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金黄色葡萄球菌肠毒素(SEs)的剖析及其在检测方法

金黄色葡萄球菌肠毒素(SEs)的剖析及其在检测方法

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来源:容冬丽
2024-09-29 16:25:47
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核心提示:本文重点综述了食品样品中金黄色葡萄球菌肠毒素(SEs)的检测方法,涵盖生物检测、基因检测、质谱检测及生物传感器技术,并重点讨论了生物传感器的最新进展与挑战,为食品安全检测提供了重要参考。

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是一种广泛存在于自然界中的食源性致病菌,其产生的肠毒素(SEs)是引起食物中毒的主要毒力因子。这些毒素能够渗透到食品供应链的各个阶段,包括制造、加工、分销和市场销售,对人类健康构成严重威胁。以下总结,重点突出了肠毒素的关键数据信息:

组成与大小:金黄色葡萄球菌肠毒素(SEs)是一类小分子蛋白质,通常由168至261个氨基酸组成,分子量范围在19至29 kDa之间,这一特性决定了其能够轻易穿透细胞膜并发挥生物活性。

结构相似性:SEs在其初级肽序列及复杂的三维空间构象上展现出高度的相似性,这种结构上的保守性对于理解其生物功能及开发广谱检测方法具有重要意义。

命名规则:根据国际葡萄球菌超抗原命名委员会的严格规定,SEs的命名需基于其在灵长类动物模型中通过口服途径诱导呕吐活性的能力,这一标准确保了命名的科学性和准确性。

致病性与稳定性

低剂量致病:SEs的毒性极为强大,即使在低至20-100 ng的剂量下,也能有效触发食源性疾病的爆发,这一特性凸显了其在食品安全领域的潜在威胁。

高稳定性:SEs不仅耐高温(即使在100°C处理6小时后仍保持活性),而且对多数蛋白酶(如胃蛋白酶和胰蛋白酶)具有显著的抗性,使其在复杂的消化环境中仍能保持毒性,增加了其致病风险。

主要类型与分布

经典SEs:包括SEA、SEB、SEC、SED、SEE等类型,它们占金黄色葡萄球菌食源性疾病爆发的约95%。其中,SEA最为普遍,占比高达80%,并在全球多个国家均有广泛报道。

非经典SEs:则包括SEG、SEH、SEI、SER、SES、SET等多种类型,虽然其流行率相对较低,但同样不容忽视。

疾病阈值

SEA致病阈值:尤为值得关注的是SEA,其致病阈值极低,低于0.5 ng/mL的浓度即可引发疾病,这进一步强调了对其进行精准检测的重要性。

检测标准与食品安全

欧盟标准:欧盟对食品安全有着严格的监管体系,要求25克食品样品中不得检出凝固酶阳性葡萄球菌,并针对特定食品类别设定了更为具体的SEs检测标准。

美国FDA标准:在美国,当食品中金黄色葡萄球菌含量达到或超过100,000 CFU/mL(g)时,需进一步检测SEs以确保食品安全。

中国标准(GB 29921-2021):中国同样对金黄色葡萄球菌及其肠毒素实施了严格的监管,规定在不同食品中的最大允许量,并特别强调了巴氏杀菌奶等产品的零容忍政策。

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图1.SEs检测的类型分析

随着食品安全意识的提高,对SEs的快速、高效、灵敏检测成为亟待解决的重要问题。目前SEs检测方法主要有以下几种:

传统生物检测:如动物呕吐试验和T细胞增殖试验,虽然历史悠久,但存在特异性不足、耗时较长等缺陷。

基因检测:如PCR和基因芯片技术,具有高通量的优势,但无法直接证明毒素的存在,需结合其他方法进行验证。

质谱检测:LC-MS/MS等技术灵敏可靠,但成本高昂且操作复杂,限制了其广泛应用。

生物传感器技术:作为新兴的检测手段,生物传感器凭借其高灵敏度、特异性、快速响应及潜在的低成本和便携性,成为当前研究的热点。生物传感器根据识别元件(如抗体、适配体、分子印迹聚合物、T细胞受体)和换能器(如光学、电化学、压电)的不同进行分类,并详细比较了各类生物传感器的优缺点及适用场景。生物传感器因其高灵敏度、特异性及快速响应等优势脱颖而出,特别是基于光学、电化学和压电原理的传感器,结合抗体、适配体等识别元件,展现出巨大潜力。其中,光学传感器中的比色传感器占比最高(88%),而荧光、表面增强拉曼散射(SERS)和表面等离子共振(SPR)传感器也各有特色。尽管SERS和SPR可实现无标记检测,但其检测限和精度尚需提升。

当前,商业化试剂盒多基于ELISA或荧光法,操作简便但存在劳动强度高、耗时长等问题。现场快速检测成为趋势,需改进样品预处理及开发新型检测方法。免疫磁分离在样品预处理中表现突出,但处理条件变化可能影响检测结果。自动化、便携化检测设备是现场检测的关键,比色传感器结合智能手机读取成为研究热点。

此外,当前研究多集中于牛奶样品,未来应加强对其他食品如预制菜肴的研究。尽管现场检测仍处于初级阶段,但开发集成样品预处理与生物传感器的自动化经济控制设备,实现“样品到结果”的检测流程,将是未来发展方向,具有广阔的应用前景和商业价值。

参考文献: A comprehensive review on the detection of Staphylococcus aureus enterotoxins in food samples.Doi: https://doi.org/10.1111/1541-4337.13264.

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