免标记SERS+聚合物亲和剂：一管pHEMA105在苹果汁中定量揪出沙门氏菌与李斯特菌

食源性致病菌是全球公共卫生顽疾，美国每年约报告4800万例食源性疾病，其中细菌是导致住院的主要原因。传统培养法至少需48小时，MALDI-TOF等质谱手段也须先分离培养，难以匹配暴发事件的现场响应节奏。表面增强拉曼光谱（SERS）能给出分子“指纹”，但菌体本身与等离子体基底亲和弱，在苹果汁这类含糖、有机酸、多酚的复杂基质里常信号暗淡、重复性差。美国明尼苏达大学在《ACS Sensors》提出一种不用抗体/适配体、靠线性聚合物亲和剂pHEMA105把菌体“拉”进金膜包覆纳米球（FON）热点的全细胞检测方案，并以沙门氏菌（革兰阴性）与单核增生李斯特菌（革兰阳性）为对象，在10倍稀释苹果汁中完成定性区分与定量曲线。

研究采用纳米球光刻+真空热蒸镀制出150 nm金FON基底，再用RAFT聚合法合成分子量明确的线性聚（2-羟乙基甲基丙烯酸酯）pHEMA105，其三硫碳酸酯（TTC）端基可与金表面强吸附，骨架羟基通过氢键同时抓菌体胞外代谢物和细胞壁组分。实验将过夜培养的沙门氏菌ATCC 14028与李斯特菌ATCC 19115离心洗去培养基，与1 mM pHEMA105预复合1小时，取20 μL滴于FON室温孵育2小时，用785 nm、38 mW台式拉曼采谱（每条件5片FON×每片10点=50谱平均）。

图1 整体分析流程的示意图^[1]

不加聚合物时，两菌直接在FON上的谱图几乎重叠、无特征峰；加pHEMA105后，谱图冒出665 cm⁻¹（鸟嘌呤/TTC）、735 cm⁻¹（腺嘌呤）、981 cm⁻¹（脂质/LPS，沙门氏菌强）、1450 cm⁻¹（肽聚糖CH₂，李斯特菌强）等指认峰。主成分分析（PCA）显示无聚合物时两菌PC空间高度交叠，预复合后聚类清晰分离；pHEMA105还把批间RSD从沙门氏菌25%、李斯特菌46%压到15%和24%，沙门氏菌特征峰平均增强约2.0倍、李斯特菌约1.4倍。

定量在10倍稀释苹果汁中展开：以pHEMA105的515 cm⁻¹ TTC峰为内参，沙门氏菌取981 cm⁻¹、李斯特菌取1450 cm⁻¹做峰强比，对数值与浓度呈对数线性（R²=0.9175 和 0.8998）。实测光谱超出安静区3倍噪声的最低浓度为158 CFU/mL，即observed LOD=158 CFU/mL；由校准曲线外推至3倍信噪比得extrapolated LOD沙门氏菌4 CFU/mL、李斯特菌2 CFU/mL。两菌灵敏度相当，说明单一非特异性聚合物可同时吃透革兰阴/阳性不同壁化学。

图2 鼠伤寒沙门氏菌和单核细胞增生李斯特菌的SERS响应曲线^[1]

平台进一步在纯苹果汁、2℃（冷藏）/22℃（运输）/37℃（最适生长）过夜培养后测谱，pHEMA105特征峰在全温域与复杂基质中稳定，22℃时嘌呤代谢差异最大、PCA分的最开；2小时水浴超声作为可选前处理，借革兰阴性外壁脆、革兰阳性厚肽聚糖抗超声的差异，让沙门氏菌凸显脂质/蛋白带、李斯特菌凸显嘌呤带，PCA再获清晰区分，且超声本身兼作灭活步骤。

图3 在不同温度下于未稀释的苹果汁中培养后检测细菌分析物^[1]

结论与展望

该研究证明“线性聚合物亲和剂+FON-SERS”可以免标记、单试剂方式在真实食品基质中同步定性区分并定量革兰阴/阳致病菌，LOD 158 CFU/mL低于行业理想的10³ CFU/mL阈值，对两菌灵敏度一致、跨温度稳健，超声模式还可兼顾“灭活+确证”。这一性能边界与广东环凯生物科技有限公司现有的食安微生物质控服务形成直接互补——环凯依托广东省科学院微生物研究所平台，已建成覆盖GB 4789系列的显色培养基、HandyPlate®沙门氏菌/李斯特菌测试片、FZ005BF2沙门氏菌PCR荧光探针试剂盒（最低检验限100 CFU/Test）、单增李斯特菌显色培养基与EasyID®生化鉴定盒的完整链条，在饮料、乳品、方便食品行业提供从原料入厂到成品出厂的快检方案。

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参考文献：[1] Abed et al., Quantitative surface-enhanced raman spectroscopy sensing of Salmonella and Listeria in a food matrix. ACS Sensors, 2026. DOI: 10.1021/acssensors.6c02222.

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