工程院食品安全院士团队

科研成果转化平台

食品安全的隐形威胁

在全球化的今天，食品安全问题如同悬在头顶的达摩克利斯之剑，时刻威胁着公众健康。大肠杆菌（Escherichia coli，简称E. coli），这个常见的食源性病原体，广泛存在于肉类、鱼类、乳制品和蔬菜中。一旦摄入被污染的食物，可能导致水样腹泻、呕吐、出血性结肠炎，甚至危及生命。因此，快速、准确地检测大肠杆菌对于保障食品安全至关重要。

传统检测方法的局限

传统的检测方法，如菌落计数、聚合酶链反应（PCR）和酶联免疫吸附试验（ELISA），虽然准确，但存在耗时长、需要专业设备和高技能操作人员等缺点，难以满足快速检测的需求。比色分析法因其快速、简便、无需复杂仪器等优势，成为科研人员关注的焦点。

表1 不同方法测定大肠杆菌的分析性能比较

科研突破：新型比色法检测大肠杆菌

近日，一项创新性的研究成果为食品安全检测带来了新的希望。科研团队开发了一种基于Au@Ag核壳纳米颗粒的比色分析方法，利用对苯醌（p-benzoquinone，简称BQ）作为脂溶性氧化还原介质，实现了对大肠杆菌的快速、灵敏检测。

图1 基于Au@Ag NP形成的大肠杆菌比色法检测示意图。

大肠杆菌在检测体系中将BQ还原为羟基醌（hydroquinone，简称HQ），HQ进一步还原Tollens’试剂中的银离子，在金纳米颗粒（AuNPs）表面形成Au@Ag核壳纳米颗粒。随着大肠杆菌浓度的增加，溶液颜色从红色变为橙色，390 nm处的银吸收峰逐渐增强。通过优化BQ浓度，确定6 mM为最佳条件，确保了足够的HQ生成，以满足后续反应的需求。

实验结果与优势

实验结果令人振奋。在1.0 × 10¹至1.0 × 10⁷ CFU/mL的浓度范围内，吸收峰强度与大肠杆菌浓度的对数呈线性关系，检测限低至3 CFU/mL。这一检测范围和灵敏度，使其在实际应用中具有显著优势。此外，该方法对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，简称S. aureus）无反应，展现出卓越的特异性。在牛奶样品中的检测实验中，该方法的准确性和可靠性得到了充分验证，回收率高达110.3%至110.8%，相对标准偏差（RSD）值稳定在4.37%至4.55%之间。

表2 本方法在牛奶样品中大肠杆菌检测中的应用结果

图2 (A) BQ/E的彩色图像。大肠杆菌在96孔板中。大肠杆菌浓度为0 ~ 1.0 × 10 ⁸ CFU/mL时，BQ/AuNPs/Tollens试剂的紫外-可见吸收光谱及照片（附图）。从a到h标记的光谱分别对应于浓度为0、1.0 × 10¹、1.0 × 10²、1.0 × 10⁴ CFU/mL、1.0 × 10⁵、1.0 × 10⁶、1.0 × 10⁷和1.0 × 10⁸ CFU/mL的光谱。(B)吸光度随大肠杆菌浓度的变化曲线。插图：大肠杆菌浓度在1.0 × 10¹ ~ 1.0 × 10⁷ CFU/mL范围内呈线性关系。误差条表示三次重复测量的标准差。

研究意义与应用前景

这项基于Au@Ag核壳纳米颗粒的比色分析方法的问世，为食品安全检测领域带来了一场革命。它不仅操作简便、成本低廉，更以快速的检测速度，为食品检测人员提供了一双“火眼金睛”，能够在第一时间揪出潜藏在食品中的大肠杆菌。在实际食品样品检测中的出色表现，更是预示着其在食品安全防线中的巨大应用潜力。这不仅是科研人员的一次胜利，更是对全球消费者食品安全承诺的一次有力兑现。随着这一技术的推广应用，我们有理由相信，食品安全的防线将更加坚固，消费者的健康将得到更有力的保障。

参考文献：Zhang D, Zhang X, Li X, et al. Sensitive colorimetric detection of Escherichia coli in milk using Au@ Ag core-shell nanoparticles[J]. Talanta, 2024, 280: 126783.

文章来源：微生物安全与健康网，作者~蔡伟程。