河南农业大学:一种新型金属-有机骨架电化学免疫传感器快速检测牛奶中鼠伤寒沙门氏菌

展源 2024-03-11

河南农业大学食品科学技术学院:一种新型金属-有机骨架电化学免疫传感器快速检测牛奶中鼠伤寒沙门氏菌 Food Chemistry

●近日，河南农业大学任红涛副教授、王娜教授、陈琳琳博士在国际期刊《Food Chemistry》（中科院1区Top期刊, IF 8.80）发表题为“A novel metal–organic framework based electrochemical immunosensor for the rapid detection of Salmonella typhimurium detection in milk”的研究论文。

河南农业大学食品科学技术学院2021级硕士研究生詹轲为第一作者，陈琳琳博士为共同一作，任红涛副教授为第一通讯作者，王娜教授为通讯作者。本研究得到“十三五”国家重点研发计划专项( 2019YFC1605700)和河南省科技攻关项目(212102110324)资助。

成果介绍

食源性病原体是引起食源性疾病甚至死亡的微生物，其主要病原体包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌和沙门氏菌。其中，沙门氏菌通过受污染的水或食物传播给人类，从而引起发热、呕吐和腹泻等症状，甚至导致每年大约23000人死亡。近十几年来，我国因食用鼠伤寒沙门氏菌污染的牛奶而引起的病原微生物感染病例已超过100例。鉴于鼠伤寒沙门氏菌的广泛流行性，且严重威胁人类健康，对其进行快速准确的检测具有重要意义。

用于检测沙门氏菌的传统平板培养法较为耗时，不利于实时监测。近年来，电化学免疫传感器因其操作简单、灵敏度高、特异性好和成本效益高等优点而受到越来越多的关注。电化学免疫传感器基于抗原-抗体之间的特异性识别，通过将抗体固定在电极表面，并通过测量电化学信号以实现对样品中病原体水平的检测。

本研究将PtNPs与Co/Zn-ZIF-8-400@C-MWCNTs融合，并通过Pt-S键增强抗体结合度，制备了一种基于PtNP - Co / Zn-ZIF-8 @ C - MWCNTs的新型无标记电化学免疫传感器，该免疫传感器具有较高的灵敏度、特异性、重现性和稳定性。免疫传感器的线性范围为1.3 × 10² ~ 1.3 × 10⁸ CFU mL^-1，检测限为9.4 × 10¹ CFU mL^{- 1}。对牛奶样品进行检测，回收率为94.07 % ~ 105.76 %。该方法适用于牛奶中鼠伤寒沙门氏菌的检测。

本研究制备的免疫传感器可以通过替换不同抗体达用于其他食源性致病菌的测定，为微生物的快速检测技术提供新的思路。

图1. (A) Co/Zn-ZIF-8-400的合成; (B)鼠伤寒沙门氏菌免疫传感器的制备

图2. (A) 免疫传感器EIS图; (B) CV 曲线 (a) GCE, (b) Co/Zn-ZIF-8-400@C-MWCNTs/GCE, (c) PtNPs-Co/Zn-ZIF-8-400@C-MWCNTs/GCE, (d) Ab/PtNPs-Co/Zn-ZIF-8-400@C-MWCNTs/GCE, (e) BSA/Ab/PtNPs-Co/Zn-ZIF-8-400@C-MWCNTs/GCE, and (f) 沙门氏菌 /BSA/Ab/PtNPs-Co/Zn-ZIF-8-400@C-MWCNTs/GCE

图3. (A)不同浓度沙门氏菌的DPV信号响应 (a) 0, (b) 1.3 × 10², (c) 1.3 × 10³, (d) 1.3 × 10⁴, (e) 1.3 × 10⁵, (f) 1.3 × 10⁶, (g) 1.3 × 10⁷, (h) 1.3 × 10⁸ CFU mL^-1; (B) 标准曲线图.

● 创新性/应用前景

利用PtNPs-Co/Zn-ZIF-8-400@C-MWCNTs纳修饰电极，在牛奶体系中沙门氏菌检测限低至9.4×10¹ CFU mL^-1。该检测方法在牛奶体系中呈现了较好的灵敏性、特异性、重现性及稳定性，其应用前景广阔，可推广应用于食品安全快速检测领域，为保障公共卫生和食品安全提供有力技术支持。

参考文献

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.138672

内容来源：食品加智食科技

责任编辑：展源

审　　核：何发

河南农业大学:一种新型金属-有机骨架电化学免疫传感器快速检测牛奶中鼠伤寒沙门氏菌

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