食源性細(xì)菌性疾病近年顯著增加，生食品易受微生物污染并引發(fā)多種嚴(yán)重疾?。ㄈ绯鲅越Y(jié)腸炎、傷寒等），世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示每年 2300 萬人患病、5000 人死亡，且?guī)碇委煶杀旧仙?、生產(chǎn)力下降等問題。傳統(tǒng)細(xì)菌培養(yǎng)和 PCR 檢測存在操作復(fù)雜、耗時長的局限，而比色技術(shù)因廉價便攜成為新方向，納米酶的引入則解決了天然酶熱穩(wěn)定性差的難題。

近日，沙特國王大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)系研究團(tuán)隊在《npj Science of Food》發(fā)表一項研究，提出結(jié)合點擊化學(xué)與納米酶技術(shù)的新型大腸桿菌檢測方法，為生鮮牛肉中食源性病原體檢測提供高效便捷方案。

該方法利用大腸桿菌在銅離子環(huán)境中的代謝特性，通過其將 Cu2?還原為 Cu?，觸發(fā)炔基修飾的 Fe?O?@Au 納米顆粒（尺寸 110 nm，海膽狀結(jié)構(gòu)）與疊氮基功能化的 Au 量子點（尺寸約 5 nm，球形）之間的點擊化學(xué)反應(yīng)，形成 “磁等離子體 - 量子點” 復(fù)合結(jié)構(gòu)。這一過程通過磁性分離提高檢測靈敏度，同時借助納米酶協(xié)同效應(yīng)放大比色信號。

圖 1：TEM 顯示 Fe?O?納米顆粒球形，F(xiàn)e?O?@Au 呈海膽狀；SQUID 顯示 Fe?O?@Au 磁強(qiáng)度降低；紫外光譜顯示 Fe?O?@Au 吸收峰 526 nm。

圖 2：HR-TEM 顯示 Au 量子點球形；光譜確認(rèn)其吸光度 470 nm、發(fā)射峰 520 nm；大腸桿菌存在下納米酶活性增強(qiáng)。

在檢測性能方面，該方法在 PBS 緩沖液中的檢測限（LOD）可達(dá) 5 CFU/mL，在加標(biāo)生鮮肉樣本中為 25 CFU/mL，優(yōu)于傳統(tǒng)培養(yǎng)法和 PCR 技術(shù)的操作復(fù)雜度與時間成本。選擇性實驗顯示，與其他細(xì)菌（如單核細(xì)胞增生李斯特菌、沙門氏菌等）相比，該方法對大腸桿菌顯示出顯著信號特異性，抗干擾能力強(qiáng)。在加標(biāo)牛肉樣本中，回收率達(dá) 99.70%-100.62%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于 3.3%，驗證了其在復(fù)雜食品基質(zhì)中的可靠性。

圖 3：紫外光譜顯示大腸桿菌濃度與吸光度線性相關(guān)，校準(zhǔn)曲線算得 PBS 中檢測限 5 CFU/mL。 

圖 4：加標(biāo)牛肉中檢測限 25 CFU/mL；選擇性實驗顯示對大腸桿菌響應(yīng)顯著高于其他細(xì)菌。

研究涉及的納米材料特性鮮明：Fe?O?@Au 納米顆粒兼具磁性分離（通過 SQUID 驗證磁性能）和等離子體特性（吸光度峰值 526 nm），海膽狀結(jié)構(gòu)增加抗體負(fù)載量；Au 量子點尺寸?。?-5 nm），納米酶活性顯著高于傳統(tǒng) Au 納米顆粒，發(fā)射峰值 520 nm，與 Fe?O?@Au 形成協(xié)同催化效應(yīng)。實驗優(yōu)化了反應(yīng)條件，確定最佳反應(yīng)條件為 pH 7.4、反應(yīng)時間 20 分鐘、Cu2?濃度 100 nM，結(jié)合 TMBZ/H?O?體系實現(xiàn)比色信號放大。

圖 5：Fe?O?@Au 捕獲效率超 80%，釋放效率超 90%；SEM 顯示大腸桿菌膜結(jié)構(gòu)完整。

傳統(tǒng)微生物檢測方法存在操作繁瑣、耗時久等局限，而基于納米酶的比色技術(shù)因成本低、便攜性強(qiáng)成為研究熱點。本研究首次將點擊化學(xué)與磁性分離、量子點納米酶結(jié)合，實現(xiàn) “檢測 - 分離” 一體化，無需復(fù)雜儀器即可通過肉眼觀察顏色變化（藍(lán)色產(chǎn)物）初步判斷結(jié)果，有望開發(fā)為便攜式檢測設(shè)備，適用于食品加工現(xiàn)場、農(nóng)貿(mào)市場等場景的快速篩查。

參考文獻(xiàn)：Alzahrani A. A novel strategy for Escherichia coli detection in raw beef in combination with click chemistry[J]. npj Science of Food, 2025, 9(1): 59.

來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~徐禮龍。