电化学发光生物传感器：检测水产品中副溶血性弧菌的新突破

研究背景

随着人口的增长和食品污染问题的日益严重，食品安全和质量检测成为了全球关注的焦点。在众多食源性病原体中，副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus，简称VP）是水产品中最常见的致病菌之一。食用受VP污染的海鲜可能导致食物中毒，引发胃肠炎、呕吐、发热、腹泻等症状，严重时甚至可能危及生命。传统的VP检测方法，如培养法、大规模仪器检测、PCR和ELISA等，虽然具有较高的准确性和稳定性，但往往受限于仪器设备、样品处理和检测时间等因素，难以满足快速、灵敏检测的需求。

研究方法及优势

山东理工大学农业工程与食品科学学院的研究团队在《Electrochimica Acta》上发表了一篇题为“基于AuNPs@PEI/MWCNTs和的电化学发光生物传感器用于检测副溶血性弧菌”的研究论文，提出了一种新型的电化学发光（ECL）生物传感器，为VP的检测提供了一种快速、灵敏的新方法。

图1. 生物传感器组装过程示意图

该ECL生物传感器的主要优势在于：

高灵敏度：通过AuNPs@PEI/MWCNTs的基底材料和的发光材料，显著提高了生物传感器的导电性和发光效率，从而实现了对VP的高灵敏度检测。

快速检测：与传统的检测方法相比，ECL生物传感器能够在较短的时间内完成检测，大大提高了检测效率。

特异性高：-DNA2探针能够特异性识别VP，减少了其他干扰因素的影响，提高了检测的准确性。

操作简便：该生物传感器的制备和检测过程相对简单，无需复杂的样品处理和仪器设备，适合现场快速检测。

研究意义

保障食品安全：该ECL生物传感器能够快速、准确地检测水产品中的VP，有助于及时发现和控制食品安全风险，保障消费者的健康。

推动检测技术发展：该研究为电化学发光生物传感器在食源性病原体检测中的应用提供了新的思路和方法，推动了相关检测技术的发展。

环境友好：未来的研究将致力于选择无毒、绿色的共反应试剂和发光材料，进一步确保实验的安全性并减少对环境的污染。

检测结果

实验结果表明，该ECL生物传感器在7.04 - 1 × 10⁷ CFU mL^-1的浓度范围内对VP的检测表现出良好的线性关系，检测限为2.11 CFU mL^-1。在实际样品分析中，贝类样品中添加不同浓度的VP，ECL生物传感器能够准确检测出VP的存在，回收率为93% - 117%，相对标准偏差（RSD）为0.57% - 1.4%，显示出良好的特异性、稳定性和重现性。

图2 (A)不同VP浓度下ECL的强度-时间曲线(a)-(h) 0 −10 ⁷ CFU mL ⁻¹；(B) VP浓度与ECL强度的线性关系图。

表1 扇贝样品中VP的检测

应用前景

该ECL生物传感器不仅在实验室研究中表现出色，还具有广泛的实际应用前景：

水产品检测：可用于海鲜市场、加工厂和餐饮业的现场快速检测，确保水产品的安全。

公共卫生监测：在食品安全监管和公共卫生监测中，该生物传感器能够快速检测环境中的VP，及时发现潜在的污染源。

科研工具：为研究人员提供了一种新的工具，用于研究VP的生态学和流行病学，推动相关领域的科学研究。

综上所述，张玉浩团队成功开发了一种用于检测水产品中VP的ECL生物传感器。该生物传感器以AuNPs@PEI/MWCNTs为基底，-DNA2捕获探针用于特异性识别VP并诱导ECL信号变化。经过实验条件的优化，该生物传感器在7.04 - 1 × 10⁷ CFU mL⁻¹范围内响应良好，VP的检测限低至2.11 CFU mL⁻¹。与其他检测方法相比，该生物传感器具有更低的检测限和更宽的检测范围，同时在特异性、稳定性和重现性方面表现出色，为食源性病原体的检测开辟了新途径。未来的工作将致力于更新发光材料，选择无毒、绿色的共反应试剂和发光材料，以进一步确保实验的安全性并减少对环境的污染。

参考文献：

Zhang Y, Yan L, Tian L, et al. Electrochemiluminescent biosensor based on AuNPs@ PEI/MWCNTs and for the detection of Vibrio parahaemolyticus[J]. Electrochimica Acta, 2024, 480: 143932.