電化學免疫生物傳感器在食品中大腸桿菌O157∶H7檢測中的應用

樊 凱，陳移平，陳晶晶，王劍平，王維琴

（寧波海通食品科技有限公司，浙江寧波 315300）

由微生物污染引起的食源性疾病已成為了全球關注的主要公共安全問題。在眾多食源性致病菌中，大腸桿菌O157∶H7是較為嚴重的有害細菌，需開發簡單、快速及成本低的檢測方法用于實現大腸桿菌O157∶H7的檢測分析[1-2]。傳統用于細菌的檢測方法主要有革蘭氏染色法、生物化學和血清學測試、酶聯免疫吸附法、聚合酶鏈式反應法、石英晶體微天平系統及表面等離子體共振法[3-5]。這些方法的缺陷在于需要專業的技術人員及昂貴的設備及試劑。基于石墨烯及金納米顆粒的特性，開發一種新型的電化學免疫傳感器用于大腸桿菌O157∶H7的檢測分析。

1 材料與方法

1.1 試劑及儀器

兔抗大腸桿菌O157∶H7抗體和HRP標記的鼠抗O157∶H7抗體購買自生工生物工程（上海）股份有限公司。電化學工作站購買自上海辰華儀器有限公司。

1.2 實驗方法

在玻碳電極表面修飾石墨烯和納米金復合材料，滴加相應的兔抗大腸桿菌O157∶H7抗體，孵育2 h之后加入牛血清白蛋白（BSA）封閉，最終得到可以使用的生物傳感器。

2 結果與分析

2.1 免疫傳感器的分析性能

該免疫傳感器通過靜電相互作用將兔抗大腸桿菌O157∶H7抗體固定在修飾有石墨烯和納米金復合材料的玻碳電極表面。BSA主要起到封閉電極表面活性位點的作用。與大腸桿菌O157∶H7結合后，會形成相應免疫夾心結構，加入相應的底物后，可得到H2O2催化反應的氧化還原電流信號。

如圖1所示，在最優的反應條件下，構建的免疫生物傳感器可檢測一系列不同濃度的大腸桿菌O157∶H7。如圖1所示，為生物傳感器針對不同濃度大腸桿菌O157∶H7的典型的方波伏安曲線。發現峰電流隨著大腸桿菌O157∶H7的濃度的增加而增加，在5.2×10～5.2×106CFU/mL范圍內與濃度的對數成正比。根據峰電流和濃度的變化關系，進行線性擬合，標準方程為Ip(μA)=-0.378+0.127C(CFU/mL)（R2=0.995），檢測限達到1.3 CFU/mL。免疫傳感器的分析性能與之前類似的方法相比，具有更高的靈敏度和選擇性。對生物傳感器的選擇性、重復性及穩定性進行了測試。通過測試相應非目標物的細菌檢測，該傳感器對大腸桿菌O157∶H7有較好的特異性。重復性實驗的結果表明，該傳感器響應的相對標準偏差為3.4%。對于傳感器的長期穩定性，將電極放置在4 ℃條件下14 d，發現傳感器的性能僅僅下降為原來的92%。

圖1 方波伏安法檢測大腸桿菌O157∶H7濃度梯度圖及標準曲線

2.2 實際樣本檢測

對該傳感器檢測實際樣本的能力進行評估，結果顯示，生物傳感器在牛肉和蘋果汁中的回收率為92.3%～104.3%。結果表明，該傳感器可以用于復雜食品樣本中大腸桿菌O157∶H7的檢測。

3 結論

在本研究中，開發了一種簡單靈敏的阻抗免疫傳感器用于大腸桿菌O157∶H7檢測。該免疫傳感器的優勢在于靈敏度高、選擇性好，具有良好的重復性和穩定性。