生物技術在水質大腸桿菌檢測中的應用

摘要：飲用水安全是當今社會重點關注的問題，特別是航空用水及機場飲用水涉及航空安全，所以機場飲用水檢測具有十分重要的作用。大腸桿菌作為當前水質衛生學當中的重要指標，在進行水質檢測的過程當中有著十分重要的作用。文章從生物技術著手，分析了生物技術在水質大腸桿菌檢測中的實際應用。

關鍵詞：生物技術；水質大腸桿菌檢測；飲用水安全；機場飲用水；水質衛生學 文獻標識碼：A

中圖分類號：X832 文章編號：1009-2374（2016）27-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.042

大腸桿菌作為當前水質檢測中的一項重要指標，對于人們的飲用水安全有著十分重要的影響，世界各國都把大腸菌群數當成環境衛生學的指標之一，并對其做出了十分嚴格的限制。特別是機場飲用水作為航站樓及各航空公司的水源保障，部分水源會作為飛機上生產生活用水，對大腸桿菌要求更為嚴格，按照規定在機場飲用水當中不能夠檢測出大腸桿菌。這就對水質大腸桿菌的檢測技術包括檢測準度、檢測精度、檢測時效性提出了較高的要求。而傳統的水質大腸桿菌檢測方法存在三點不足：一是培養基原料要求較高，保存不宜將出現污染影響結果統計；二是操作、培養過程復雜，增加了人為誤差因素；三是等待時間長，時效性較差，特別是機場作為快速運行行業，對大腸桿菌檢測的時效性提出了更為嚴格的要求?？上驳氖牵S著科技的發展，一系列新型檢測技術的出現使得水質大腸桿菌的檢測逐漸變得簡單、高效起來，其中生物技術作為一個突出的代表，在近幾年的水質大腸桿菌檢測中得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果。

1 分子生物學技術大腸桿菌的檢測

1.1 DNA探針技術

DNA探針技術主要指的是，利用特異性的DNA探針對水質大腸桿菌當中的核糖體，即RNA進行相應的檢測。就目前而言，DNA探針技術主要被應用到了臨床醫學以及食品中大腸桿菌的檢測中，在實際的應用過程當中，用于對大腸桿菌進行檢測的核酸探針有著很多種類型，其中利用的靶基因大多是能夠產生毒素的基因，例如VT、eaeA等，在檢測的過程中絕大多數時候使用的是生物素以及熒光素等非放射性的物質對大腸桿菌進行標記，而熒光探針以及寡核苷酸探針已經逐漸被應用到了水質大腸桿菌的檢測過程當中，并取得了十分突出的成效，這一類生物探針技術在應用中由于具備檢測精度較高，再加上檢測時間較短的優勢，能夠更為快速地對水質環境當中的大腸桿菌進行檢測，而且在實際檢測中DNA探針都會和PCR技術實現有機結合，促進大腸桿菌檢測效率的提升。

1.2 聚合酶鏈反應技術

所謂的聚合酶鏈反應技術，也就是PCR技術，這是在1983年由Millus和Cetus共同發明的一種DNA快速擴散技術，PCR技術在實際應用中能夠對水質環境中致病性的大腸桿菌檢測起到良好的效果。就現階段而言，PCR技術在實際的應用中可以分為多種技術類型，例如實時定量PCR、多重PCR以及ELISA-PCR等，但是就針對水質大腸桿菌檢測而言，較為常用的是實時定量PCR以及多種PCR等這兩種技術，到目前為止，PCR檢測技術在實際的應用過程當中，主要是針對水質環境當中致病性大腸桿菌的致病基因進行檢查的，一部分國外專家學者利用PCR檢測技術對大腸桿菌進行檢測的過程中，利用了99種不同環境中的水質，并得到了和標準檢測方法完全吻合的結果，使得PCR技術得到了世人的認可。

1.3 基因芯片技術

基因芯片又被稱為DNA芯片，基因芯片技術是一種能夠大范圍高效率獲取相關生物信息的方式，在實際的應用過程當中，基因芯片技術主要應用到了水質大腸桿菌的檢測過程當中，這一技術能夠檢測到15種大腸桿菌的毒力因子。而且隨著基因芯片技術的快速發展，能夠為水質大腸桿菌的檢測提供更為準確的結果，并且在實際的應用時，能夠有效地縮短水質大腸桿菌檢測的工作時間，提升檢測工作的效率。

2 免疫分析法的大腸桿菌檢測

免疫分析法主要是通過合理地利用抗原以及抗體之間所存在的特異性反應，對反應物之上的示蹤物進行檢測，從而實現對抗原或者抗體的定性檢測，在應用到水質大腸桿菌檢測工作當中時，免疫分析法主要可以

分為：

2.1 酶免疫分析技術

就現階段的應用而言，酶免疫分析技術在水質大腸桿菌的檢測過程當中有著十分廣闊的應用，其中最為常用的一種檢測方式是酶聯免疫吸附分析法，這種方法在實際操作過程當中具有操作簡便、特異性較強、迅速靈敏的特點，在水質大腸桿菌檢測中應用較為廣泛。

