生物傳感器在食源性致病菌檢測(cè)中的應(yīng)用

張 捷，陳廣全，樂加昌，張惠媛，顧德周，唐茂芝，王佩榮，汪 琦，張 昕

（1.北京出入境檢驗(yàn)檢疫局，北京100026；2.中國(guó)科學(xué)研究院生物物理研究所，北京100101；3.國(guó)家認(rèn)監(jiān)委認(rèn)證認(rèn)可技術(shù)研究所，北京100020）

生物傳感器在食源性致病菌檢測(cè)中的應(yīng)用

張 捷1，陳廣全1，樂加昌2，張惠媛1，顧德周1，唐茂芝3，王佩榮2，汪 琦1，張 昕1

（1.北京出入境檢驗(yàn)檢疫局，北京100026；2.中國(guó)科學(xué)研究院生物物理研究所，北京100101；3.國(guó)家認(rèn)監(jiān)委認(rèn)證認(rèn)可技術(shù)研究所，北京100020）

目前傳統(tǒng)的檢測(cè)食源性致病菌的方法主要依賴培養(yǎng)基對(duì)存活的細(xì)胞進(jìn)行選擇分離和傳代，雖然這種方法很有效，但其檢測(cè)周期長(zhǎng)、程序復(fù)雜等缺點(diǎn)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代檢測(cè)的要求。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，特別是免疫學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)建立了不少快速、簡(jiǎn)便、特異、敏感、低耗的檢測(cè)技術(shù)。本文對(duì)應(yīng)用生物傳感器對(duì)食源性致病菌檢測(cè)方法的發(fā)展及其前景進(jìn)行了綜述。

生物傳感器，食源性致病菌，快速檢測(cè)

1 生物傳感器簡(jiǎn)介

生物傳感器是利用生物物質(zhì)作為識(shí)別元件，將生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成可定量的物理、化學(xué)信號(hào)，從而能夠進(jìn)行生命物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)和監(jiān)控的裝置。生物傳感器技術(shù)是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu)：包括一種或數(shù)種相關(guān)生物識(shí)別元件及能把生物活性表達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的物理或化學(xué)換能器（信號(hào)轉(zhuǎn)換器件），二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動(dòng)化儀表技術(shù)進(jìn)行生物信號(hào)的再加工，構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。生物識(shí)別元件可能是一種組織、生物膜、微生物、有機(jī)體、細(xì)胞、酶、抗體、抗原或核酸等。信號(hào)轉(zhuǎn)換器件可能是一種或多種光學(xué)的、電化學(xué)的、熱敏的、壓電的、磁性的技術(shù)組合。生物傳感器可以根據(jù)生物識(shí)別元件以及信號(hào)轉(zhuǎn)換器件的種類進(jìn)行分類。圖1顯示了生物傳感器的分類。

圖1 生物傳感器的分類

近年來，生物傳感器已經(jīng)在醫(yī)學(xué)診斷、食品營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、國(guó)防工業(yè)及人類衛(wèi)生保健等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 生物傳感器按識(shí)別元件分類及檢測(cè)應(yīng)用

生物識(shí)別元件及生物識(shí)別成分是生物傳感器的特異性的關(guān)鍵。生物識(shí)別元件是利用生物化學(xué)原理進(jìn)行識(shí)別的一類生物物質(zhì)。生物識(shí)別元件通常分為5個(gè)不同的種類，包括抗體/抗原、酶、核酸/DNA、細(xì)胞、仿生體和噬菌體，其中酶、抗體以及核酸被廣泛地使用。

