中国工程院食品安全院士团队

科研成果转化平台

生物传感器最近已成为检测细菌的有效工具，得益于其两个主要的组成成分—传感器和生物活性元件。尽管某些生物元件，包括适体、抗体和酶等已应用于比色生物传感器，具有较高的选择性，但在细菌检测过程中，它们在恶劣的环境条件下极易受到损坏或丧失活性。因此，迫切需要在比色生物传感器中寻找一种特异性高、成本低、稳定性好的新型生物元件。

噬菌体是细菌的天然病毒捕食者，可能是开发具有成本效益且可靠的平台—以特异性、快速且灵敏地检测细菌病原体的理想生物识别元件。基于噬菌体的生物传感器是一种快速、方便和灵敏地检测食品中金黄色葡萄球菌（S. aureus）的很有前途的工具，但生物传感器使用温和噬菌体作为生物识别元件来检测活的S. aureus分离株的效果仍不清楚。

_{SapYZUs7@MnCo2O4检测原理：}

本研究旨在开发一种基于温和噬菌体的高灵敏度和特异性检测食品中活的S. aureus的方法（如图1所示）。该系统检测原理简述如下： _{SapYZUs7@MnCo2O4}仅具有强的过氧化物酶样活性，氧化无色的TMB形成蓝色的TMBox。该系统仅捕获活的S. aureus而不捕获其他菌株，捕获的活菌将纳米酶的活性位点覆盖而抑制其氧化活性，因而蓝色代表无S. aureus，淡蓝色或呈无色表有S. aureus的存在。

图1 _{SapYZUs7@MnCo2O4}的合成路线以及比色检测

噬菌体的筛选：

在筛选出的4种温和噬菌体中，与另外三种S. aureus噬菌体相比，SapYZUs7具有更高的滴定度、更广泛的宿主范围、更好的pH耐受性（3-12，> 91%），更高的吸附率（71.6%，6分钟），最终选择SapYZUs7噬菌体作为生物识别元件。

图2 四种温和噬菌体的生物学特征

_{SapYZUs7@MnCo2O4的制备和表征：}

将SapYZUs7噬菌体固定在_MnCo2O4纳米酶上，制备成_{SapYZUs7@MnCo2O4}，评估其在S. aureus检测中的应用。如图3所示，_{SapYZUs7@MnCo2O4}的成功固定、优异的生物学活性和过氧化物酶模拟能力得到了证明。

图_{3 SapYZUs7@MnCo2O4}的表征

如图4和图5所示，_{SapYZUs7@MnCo2O4}表现出对活菌株S. aureus的高度敏感性和特异性，该系统不受其他菌株的干扰，也不受死的S. aureus干扰，其检出限为^{0.77 × 102 CFU/mL}。

图4 _{SapYZUs7@MnCo2O4}在不同菌浓下以及不同菌株情况下的吸光度的测定

图5 评估该系统抗死菌S. aureus干扰的能力

_{SapYZUs7@MnCo2O4}在食品中的应用：

在LB培养基中添加相同浓度的金黄色葡萄球菌时，不同食品添加剂、不同NaCl浓度、不同pH值存在下，_{SapYZUs7@MnCo2O4}反应体系的吸光度值一致。结果表明这些因素不影响金黄色葡萄球菌的检测。_{SapYZUs7@MnCo2O4}成功应用于不同添加剂、NaCl浓度和pH值的食品样品中S. aureus的颜色测定。此外，使用研究人员提出的 _{SapYZUs7@MnCo2O4}显色系统获得的结果与传统方法的结果一致。

图_{6 SapYZUs7@MnCo2O4}在不同即食食品中的应用

文章结论：本研究构建的_{SapYZUs7@MnCo2O4}在不同食品基质中比色检测活的S. aureu具有高精度和可靠性。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134810

来源：微生物安全与健康网，作者~黄玲。