炭疽芽孢杆菌与蜡样芽孢杆菌的快速鉴别：傅里叶变换红外光谱

傅立叶变换红外光谱（fourier transform infrared spectroscopy, FTIRS）作为一种微生物学领域的诊断技术，可用于表征与其脂质，蛋白质和多糖成分的特定组成有关的细菌菌株。

蜡样芽孢杆菌这一群体包括几个物种，但尽管非常相似和相关，只有一些对人类和动物健康有重要影响。炭疽芽孢杆菌与蜡样芽孢杆菌即为该群体内的两个密切相关的物种，前者可产生三种重要的毒力因子：保护性抗原（PA）、致死因子（LF）和水肿因子（EF），导致炭疽病；后者可产生多种产毒素与呕吐毒素，引起食物中毒，严重时可导致死亡。而两者难以用传统的微生物学方法区分，利用傅立叶变换红外光谱作为鉴别与诊断工具代表了动物卫生领域的一项创新技术。

傅里叶变换红外光谱

从20世纪80年代开始，FTIR已被用于研究和表征各种类型的微生物（细菌，酵母，真菌，微藻，病毒）。通过这种方法，可以根据微生物的脂质、蛋白质和多糖组分的具体组成来表征微生物，因此每个细菌菌株，都有可能获得一个独特的吸收光谱，该光谱代表了基于细胞的生物分子成分获得的指纹。

炭疽与蜡样芽孢杆菌的鉴别

在对应多糖的吸收波数和指纹图谱，即红外1300~700 cm^-1内对炭疽和蜡样的鉴别效果最好。用PCA/LDA进行的探索性数据分析显示，炭疽芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌形成了两个分离良好的簇（图1）。LDA模型在炭疽芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌之间显示出非常好的分离。测试光谱（用十字表示）正确地聚在它们所属的组中（图2）。

图1 LDA 3D散点图显示炭疽芽孢杆菌分离株（灰色）和蜡样芽孢杆菌分离株（红色）。每个球体代表一个光谱。使用30个主成分进行LDA，对应94.1%的方差，并将分离物作为群体标识符。

图 2 使用物种作为组标识符的LDA模型。灰色符号代表炭疽芽孢杆菌的光谱，红色符号代表蜡样芽孢杆菌的光谱。填充的符号表示训练分离物的谱（数据集的50%）。十字表示测试光谱，不用于建立模型。

讨论与展望

该研究首次评估了IRBT对炭疽芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌的分型能力，旨在为这种新的诊断工具的有用性提供相关反馈。从该研究的初步结果来看，IRBT显示了成功区分炭疽芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌的能力。

建立针对鉴定传统致病菌与重建爆发的疫情的灵敏、快速、高效的方法对减少传统方法所需的分析时间和成本十分重要。FTIRS是一种简单、快速、经济的方法，能够对属于同一物种的不同微生物进行分类，并且实时开展疫情调查。