2.1 抗體生物識(shí)別元件

抗體通常作為生物識(shí)別元件應(yīng)用到生物傳感器中?？贵w可以是單克隆、多克隆或是重組體，它們常被固定在檢測(cè)器的表面、附近位置或是運(yùn)輸載體上[1]?？贵w能夠與抗原特異性結(jié)合，這種獨(dú)特的抗體性質(zhì)使免疫傳感器成為一種強(qiáng)大的分析工具，即使是在背景物質(zhì)大量存在的情況下，也可以使用作為特異性探針的抗體去識(shí)別和匹配存在的目標(biāo)分析物。共價(jià)修飾抗體在很多情況下能夠滿足特定目的檢測(cè)的需要。在食源性病原菌檢測(cè)領(lǐng)域，以制備抗體為傳感元件的生物傳感器近年來時(shí)有報(bào)道，如表面等離子共振（SPR）[2]、光纖生物傳感器[3]、磁共振傳感器[4]以及免疫傳感器[5]等。

2.2 酶生物識(shí)別元件

利用酶作為生物識(shí)別元件的生物傳感器有著良好的應(yīng)用前景，因?yàn)樗鼈兙哂袑Ｒ恍院透咝?。選擇性酶和合適的底物結(jié)合能為工作電極提供足夠的電子轉(zhuǎn)移。在病原菌檢測(cè)領(lǐng)域，酶作為生物識(shí)別元件不僅具有高度的特異性，而且酶的催化活性能增強(qiáng)檢測(cè)食源性病原菌的能力及靈敏度。由于酶標(biāo)技術(shù)的改善，酶標(biāo)抗原和抗體得到了廣泛的應(yīng)用。酶的優(yōu)點(diǎn)是高靈敏性、直接可視性以及穩(wěn)定性，但是它還存在如檢測(cè)步驟多、來自內(nèi)源性酶的干擾等缺點(diǎn)。酶免疫試劑穩(wěn)定、靈敏、不會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生危害。許多酶檢測(cè)是可視的，成本低，減少了繁雜設(shè)備的使用。

有3種酶通常應(yīng)用到ELISA法——堿性磷酸酶、辣根過氧化物酶（HRP）以及β-半乳糖苷酶。在過去20年里，有不少研究人員利用酶做標(biāo)記的免疫系統(tǒng)進(jìn)行食品的病原菌檢測(cè)。2005年，Chemburu利用辣根過氧化酶（HRP）標(biāo)記抗體，采用高分散碳原子夾心免疫分析對(duì)食源性病原菌如李斯特菌、大腸桿菌以及空腸彎曲菌進(jìn)行了檢測(cè)[6]。

2.3 核酸生物識(shí)別元件

CO分析儀系統(tǒng)作為燃燒控制系統(tǒng)的眼睛，分析儀的CO數(shù)據(jù)將通過PLC程序控制燃料系統(tǒng)及助燃空氣系統(tǒng)，其工作好壞將直接影響到燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。主要下列裝置組成：

近年來DNA生物傳感器與生物芯片技術(shù)得到了不斷的完善，在病原菌檢測(cè)中，核酸生物識(shí)別元件可以利用有機(jī)體遺傳物質(zhì)的堿基配對(duì)進(jìn)行識(shí)別目標(biāo)分析物。由于每個(gè)機(jī)體都有自己獨(dú)特的DNA序列，任何的微生物自我復(fù)制都可以容易地檢測(cè)出來。以核酸作為生物識(shí)別元件的生物傳感器具有簡(jiǎn)便、快速及低成本的特點(diǎn)，因此，在病原菌檢測(cè)上得到了廣泛的運(yùn)用。與酶或者抗體生物識(shí)別元件相比，核酸生物識(shí)別元件可以快速合成及再生。DNA損傷是影響核酸生物識(shí)別的一個(gè)非常重要的因素，對(duì)有毒化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)可能會(huì)改變DNA的結(jié)構(gòu)或堿基序列而導(dǎo)致DNA不可逆的損傷，進(jìn)而干擾DNA的復(fù)制，影響檢測(cè)結(jié)果。以核酸為基礎(chǔ)的生物傳感器在檢測(cè)食源性致病菌方面已有較多的研究，可以用來檢測(cè)大腸桿菌O157：H7[7]、沙門氏菌[8]以及空腸彎曲桿菌[9]等。DNA雜交微陣列技術(shù)可以在食品檢測(cè)中快速、高通量的檢測(cè)病原微生物。

