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(shí)刻威脅著公眾健康。大腸桿菌（Escherichia coli，簡(jiǎn)稱E. coli），這個(gè)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(cè)大腸桿菌對(duì)于保障食品安全至關(guān)重要。
傳統(tǒng)檢測(cè)方法的局限
傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，如菌落計(jì)數(shù)、聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）和酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA），雖然準(zhǔn)確，但存在耗時(shí)長(zhǎng)、需要專業(yè)設(shè)備和高技能操作人員等缺點(diǎn)，難以滿足快速檢測(cè)的需求。比色分析法因其快速、簡(jiǎn)便、無需復(fù)雜儀器等優(yōu)勢(shì)，成為科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。
表1 不同方法測(cè)定大腸桿菌的分析性能比較
科研突破：新型比色法檢測(cè)大腸桿菌
近日，一項(xiàng)創(chuàng)新性的研究成果為食品安全檢測(cè)帶來了新的希望。科研團(tuán)隊(duì)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(duì)苯醌（p-benzoquinone，簡(jiǎn)稱BQ）作為脂溶性氧化還原介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腸桿菌的快速、靈敏檢測(cè)。
圖1 基于Au@Ag NP形成的大腸桿菌比色法檢測(cè)示意圖。
大腸桿菌在檢測(cè)體系中將BQ還原為羥基醌（hydroquinone，簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與優(yōu)勢(shì)
實(shí)驗(yàn)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(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，檢測(cè)限低至3 CFU/mL。這一檢測(cè)范圍和靈敏度，使其在實(shí)際應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。此外，該方法對(duì)金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，簡(jiǎn)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(cè)實(shí)驗(yàn)中，該方法的準(zhǔn)確性和可靠性得到了充分驗(yàn)證，回收率高達(dá)110.3%至110.8%，相對(duì)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(cè)中的應(yīng)用結(jié)果
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(shí)，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(duì)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(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差。
研究意義與應(yīng)用前景
這項(xiàng)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(cè)領(lǐng)域帶來了一場(chǎng)革命。它不僅操作簡(jiǎn)便、成本低廉，更以快速的檢測(cè)速度，為食品檢測(cè)人員提供了一雙“火眼金睛”，能夠在第一時(shí)間揪出潛藏在食品中的大腸桿菌。在實(shí)際食品樣品檢測(cè)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(duì)全球消費(fèi)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(jiān)固，消費(fèi)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。
