一种应用于水产品中13种食源性致病菌监测的可视化比色芯片

食品安全和卫生是全球公共卫生关注的重点，严重威胁人类健康。水产品因其内含物复杂，已成为病原传播的重要媒介。受污染的水产品通常含有多种病原微生物，加剧了食源性疾病的严重性，并给检测工作带来了挑战。因此，迫切需要开发出高效、准确、灵敏的检测方法，以减少食物中毒事件的发生。多重聚合酶链反应（mPCR），可以同时检测多个靶点；已被广泛用于高通量分析，如同时检测多达6或8种不同的食源性病原体，并获得良好的检测限度。然而，由于引物二聚体的干扰、扩增效率差以及无法通过凝胶电泳分离扩增产物，mPCR在评价结果方面仍存在局限性。进一步，PCR结果还可进行比色可视化显示，通过与比色芯片结合使用，将琼脂糖凝胶上不需要的分离转化为核酸杂交信号；与仅使用mpcr的方法相比，此方法可靠性更高。不过，比色芯片中常涉及到荧光和放射性标记的探针，而这又对观测设备或者危险辐射提出了需求。近年来，基于酶和底物的显色技术得到了广泛关注。基于此，Cao等人开发了一种基于非对称多重聚合酶链反应（MAPCR）和核酸杂交的可视比色芯片技术，通过MAPCR生成大量生物素化的单链DNA，此DNA可与比色芯片上的探针杂交，杂交产物通过生物素与链霉亲和素偶联的碱性磷酸酶连接后，与硝基蓝四唑（NBT）/5-溴-4-氯-3-惰基磷酸盐（BCIP）反应，形成明显的蓝色配合物，继而实现13种食源性致病菌的可视化显色检测（图1）。所研究的13种食源性致病菌分别为：小肠结肠炎耶尔森氏菌、恶臭假单胞菌、拟态弧菌、溶藻弧菌、肠炎沙门氏菌、霍乱弧菌、福氏志贺氏菌、阪崎克罗诺杆菌、大肠杆菌O157:H7、化脓性链球菌、副溶血性弧菌、创伤弧菌、单增李斯特氏菌。

研究使用硝基纤维素膜作为基底去制作微阵列，制备好的阵列针对小肠结肠炎耶尔森氏菌、拟态弧菌、肠炎沙门氏菌、霍乱弧菌、化脓性链球菌、单增李斯特氏菌的最低检测限为100 pg/μL，针对恶臭假单胞菌、溶藻弧菌、福氏志贺氏菌、阪崎克罗诺杆菌、大肠杆菌O157:H7、副溶血性弧菌和创伤弧菌的最低检测限为10 pg/μL。另外，芯片的特异性、交叉反应性及储存稳定性都得到了验证。为证明芯片的实际应用能力，作者制备了5例人工污染样本，灵敏度都可达到10⁴ CFU/25 g。

总的来说，研究成功开发了一种高效、直观的检测方法，能够同时准确识别多种病原体，适用于食品安全检测。该方法具有高通量、低成本和实用性，能够实现食源性致病菌的常规大规模监测。

图1 比色芯片的工作原理

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2023.110100