2.4 噬菌體識(shí)別元件

從過去十年的研究來看，酶、抗體以及核酸等作為生物分子識(shí)別元件被使用并且各有利弊。近年來，噬菌體作為生物識(shí)別元件開始用于各種病原微生物的檢測(cè)。這些噬菌體是一些能與細(xì)菌表面特異的感受器相連的病毒，它能將核酸注入細(xì)菌的內(nèi)部進(jìn)而使細(xì)菌發(fā)生感染。噬菌體通過它們的尾部尖端的蛋白質(zhì)識(shí)別細(xì)菌，由于識(shí)別是高度特異性的，因此它被用來進(jìn)行細(xì)菌分型并開創(chuàng)了特定病原菌檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展途徑。研究者們利用以噬菌體作為生物識(shí)別元件的不同傳感平臺(tái)對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌[10]、炭疽芽孢桿菌孢子[11]進(jìn)行了檢測(cè)。

3 生物傳感器按信號(hào)轉(zhuǎn)換器件分類及檢測(cè)應(yīng)用

信號(hào)轉(zhuǎn)換器件在生物傳感器檢測(cè)中起到非常重要的作用。生物傳感器可以根據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行分類。對(duì)于食源性病原菌的檢測(cè)，在過去的10年多的研究里，盡管有一些新型的信號(hào)轉(zhuǎn)換器件不斷地被開發(fā)并應(yīng)用在生物傳感器中，但是像光學(xué)式、電化學(xué)式以及質(zhì)量式等流行和通用的信號(hào)轉(zhuǎn)換方式仍被廣泛使用。

3.1 以光學(xué)為基礎(chǔ)的生物傳感器

光學(xué)生物傳感器具有靈敏度高和選擇性強(qiáng)的特點(diǎn)，在病原菌的檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。以光學(xué)為基礎(chǔ)的檢測(cè)根據(jù)吸收、反射、折射、色散、紅外、拉曼光譜、化學(xué)發(fā)光、熒光以及磷光等分為許多亞類。然而，上述所有亞類都需要一個(gè)合適的光譜儀去記錄分析物的光譜特性。最常用的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)是表面等離子體共振和熒光技術(shù)，這是由于它們所具有的靈敏度決定的。光纖通道、激光、棱鏡以及波導(dǎo)等光學(xué)技術(shù)也經(jīng)常運(yùn)用到病原菌檢測(cè)領(lǐng)域。

傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）是一種在食源性病原菌檢測(cè)領(lǐng)域中非常有潛力的非損毀分析技術(shù)。Yu在研究包括沙門氏菌在內(nèi)的8種不同微生物的生物區(qū)分以及定量分析中進(jìn)一步完善了傅里葉變換紅外光譜技術(shù)[13]。

3.1.2 表面等離子共振 表面等離子共振（SPR）是一種利用反射光譜進(jìn)行病原菌檢測(cè)的常見方法。SPR能夠檢測(cè)到折光率微小的變化狀態(tài)。病原菌的直接標(biāo)記檢測(cè)也可以利用此種方法。利用SPR技術(shù)的生物傳感器可以對(duì)如單增李斯特菌[14]、沙門氏菌[15]、大腸桿菌O157：H7[16]以及空腸彎曲菌[15]的食源性病原菌檢測(cè)。利用SPR技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控和識(shí)別病原菌的商用光生物傳感器被廣泛用于食源性病原菌檢測(cè)領(lǐng)域，如SpreetaTM生物傳感器被用來檢測(cè)大腸桿菌O157：H7，BIACORE 3000用來檢測(cè)單增李斯特菌[17]和沙門氏菌[18]。Waswa對(duì)使用SpreetaTM生物傳感器進(jìn)行大腸桿菌O157：H7進(jìn)行了研究，他們對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并在樣品被注入30min后得到了結(jié)果，大腸桿菌O157：H7的檢測(cè)靈敏度是102～103CFU/mL。這種生物傳感器只對(duì)大腸桿菌O157：H7有特異檢出效果，對(duì)大腸桿菌K12和志賀氏菌沒有產(chǎn)生任何顯著的變化。一個(gè)良好的生物傳感器必須有從一個(gè)復(fù)雜的混合物中檢測(cè)出目標(biāo)分析物的能力。Taylor的研究表明，多通道SPR生物傳感器可以從復(fù)雜的混合物中同時(shí)檢測(cè)出多種目標(biāo)分析物[15]。

