多重熒光LAMP法在食源性致病菌風險監測中的應用

田 浩李光耀 史笑娜

（河北東淼檢測科技股份有限公司科研企劃部，河北保定 071000）

·應用研究·

多重熒光LAMP法在食源性致病菌風險監測中的應用

田 浩*李光耀 史笑娜

（河北東淼檢測科技股份有限公司科研企劃部，河北保定 071000）

為解決食源性致病菌傳統檢測方法耗時長、工作量大問題，利用金黃色葡萄球菌femA序列和沙門氏菌invA序列設計了兩套LAMP引物，添加熒光染料建立混合體系，通過恒溫熒光檢測儀對目標DNA進行擴增得到相關曲線，同時對擴增產物進行電泳分析，并且對100批次食品樣品進行了效果驗證。試驗結果表明，該檢測方法的普篩性與特異性良好，靈敏度達到71 CFU/mL，檢測過程不易污染、耗時短。該方法可應用于部分食源性致病菌的快速初篩。

多重熒光LAMP法；致病菌；食品檢測；快速檢測

食源性致病菌指食品中能夠引起人或動物疾病的致病性微生物。據統計，我國每年由食品中致病菌引起的食源性疾病報告病例數約占全部報告的40%～50%。

沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的傳統檢測方法均為增菌分離后生化鑒定，檢測時間分別為4～8天和3～5天，并且每種致病菌需應用獨立的檢測方法單獨進行檢測，工作量大，檢測周期長，且受到檢測人員的專業、經驗等多種因素限制，容易出現誤判。目前食品安全問題日趨嚴重，食源性致病菌的風險監測與預警工作需要更加高效、快速、準確的檢測方法。

LAMP法即環介導等溫擴增技術（Loop-mediated isothermal amplification） 是 Notomi等于 2000年開發的一種新型的核酸擴增方法，其特點是針對靶基因的6個區域設計4種特異引物，在鏈置換DNA聚合酶（Bst DNA polymerase）的作用下，60℃～65℃恒溫擴增，15 min～60 min左右即可實現109～1010倍的核酸擴增。LAMP體系中加入熒光標記物（SYBR GREEN I核酸染液） 后可以通過熒光檢測儀檢測熒光信號，根據反應曲線判斷反應體系中有無特異擴增。

目前的LAMP法主要為一個體系檢測一種目標菌。因為我國的食源性致病菌風險監測工作種類多、范圍大、時間緊，所以實現多種目標菌的同體系初篩就顯得尤為重要。因此，本研究針對檢測頻率最高的金黃色葡萄球菌和沙門氏菌建立了一種多重熒光LAMP檢測方法。

1 材料與方法

1.1 標準菌株

本試驗參照食品安全國家標準GB 4789.28—2013《食品微生物學檢驗 培養基和試劑的質量要求》中附錄D，采用食源常見標準菌株12株（均自中國工業微生物菌種保藏管理中心購買）：金黃色葡萄球菌ATCC25923，腸炎沙門氏菌CICC21482，阪崎腸桿菌CICC21560，表皮葡萄球菌CMCC（B）26069，銅綠假單胞菌 ATCC27853，致病性大腸埃希氏菌CICC10372，福氏志賀氏菌CMCC（B）51572，奇異變形桿菌 CMCC（B）49005，單增李斯特氏菌ATCC19115，乙型溶血性鏈球菌CICC10373，大腸桿菌ATCC25922，大腸桿菌O157 ATCC43889。

本研究均采用上述三代生長期標準菌株。

1.2 試驗樣品

50批次肉制品樣品，保定翟老頭食品有限責任公司提供；50批次豆制品樣品，保定恒豆源食品有限公司提供。

1.3 材料與設備

Bst DNA聚合酶大片段、10×ThermoPol Buffer、SYBR GREENI染料，引物，生工生物工程（上海）股份有限公司。

3MPetrifilm致病菌測試紙，環凱微生物科技有限公司；細菌基因組DNA抽提試劑盒，廣州迪澳生物科技有限公司；ZHSY-50S震蕩培養箱，三洋電機(中國)有限公司；LGJ-12金屬恒溫浴，廣州迪澳生物科技有限公司；移液器，芬蘭艾斯瑪特儀器設備有限公司；Hitachi*CR-GIII離心機，株式會社日立制作所；TT-HES-1電泳儀，Hercuvan生物科技有限公司；810自動凝膠成像系統，上海山富科學儀器有限公司；BHC1300IIA/B2生物安全柜，蘇州凈化設備有限公司；Deaou-308C恒溫熒光檢測系統，廣州迪澳生物科技有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 模板DNA的制備

