素，测定血液中的酶含量 酶传感器中应用的新技术：纳米技术 固定化酶时引入纳米颗粒能够增加酶的催化活性，提高电极的响应电流值。首先，纳米颗 粒增强在载体表面上的固定作用；其次是定向作用，分子在定向之后，其功能会有所改善；第三，由于金、铂纳米颗粒具有良好的导电性和宏观隧道效应，可以作为固定化酶之间、 固定化酶与电极之间有效的电子媒介体，从而使得氧化还原中心与铂电极间通过金属颗粒 进行电子转移成为可能，酶与电极间可以近似看作是一种导线来联系的。这样就有效地提 高了传感器的电流响应灵敏度。孟宪伟等首次研究了二氧化硅和金或铂组成的复合纳米颗 粒对葡萄糖生物传感器电流响应的影响，其效果明显优于这=种纳米颗粒单独使用时对葡萄糖生物传感器的增强作用。其原因是纳米粒子具有吸附浓缩效应、吸附定向和量子尺寸颗 粒效应，复合纳米颗粒比单独一种纳米颗粒更易于形成连续势场，降低电子在电极和固定 化酶间的迁移阻力，提高电子迁移率，有效地加速了酶的再生过程，因此复合纳米颗粒可 以显著增强传感器的电流响应。 2.免疫传感器 免疫传感器应用于检测食品中的毒素和细菌，检测DNA 光纤，检测残留的农药，毒品和滥 用药物的检测。