3.1.3 光導(dǎo)纖維 基于全內(nèi)反射（TIR）原理，光導(dǎo)纖維可以用來傳輸光。由于光通過光纖或波導(dǎo)管傳輸時(shí)對(duì)環(huán)境非常敏感，利用光導(dǎo)纖維制作的檢測(cè)器廣泛地運(yùn)用于食品病原菌的檢測(cè)等領(lǐng)域。在檢出限方面，光纖生物傳感器可以達(dá)到與先進(jìn)的大型臺(tái)式儀器相當(dāng)?shù)男Ч鸞19]。利用此項(xiàng)技術(shù)對(duì)李斯特菌[20]、沙門氏菌[21]、大腸桿菌O157：H7[22]以及梭狀芽孢桿菌[23]的檢測(cè)已有報(bào)道。

光纖生物傳感器能減少存在于復(fù)雜基質(zhì)食品中PCR抑制劑的影響，通過光纖生物傳感器能夠快速地從復(fù)雜基質(zhì)中檢測(cè)出病原菌。Simpson和Lim提出的方法縮短了檢測(cè)的時(shí)間，對(duì)于大腸桿菌O157：H7從原來的10h減少到2h，利用光纖波導(dǎo)不需要進(jìn)行培養(yǎng)和富集的步驟[24]。2002年，Ye對(duì)生物傳感器進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，將化學(xué)發(fā)光反應(yīng)細(xì)胞、光纖光導(dǎo)和光度計(jì)連接到電腦上，結(jié)合免疫磁性分離對(duì)大腸桿菌O157：H7進(jìn)行快速檢測(cè)。利用這種生物傳感器可以在1.5h內(nèi)檢測(cè)濃度限量為1.8×102CFU/mL的大腸桿菌O157:H7。同樣，商用光纖傳感器也已用于食源性致病菌的檢測(cè)領(lǐng)域中了，如便攜式自動(dòng)生物傳感器RAPTOR檢測(cè)食品中的腸炎沙門氏菌[21]。

3.2 以電化學(xué)為基礎(chǔ)的生物傳感器

以電化學(xué)為基礎(chǔ)的檢測(cè)方式可以對(duì)食源性病原菌進(jìn)行定性和定量的檢測(cè)?；趯?duì)觀察到的參數(shù)，如電流、電壓、阻抗以及電導(dǎo)傳感器被分為電流、電壓、阻抗以及電導(dǎo)型?？茖W(xué)家們已經(jīng)研究了利用不同的電化學(xué)生物傳感方法對(duì)食源性病原菌進(jìn)行檢測(cè)。此類檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于低成本、能夠檢測(cè)污濁的樣品、檢測(cè)儀器的小型便攜化，但是與光學(xué)檢測(cè)相比其靈敏度和選擇性具有一定的限制[25]。電化學(xué)生物傳感器還可以和其他傳感技術(shù)結(jié)合以增強(qiáng)檢測(cè)能力。

3.2.1 安培檢測(cè) 安培傳導(dǎo)法是用于病原菌檢測(cè)的非常普遍的電化學(xué)檢測(cè)方法，此法比電位法具有更高的靈敏性。以安培為基礎(chǔ)的傳感器檢測(cè)電勢(shì)體現(xiàn)在分析物產(chǎn)生的電流上。1962年，Clark和Lyons對(duì)于在電極中產(chǎn)生成正比的氧濃度的氧化電極進(jìn)行了研究，此類傳感器為最簡(jiǎn)單的電流型生物傳感器的代表[26]。很多科學(xué)家利用安培檢測(cè)法對(duì)例如大腸埃希氏O157：H7[27-28]、沙門氏菌[27]、單增李斯特菌[28]以及空腸彎曲菌[28]等食源性致病菌進(jìn)行了研究。