按照DNA抽提試劑盒使用說明對1.1中12種標準菌株進行DNA提取，制得模板DNA上清液。

1.4.2 LAMP引物的制備

選擇金黃色葡萄球菌femA基因和沙門氏菌invA基因為靶基因。利用在線引物設計軟件Primer Explorer version 4，設計本試驗LAMP引物。引物通過NCBI（Blast）進行序列特異性的比對后進行引物PCR試驗驗證，以規避引物間的相互干擾，最終確定的引物序列見表1。

表1 LAMP引物序列

1.4.3 多重熒光LAMP法反應體系

25 μL反應體系組成：10×ThermoPol Buffer 2.5 μL， 10 μmol/L 外 引 物 1 （F3） 0.5 μL×2，10 μmol/L 外引物 2 （B3） 0.5 μL×2，10 μmol/L內引物 1（FIP） 1.0 μL×2，10 μmol/L 內引物 2（BIP） 1.0 μL×2，10 mmol/L dNTPs 4 μL，5 mol/L Betaine 2 μL，150 mmol/L MgSO4 0.5 μL，8 U/μL Bst DNA 聚合酶大片段 1 μL，SYBR GREEN I染料 0.5 μL，模板 DNA 2.0 μL，補水 6.5 μL。

恒溫熒光檢測系統條件：溫度61℃，時間30 min。

1.4.4 普篩性分析

以金黃色葡萄球菌、腸炎沙門氏菌以及兩者1:1混合菌株為目標菌進行熒光LAMP雙重檢測，觀察恒溫熒光檢測儀數據曲線。應用DNA瓊脂糖凝膠電泳檢測LAMP擴增結果，分析多重檢測時的普篩性。

1.4.5 特異性分析

應用本試驗體系，以1.1中的非目標菌株為對照菌株進行熒光LAMP檢測，通過試驗曲線和電泳圖分析特異性。

1.4.6 靈敏度分析

將1.4.4中使用的混合目標菌株用無菌生理鹽水進行梯度稀釋，得10-1、10-2、10-3、10-4菌株稀釋液后進行LAMP檢測，得擴增曲線。使用致病菌測試紙片對菌株稀釋液進行定量檢測，以驗證靈敏度。

1.4.7 人工污染樣品檢測

將100批次檢驗樣品隨機人工污染10批次，然后對100批次樣品進行致病菌初篩，以分析本方法在實際食品檢測工作中的應用情況。

2 結果與分析

2.1 普篩性試驗

目標菌株的熒光檢測曲線見圖1。

圖1 多重熒光LAMP法的普篩性

由圖1可知，目標菌株擴增曲線均呈指數增長，表明目標菌株實現了良好擴增。對LAMP反應產物進行瓊脂糖凝膠電泳驗證，電泳結果見圖2。結果顯示，目標菌株均得明亮條帶，且條帶位置正常及清晰。由擴增結果可知，熒光檢測儀器顯示結果與傳統電泳結果顯示一致，存在兩套特異性LAMP引物的多重LAMP反應體系能夠對混合目標菌株及單獨目標菌株實現普篩。

圖2 多重熒光LAMP法擴增電泳圖（陽性）

2.2 特異性試驗

由非目標菌株的熒光檢測曲線（圖略）分析可知，非目標菌株擴增曲線均未呈指數增長，表明非目標菌株未擴增。對LAMP反應產物進行瓊脂糖凝膠電泳驗證，電泳結果見圖3。

圖3 多重熒光LAMP法擴增電泳圖（陰性）

結果顯示，非目標菌株無明亮條帶。對比圖1、圖2，說明本試驗方法能夠對目標菌株實現特異性擴增。

2.3 靈敏度分析

梯度混合目標菌株的擴增曲線見下頁圖4。

由圖4可知，10-1～10-5稀釋度的目標菌株在本試驗體系下的擴增曲線均呈指數增長，表明均實現了良好擴增。經測試片檢測可得10-5稀釋度的金黃色葡萄球菌ATCC25923+沙門氏菌CICC21482混合菌懸液的濃度為71 CFU/mL，而熒光PCR方法的檢測靈敏度約為103CFU/mL。由此可知，本方法較一些傳統方法靈敏度高，能夠實現目標菌株更大數量級的擴增。

