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上转发光技术及其在食品中病原微生物检测的应用
作者:热景生物        时间:2015-11-03        点击数:1326

上转发光技术及其在食品中病原微生物检测的应用》摘要

(食品安全导刊201510月上期

 

    近年来,由食源性致病菌引发的食物中毒不断发生,1996年日本发生了世界上规模最大的历时3个月,波及40多个都府县、涉及上万人的大肠杆菌0157食物中毒事件;2001年因发生“疯牛病”导致德国卫生部部长和农业部部长辞职;我国也爆发过多起食源性致病菌引起的食物中毒事件,给我国经济造成了巨大损失。

    食品安全已成为世界各国共同面临和关注的问题,由病原微生物引起的食源性疾病是影响食品安全主要的因素之一,快速准确的检测出食品致病菌,是确保食品安全的首要任务,因此建立快速、准确、便捷的检测技术,对于从源头制止食源性致病菌污染与预防具有重要意义。食源性致病菌的传统检测方法主要有微生物培养法、电阻电导测定法、免疫学方法等。但传统微生物检验方法,不仅耗时费力、灵敏度也不高,难以适应飞速发展的现代食品生产要求。上转发光技术是一种新的检测方法,具有简便、快速、廉价、适应性广等优点,可用于基层单位中各种食源性致病菌的快速筛查检测。

 

食品中病原微生物快速检测技术常用方法及其优缺点

   食品微生物快速检验方法的研究始于上世纪80年代早期,随着食源性疾病发病人数显著增加,各国也越来越重视此项工作,近年来,人们采用免疫学、生物化学和分子生物学等先进技术进行快速检验方法的研究使其发展更为迅速。从长远发展趋势来说,快速方法是微生物检测的一大方向。上世纪80年代以来,从传统方法为基础发展到以免疫学为基础或以分子生物学法为基础的快速检验方法,并在实践检验中不断取得进展。ATP法、免疫法和显色培养基法在国外应用相当成功,国内许多检测机构也在使用或正在考虑使用国外先进的快速检测技术,但这些方法需要配备特殊的仪器,和较高水平的技术以及较大的投入,因此绝不部分微生物快检方法在基层单位无法推广应用。

 

上转发光技术

   上转发光技术(up-converting phosphor technology,UPT)是基于上转发光材料(up-converting phosphor,UCP)而发展起来的一种新型标记技术,UCP是由几种稀土金属元素掺杂于某些晶体的晶格中构成的纳米级颗粒,由于独特的结构,UCP可由红外光激发而发射可见光-----上转发光(up-converting)。这种绝无仅有的性质使UCP作为标记物在生物分析中,以无本地、无淬灭、适用于多重分析和定量分析等具有显著优势,从本质上有别于传统标记物。

 

上转发光技术检测原理

   UCP包括3种主要成分:主基质、吸收子和发射子,由于其独特的结果,都可以出现反Stokes现象,即这种材料可在红外光区(波长>780nm)被激发,却发射波长远短于激发光的可见光(波长为475~670nm),这一现象在自然界中并不存在,其基本原理是双光子或多光子荧光,即能量上转。

   上转发光技术与经典的免疫层析技术相结合,采用新型标记物------UCP上转发光材料,通过扫描分析光电信号,实现对目标抗原或抗体的现场快速检测。上转发光技术试纸条是由UPT于免疫层析共同组成,主要由试纸条以下5个部分组成:样品垫、结合垫、分析膜、吸水垫、粘性底衬,叠合顺序通过黏胶固定于粘性底衬上。

 

上转发光技术在微生物领域的应用

   UCP独有的上转发光现象决定了它不存在背景干扰,UCP作为标记物的免疫层析技术,不仅克服了胶体金层析只能定性而不能定量的缺陷,更以其适用于多重分析、无背景吸收、无淬灭等特点,赋予了免疫层析技术新的特性。2001年有学者报道,用上转换荧光横向流检测特定核算氨基酸序列是一种快速、灵敏的检测DNA方法,可以识别人类乳头状瘤病毒16种类型的感染。Zuiderwijk M等(2003)报道了用双抗体夹心免疫层析法,在上转换荧光免疫技术和横向流动技术的基础上,可检测病原体链球菌,检测结果显示,只需要1ng DNA即可检测出肺炎链球菌,表明了UPT技术在传染病领域的应用潜力。

 

上转发光技术在食品中病原微生物检测的应用

WHO估计,犹豫全球性食品贸易的快速增长以及人口的流动,饮食习惯的改变,新食源性致病菌不断出现,全世界每年发生食源性疾病数10亿人,每年约有200万儿童死于腹泻,其中66%以上是由于细菌性致病菌所致。

食源性致病菌导致的疾病是食品安全的关键问题,其中动物性食品中沙门氏菌、大肠杆菌O157、霍乱弧菌、副溶血弧菌等引起的食源性疾病是食品安全的主要问题,UCP作为标记物的免疫层析技术,它不仅克服了胶体金免疫层析只能定性而不能定量的缺陷,更衣它适用于多重分析、无背景分析、无淬灭等特点。研究发现,使用上转发光免疫层析试纸盒可以对包括乙型副伤寒沙门氏菌、霍乱弧菌O1O139群、大肠杆菌O157、甲型副伤寒沙门氏菌在内的10种食源性致病菌进行检测,不增菌检测敏感性为109~105CFU/ml,增菌敏感性<10CFU/ml。均可满足食物样本增菌检测和腹泻样本直接检测的灵敏度需求。线性拟合系数R2介于0.9~0.98之间,均具有良好的定量能力,每种试纸与其他9种菌之间无明显交叉反应,特异性良好。

 

上转发光技术在食品中病原微生物检测的应用前景

   李斯特氏菌、沙门氏菌和大肠杆菌等食品致病菌,已经成为威胁食品安全的头号杀手,快速准确的检测出该致病菌,是确保食品安全的首要任务。上转发光技术的UCP颗粒因其具有对样品种类的耐受程度高,不受操作环境、技术人员及设备的限制,操作过程简单快速的同时能够得到多重定量结果等诸多优点逐渐发展起来。随着对UCP研究的不断深入,上转发光技术在食品中病原微生物的经济价值,产业需求以及发展前景不可限量。

 

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