Reymond開發(fā)了當(dāng)傳感器是一個(gè)綜合樣品采集系統(tǒng)或分析物的測(cè)量裝置時(shí)對(duì)于微流控傳感器中分析物的存在、數(shù)量以及濃度的檢測(cè)的安培檢測(cè)方法[29]。微流控傳感器中充滿了用于被測(cè)的樣品，安培法通過產(chǎn)生的電勢(shì)可直接或間接地去檢測(cè)分析物。不同的分析物利用產(chǎn)生的氧化和/或還原電勢(shì)而被檢測(cè)出來。在此方法中，綜合工作電極上電勢(shì)的產(chǎn)生和相關(guān)電流的檢測(cè)在2～10s之間就能完成，連續(xù)的安培檢測(cè)的弛豫時(shí)間間隔在1～60s之間。

3.2.2 電位檢測(cè) 以檢測(cè)電位為基礎(chǔ)的生物識(shí)別過程是一個(gè)電位信號(hào)轉(zhuǎn)換的過程。通常使用高阻抗電壓表在兩個(gè)電極接近零電流時(shí)測(cè)量電勢(shì)差或電動(dòng)勢(shì)能。由于電位反應(yīng)產(chǎn)生對(duì)數(shù)級(jí)濃度信號(hào)，因此，這種技術(shù)可以檢測(cè)到非常微小的濃度變化。目前用于病原菌檢測(cè)的電位生物傳感器種類較少，如光尋址電位傳感器（LAPS）[30]。Ercole研究了以發(fā)光二極管為基礎(chǔ)的生物傳感電位交替（PAS）系統(tǒng)檢測(cè)蔬菜食品中的大腸桿菌[31]。發(fā)光二極管作為轉(zhuǎn)換器件用于檢測(cè)由于大腸桿菌抗體共軛所產(chǎn)生的NH3的變化所引起的pH的變化。通過PAB體系和傳統(tǒng)CFU法進(jìn)行液相系統(tǒng)分析。研究顯示，PAS系統(tǒng)與常規(guī)方法進(jìn)行比較具有靈敏和快速的特點(diǎn)，在分析時(shí)間大約1.5h內(nèi)能夠檢測(cè)出濃度為10cells/mL的細(xì)菌，比常用的CFU方法減少10到20倍的檢測(cè)時(shí)間。

3.2.3 阻抗檢測(cè) 最近幾年，將阻抗和生物識(shí)別技術(shù)整合在一起來檢測(cè)病原菌，引發(fā)了阻抗生物傳感器的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用[32]。阻抗轉(zhuǎn)換技術(shù)已應(yīng)用于檢測(cè)各種食源性病原菌。電化學(xué)阻抗譜（EIS）在生物傳感器的發(fā)展中起著重要的作用。EIS是一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)，可以用來探索在導(dǎo)電聚合物表面的生物分析間的相互作用，通過電阻轉(zhuǎn)換來研究“無標(biāo)記”分析物的檢測(cè)[33]。雖然EIS相對(duì)于安培法或電勢(shì)法來說能夠進(jìn)行無標(biāo)記檢測(cè)，但是它的檢出限要比傳統(tǒng)法還低。Yang使用叉合微電極作為阻抗傳感器用于快速檢測(cè)沙門氏菌活菌[34]。在鼠傷寒沙門氏菌的生長(zhǎng)過程中，記錄了四個(gè)頻率（10、100Hz，l、10kHz）下阻抗對(duì)菌體生長(zhǎng)時(shí)間的阻抗生長(zhǎng)曲線。結(jié)果表明直至菌體細(xì)胞數(shù)量達(dá)到105～106CFU/mL，阻抗都沒有改變。利用電子掃描顯微鏡觀察附著在電極表面的細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)它對(duì)電阻的測(cè)量有一定的影響。

