在食品安全領域，病原菌污染一直是全球性的重大公共健康威脅。其中，大腸桿菌O157:H7因其極強的致病性而備受關注。這種病菌常通過污染的食物和水進入人體，引發(fā)嚴重的疾病，如腹痛、腹瀉、出血性腸炎，甚至可能導致死亡。因此，開發(fā)一種快速、便攜且易于操作的病原菌檢測技術，對于食品安全監(jiān)管和疾病預防至關重要。
突破傳統(tǒng)檢測瓶頸
傳統(tǒng)的病原菌檢測方法，如平板計數、聚合酶鏈式反應（PCR）和酶聯免疫吸附測定（ELISA），雖然具有較高的準確性和靈敏度，但它們通常需要復雜的操作流程、專業(yè)的技術人員和昂貴的設備。這些限制使得它們難以滿足現場快速檢測的需求。近年來，隨著納米技術和智能手機技術的發(fā)展，研究人員開始探索將這些技術與生物傳感器相結合，以簡化檢測流程并提高檢測效率。
智能化檢測平臺的誕生
2024年，一項突破性的研究成果發(fā)表在《Microchimica Acta》雜志上，介紹了一種集成磁性分離和酶聯比色傳感功能的智能化檢測平臺。該平臺利用智能手機成像技術，實現了對食品中大腸桿菌O157:H7的快速、高靈敏度檢測。
技術原理與優(yōu)勢
該檢測平臺的工作原理是利用修飾有捕獲抗體的磁性納米顆粒（cMNPs）和修飾有檢測抗體及辣根過氧化物酶（HRP）的金納米顆粒（dHAuNPs）來實現對大腸桿菌O157:H7的特異性識別和信號放大。當樣品中存在目標病菌時，磁性納米顆粒會特異性地捕獲病菌，隨后金納米顆粒與病菌結合，形成“三明治”結構。在HRP的催化下，顯色底物發(fā)生反應，產生顏色變化，通過智能手機拍攝并分析圖像，即可實現對病菌的定量檢測。
圖1 基于智能手機輔助比色傳感平臺的大腸桿菌O157:H7檢測流程示意圖。
這一技術的優(yōu)勢在于其極高的靈敏度（檢測限低至1.63 CFU/mL）、快速的檢測時間（僅需3小時）以及良好的抗干擾能力。此外，該平臺還具備便攜性、操作簡便和成本低廉的特點，使其非常適合在食品加工現場、農貿市場等環(huán)境中使用。
實驗驗證與應用前景
研究人員通過一系列實驗驗證了該檢測平臺的性能。實驗結果表明，該平臺對大腸桿菌O157:H7具有極高的選擇性，即使在復雜的食品樣本中，也能準確檢測到目標病菌，且與其他非目標病菌的交叉反應極低。
圖2 基于智能手機的生物傳感器檢測大腸桿菌O157:H7時，x值與大腸桿菌O157:H7濃度的校準曲線，角落處附上了相應照片。B.使用商用酶標儀檢測大腸桿菌O157:H7時，吸光度與濃度的校準曲線。C.作者所提出的生物傳感器檢測結果與商用酶標儀檢測結果之間的相關性。D.cMNPs對 8種菌株的捕獲效率。E.在檢測濃度為108 CFU/mL的不同細菌時的選擇性驗證。F.該生物傳感器在檢測8種混合細菌（108 CFU/mL）時的抗干擾驗證。
此外，該平臺在實際食品樣本中的檢測結果與傳統(tǒng)的平板計數法高度一致，進一步證明了其可靠性和實用性。
表1 采用所構建的比色生物傳感器與傳統(tǒng)平板計數法檢測受污染豬肉中大腸桿菌O157:H7的結果對比（n=3）
隨著技術的不斷優(yōu)化和推廣，這種基于智能手機的病原菌檢測平臺有望在食品安全檢測領域發(fā)揮重要作用。它不僅可以快速篩查食品中的病原菌，還可以用于環(huán)境監(jiān)測、疾病診斷等多個領域。通過改變識別分子，該平臺還可以擴展到其他食源性病原體和疾病相關生物標志物的檢測。
結語：智能化檢測技術的出現，為食品安全監(jiān)管帶來了新的希望。這種基于智能手機的病原菌檢測平臺不僅提高了檢測效率，還降低了檢測成本，使現場快速檢測成為可能。未來，隨著技術的進一步發(fā)展，我們有理由相信，食品安全檢測將變得更加高效、便捷和智能化，從而更好地保障公眾健康。
參考文獻：Wang C, Deng R, Li H, et al. An integrated magnetic separation enzyme-linked colorimetric sensing platform for field detection of Escherichia coli O157: H7 in food[J]. Microchimica Acta, 2024, 191(8): 454.
來源：微生物安全與健康網，作者~蔡偉程。