2.2 化學發光免疫分析技術

化學發光免疫分析技術主要指的是，在實際的應用過程當中把化學發光物當作反應物中的標記物，利用高靈敏度的化學發光測定技術以及高特異性的免疫反應技術相結合，對水質大腸桿菌進行綜合性的檢測。在實際的應用過程當中，一部分研究人員能夠在9h內對水樣環境當中大腸桿菌菌群進行檢測，使得水質大腸桿菌檢測技術得到了明顯提升，促進了水質的安全性提高。

2.3 免疫磁珠技術

免疫磁珠技術是一種利用磁珠當作抗體的承載體，并利用抗體抗原能夠在磁力作用下實現力學移動的特征，從而起到特異性抗原實現分離的目標。利用這一檢測技術，并與熒光免疫法相互結合能夠對水質環境當中的致病性大腸桿菌進行快速的檢測。此外，這一技術與電化學發光技術相比較而言不具備較高的靈敏性，但是在實際的應用過程當中，操作更加方便。

3 免疫傳感器大腸桿菌檢測

在當前水質大腸桿菌的生物檢測過程當中，免疫傳感器作為一種能夠將抗原或者抗體當作生物分子識別元件而進行水質檢測的一種技術，在實際的應用中有著較多的類型，如壓電晶體免疫傳感器、表面聲波免疫傳感器以及電流免疫傳感器等。

3.1 壓電晶體免疫傳感器

在具體的應用過程當中，壓電晶體免疫傳感器主要是采用壓電晶體在震蕩之時所發出的頻率對晶體表層質量負載的高度敏感性以及免疫反應的高度特異性相互結合而逐漸興起的新型生物傳感器技術。在實際的應用中具有檢測速度較快且花費成本較為低廉的優勢。一部分國外研究人員在對水質大腸桿菌進行檢測之時，采用壓電晶體免疫傳感器，能夠有效地尋找到大腸桿菌的抗原，并研究出相應的克隆抗體。例如，在利用壓電晶體免疫傳感器進行大腸桿菌的檢測之時，在細胞濃度處于106～109CFU/mL的范圍內之時，免疫傳感器能夠對大腸桿菌的菌群數量進行較為準確的檢測，最終的檢測結果與常規性的計數檢測方法所得到的結果大致相當，但是這種檢測方法在實際的應用過程當中更為簡捷，能夠在短時間內得到檢測的結果。

3.2 表面聲波免疫傳感器

在實際的應用之時，表面聲波免疫傳感器和壓電晶體免疫傳感器有著相似之處，都是需要通過在晶體表面發生免疫反應而使得晶體表面的負重得到改變，從而再利用改變超聲波頻率的方式對待測樣品當中的抗原進行檢測。這一項技術在對水質大腸桿菌檢測中，檢測限能夠達到106CFU/mL，檢測時間僅僅3h，能夠檢測到400～105CFU/mL的大腸桿菌，有效地提升了大腸桿菌的檢測效率。

3.3 電流免疫傳感器

就目前而言，在免疫傳感器使用的過程當中，電流免疫傳感器是使用較為廣泛的一種類型，它的應用原理是在電位恒定的條件之下，電極的表面能夠在發生還原反應的過程中對電流造成影響，利用電流的變化對待測物質中的成分進行檢測，一部分研究結果表明，電流免疫傳感器在對水質大腸桿菌進行檢測的過程當中，能夠在10min內分析大腸桿菌O157：H7，并能夠將檢測的結果精確到10CFU/mL的范圍之內。同時還有部分研究者通過大腸桿菌中DH5a鏈的多克隆抗體進行分析，開發出了一種能夠對水質大腸桿菌進行檢測的完全電位交互生物傳感器，實際的檢測時間僅僅需1.5h，檢測限能夠達到10CFU/mL，使得水質大腸桿菌的檢測結果精準度大大

提升。

4 結語

綜上所述，隨著時代的發展，飲用水安全性對于人們有著十分重要的影響，特別是在將安全視為生命線的航空產業來說尤其是這樣。然而在水質環境當中由于大腸桿菌等細菌的存在，要想提高飲用水的安全性，就需要將一系列新型檢測技術應用到實踐當中，促進水質大腸桿菌檢測質量的提升。生物技術作為一種新型檢測技術，在對水質大腸桿菌檢測的過程當中有著較大的優勢，其中在實際的應用過程當中需要對分子生物學檢測技術、免疫分析檢測技術以及免疫傳感器等進行綜合的分析，根據實際的情況，有針對性地選擇切實可行的生物檢測技術，為水質大腸桿菌檢測質量的提升奠定堅實的基礎，為人們提供高質量的飲水安全。

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作者簡介：鄭循志（1988-），男，四川成都人，四川省機場集團有限公司助理工程師，研究方向：水質化驗。

（責任編輯：王 波）