3.2.4 電導(dǎo)檢測(cè) 大多數(shù)的反應(yīng)涉及到離子種類、濃度的改變，從而導(dǎo)致了電導(dǎo)或電流的改變。通常，電導(dǎo)傳感器包括兩個(gè)分開一定距離的金屬電極，交流電通過兩個(gè)電極形成電流。在生物識(shí)別部分，離子組成的改變和金屬電極之間電導(dǎo)的變化被測(cè)量出來。Muhammad-Tahir和Alocilja開發(fā)了一種電導(dǎo)傳感器用于食源性病原菌如大腸桿菌O157：H7、沙門氏菌的檢測(cè)[35]。據(jù)報(bào)道，該方法的最低檢出限為7.9× 101CFU/mL，檢出時(shí)間在10min以內(nèi)，同時(shí)該法具有特異性好、靈敏度高、容量小以及接近實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)點(diǎn)。Pal等人開發(fā)了一種直接電荷轉(zhuǎn)移電導(dǎo)傳感器用于食品中蠟樣芽胞桿菌的檢測(cè)[36]。該生物傳感器利用了夾層免疫分析的原理，通過導(dǎo)電聚苯胺與電子電荷流半自動(dòng)相連，以此產(chǎn)生電信號(hào)，對(duì)食品樣品中菌體濃度的檢出范圍為35～88CFU/mL，檢出時(shí)間為6min。該傳感器由于具有快速、靈敏度高及易用性的特點(diǎn)，使得它成為一種在食品供應(yīng)鏈保護(hù)上的快速檢測(cè)方法。

3.3 質(zhì)量敏感生物傳感器

質(zhì)量敏感生物傳感器適合于非常靈敏的檢測(cè)，它的轉(zhuǎn)換基于質(zhì)量的微小改變。質(zhì)量分析的主要方式取決于所利用的壓電晶體。使用在特定頻率下的電信號(hào)使晶體發(fā)生振動(dòng)，振動(dòng)的頻率不僅取決于對(duì)晶體施加的電頻率，而且依賴于晶體的質(zhì)量。因此，當(dāng)質(zhì)量增加就會(huì)導(dǎo)致化學(xué)連接、晶體振動(dòng)頻率的改變，這個(gè)改變可以通過電來測(cè)量并應(yīng)用于質(zhì)量增加的晶體的檢測(cè)。石英常用作普通的壓電材料，基于質(zhì)量的傳感器主要有兩種類型：體波（BW）或石英晶體微天平（QCM）；表面聲波（SAW）。壓電式傳感器的表面用抗體涂布后放在一個(gè)含有病原菌的溶液中，目標(biāo)物就會(huì)附著在表面涂布的抗體上，結(jié)果導(dǎo)致了晶體質(zhì)量的增加，這帶來了一個(gè)相應(yīng)的頻移。基于質(zhì)量的檢測(cè)比較容易操作，符合成本效益，并提供了靈敏度和特異性都較高的直接無標(biāo)記分析。但是，壓電傳感器與電化學(xué)及光學(xué)生物傳感器相比則很少用于食源性病原菌的檢測(cè)。Vaughan等人利用QCM免疫傳感器檢測(cè)單增李斯特菌的檢出限為1×107cells/mL[37]。Chen等人研究了利用表面聲波（SAW）來快速檢測(cè)鼠傷寒沙門氏菌、大腸桿菌O157：H7[38]。