圖4 多重熒光LAMP法的靈敏度

2.4 人工污染樣品實際應用

對100批次檢驗樣品FX-001～FX-100進行風險初篩，并參照食品檢測國家標準GB 4789.4《沙門氏菌檢驗》和GB 4789.10《金黃色葡萄球菌檢驗》，與傳統檢測方法測定結果進行對比。試驗陽性結果統計見表2。

表2 陽性結果統計表

根據表2分析數據可知，本方法與國家標準要求的傳統方法檢測結果一致性達100%，未出現分子檢測方法常見的假陰、陽性現象，表明本方法能夠在我國現有食品安全要求水平下進行實際樣品的檢測，具有現實可行性。

3 討論與結論

LAMP基礎方法具有易污染、易呈假陽性、結果觀察過于主觀等缺點，而儀器的引進改善了這些問題。熒光LAMP檢測儀通過收集熒光信號生成曲線，試驗證明15 min～30 min左右即可完成曲線報告，較基礎LAMP技術通過濁度或顏色進行結果觀察更具客觀性和簡便性；同時檢測過程閉蓋操作，較基礎LAMP技術通過后期添加染料的方法能有效減少交叉污染和假陽性結果的出現。

本試驗通過設計、驗證得到2種目標菌株的LAMP引物，均能實現特異性擴增，且不同引物間及混合反應過程中內部干擾較小，擴增結果分離效果較好，并且在100批次人工污染樣品的檢測中與傳統方法檢測結果統一性達100%，為更大規模多重檢測方法的建立提供了現實依據。本文最終確定的LAMP體系要求試劑較容易獲得；設備簡單便攜，規避了大型熒光PCR儀等儀器的使用。目前微生物標準物質研究水平較低，活菌標準物質不易獲得，本方法靈敏度水平約為71 CFU/mL，相比其他微生物快速檢測方法靈敏度較高。

本研究建立的多重LAMP檢測方法能夠同時對食源性金黃色葡萄球菌和沙門氏菌進行初篩，在實際的大規模致病菌風險監測中能夠有效縮短檢驗時間和提高檢驗效率，避免嚴重食品安全事件的發生和擴散。

在食品檢測領域，微生物檢測項目根據其學科特點要求為不可復檢，從而采用高級別抽樣方案進行質量控制，由此決定了食源性致病菌的檢測工作量大、操作繁瑣、周期較長的特點。本研究從提高篩選效率、縮短試驗周期方面進行突破，建立了多重熒光LAMP檢測方法，結果證明其具有較好的普篩性、特異性和靈敏度，并具有一定的創新性和現實可行性。

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Application ofmultiple fluorescent LAMP reaction for foodborne pathogenic bacteria detection in risk monitoring

TIANHao*LI Guangyao SHI Xiaona
（Hebei dongmiaotest technologyCO.,LTD-scientific research and planningdepartment，Hebei Baoding 071000，China）

The problemoftraditional pathogenic bacteria detection method is time consuming and the large workload.The objective of the article is to solve the difficulty.Staphylococcus aureus and Salmonella were designed two sets of LAMP primers byinvAand femAsequences.The fluorescent was added tothe hybrid system.The target DNAgetted the amplification and the related curve through the constant temperature fluorescence detector.At the same time,the amplification products was analyzed through the electrophoresis apparatus，and 100 batches offood samples were tested in the end.The method has good screen and specificity.The sensitivityis 71 CFU/mL.The pollution and lowefficiencyis hard to happen in the process.The method can be applied to the beginning of the rapid screening of some food-borne pathogens.

multiple fluorescent LAMP reaction；pathogenic bacteria；food detection；rapid detection

TS207.4

A

1673-6044（2017）03-0023-05

10.3969/j.issn.1673-6044.2017.03.009

*田浩，男，1990出生，2012年畢業于河北大學生物工程專業，工程師。

2017-04-18