4 展望

由于食源性病原菌在數(shù)百萬的細(xì)菌中只占很少的一部分（＜100CFU/g），所以很難對(duì)它們進(jìn)行檢測(cè)[25]。因此在檢測(cè)過程中，這些細(xì)菌有更多的機(jī)會(huì)不被檢測(cè)出來。這就需要開發(fā)一種可靠、快速、靈敏、有選擇性以及成本可行的檢測(cè)技術(shù)。此外，它還能夠?qū)悠分胁≡幸粋€(gè)低濃度的檢出限，以及適合于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。例如，利用F0F1-ATPase分子馬達(dá)連接上不同的基因探針，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同病原菌快速、特異性、高通量的檢測(cè)。像這樣的病原菌檢測(cè)技術(shù)能為食品加工和制造業(yè)帶來具大的商業(yè)價(jià)值。通過生物傳感器快速檢測(cè)微生物病原菌，可以使被檢食品在數(shù)小時(shí)內(nèi)進(jìn)入市場(chǎng)，同時(shí)也無需傳統(tǒng)的冷凍儲(chǔ)存環(huán)節(jié)。

近年來生物傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，隨著微加工技術(shù)和納米技術(shù)的進(jìn)步，生物傳感器將不斷的微型化，各種便攜式生物傳感器的出現(xiàn)使在市場(chǎng)上直接檢測(cè)食品成為可能。生物傳感器還將與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，自動(dòng)采集、處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)采樣、進(jìn)樣、結(jié)果的連續(xù)完成，形成檢測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng)。生物傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，必然要求不斷降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度、穩(wěn)定性和壽命，這些特性的改善也會(huì)加速生物傳感器市場(chǎng)化、商品化的進(jìn)程。

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Biosensors and its application in foodborne pathogens detection

ZHANG Jie1,CHEN Guang-quan1,YUE Jia-chang2,ZHANG Hui-yuan1,GU De-zhou1,TANG Mao-zhi3, WANG Pei-rong2,WANG Qi1,ZHANG Xin1
（1.Beijing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Beijing 100026,China；2.Institute of Biophysics Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China；3.China Certification and Accreditiation Institute,Beijing 100020,China）

At present the traditional methods of detection of foodborne pathogens depends on the survival of the cell culture medium selective isolation and passage，although this method is very effective，but the testing cycle is long，complicated procedures and other shortcomings can not meet the requirements of modern detection. With the continuous developments of science and technology，especially in immunology，biochemistry，molecular biology，people have established a number of rapid，simple，specific，sensitive，low cost detection technology.This article on biosensors on the detection of foodborne pathogen in the development and future were reviewed.

biosensor；foodborne pathogen；rapid detection

TS207.4

A

1002-0306（2011）10-0453-05

近年來食品安全得到了世界各國(guó)的普遍關(guān)注，但是由微生物、化學(xué)物質(zhì)以及毒素污染而導(dǎo)致食源性疾病的暴發(fā)仍然是許多國(guó)家共同存在的問題。目前，許多微生物檢測(cè)方法都可以檢測(cè)出食品中常見的病原菌，但大多依賴于傳統(tǒng)的培養(yǎng)法，耗時(shí)耗力，完成一次檢測(cè)通常需要幾天的時(shí)間。這樣不僅增加了實(shí)驗(yàn)室的工作量，而且也不利于食品工業(yè)中生產(chǎn)流程的監(jiān)測(cè)、終產(chǎn)品的質(zhì)量控制以及政府部門對(duì)食品安全的管理和控制。隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，在食品檢測(cè)領(lǐng)域也出現(xiàn)了許多比傳統(tǒng)方法更加快捷、敏感性更強(qiáng)的新技術(shù)。這些快速方法主要利用微生物學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)、分子生物學(xué)、免疫學(xué)以及血清學(xué)原理對(duì)細(xì)菌進(jìn)行早期診斷，并對(duì)分離物的性狀進(jìn)行測(cè)定。本文對(duì)利用生物傳感技術(shù)進(jìn)行食源性病原菌的檢測(cè)進(jìn)行了綜述性介紹。

2011-05-09

張捷（1965-），男，博士，高級(jí)工程師，研究方向：食品檢測(cè)和食品安全評(píng)價(jià)。

國(guó)家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2011IK191）。