生物技术在水质大肠杆菌检测中的应用

摘要：饮用水安全是当今社会重点关注的问题，特别是航空用水及机场饮用水涉及航空安全，所以机场饮用水检测具有十分重要的作用。大肠杆菌作为当前水质卫生学当中的重要指标，在进行水质检测的过程当中有着十分重要的作用。文章从生物技术着手，分析了生物技术在水质大肠杆菌检测中的实际应用。

关键词：生物技术；水质大肠杆菌检测；饮用水安全；机场饮用水；水质卫生学 文献标识码：A

中图分类号：X832 文章编号：1009-2374（2016）27-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.042

大肠杆菌作为当前水质检测中的一项重要指标，对于人们的饮用水安全有着十分重要的影响，世界各国都把大肠菌群数当成环境卫生学的指标之一，并对其做出了十分严格的限制。特别是机场饮用水作为航站楼及各航空公司的水源保障，部分水源会作为飞机上生产生活用水，对大肠杆菌要求更为严格，按照规定在机场饮用水当中不能够检测出大肠杆菌。这就对水质大肠杆菌的检测技术包括检测准度、检测精度、检测时效性提出了较高的要求。而传统的水质大肠杆菌检测方法存在三点不足：一是培养基原料要求较高，保存不宜将出现污染影响结果统计；二是操作、培养过程复杂，增加了人为误差因素；三是等待时间长，时效性较差，特别是机场作为快速运行行业，对大肠杆菌检测的时效性提出了更为严格的要求。可喜的是，随着科技的发展，一系列新型检测技术的出现使得水质大肠杆菌的检测逐渐变得简单、高效起来，其中生物技术作为一个突出的代表，在近几年的水质大肠杆菌检测中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。

1 分子生物学技术大肠杆菌的检测

1.1 DNA探针技术

DNA探针技术主要指的是，利用特异性的DNA探针对水质大肠杆菌当中的核糖体，即RNA进行相应的检测。就目前而言，DNA探针技术主要被应用到了临床医学以及食品中大肠杆菌的检测中，在实际的应用过程当中，用于对大肠杆菌进行检测的核酸探针有着很多种类型，其中利用的靶基因大多是能够产生毒素的基因，例如VT、eaeA等，在检测的过程中绝大多数时候使用的是生物素以及荧光素等非放射性的物质对大肠杆菌进行标记，而荧光探针以及寡核苷酸探针已经逐渐被应用到了水质大肠杆菌的检测过程当中，并取得了十分突出的成效，这一类生物探针技术在应用中由于具备检测精度较高，再加上检测时间较短的优势，能够更为快速地对水质环境当中的大肠杆菌进行检测，而且在实际检测中DNA探针都会和PCR技术实现有机结合，促进大肠杆菌检测效率的提升。

1.2 聚合酶链反应技术

所谓的聚合酶链反应技术，也就是PCR技术，这是在1983年由Millus和Cetus共同发明的一种DNA快速扩散技术，PCR技术在实际应用中能够对水质环境中致病性的大肠杆菌检测起到良好的效果。就现阶段而言，PCR技术在实际的应用中可以分为多种技术类型，例如实时定量PCR、多重PCR以及ELISA-PCR等，但是就针对水质大肠杆菌检测而言，较为常用的是实时定量PCR以及多种PCR等这两种技术，到目前为止，PCR检测技术在实际的应用过程当中，主要是针对水质环境当中致病性大肠杆菌的致病基因进行检查的，一部分国外专家学者利用PCR检测技术对大肠杆菌进行检测的过程中，利用了99种不同环境中的水质，并得到了和标准检测方法完全吻合的结果，使得PCR技术得到了世人的认可。

1.3 基因芯片技术

基因芯片又被称为DNA芯片，基因芯片技术是一种能够大范围高效率获取相关生物信息的方式，在实际的应用过程当中，基因芯片技术主要应用到了水质大肠杆菌的检测过程当中，这一技术能够检测到15种大肠杆菌的毒力因子。而且随着基因芯片技术的快速发展，能够为水质大肠杆菌的检测提供更为准确的结果，并且在实际的应用时，能够有效地缩短水质大肠杆菌检测的工作时间，提升检测工作的效率。

2 免疫分析法的大肠杆菌检测

免疫分析法主要是通过合理地利用抗原以及抗体之间所存在的特异性反应，对反应物之上的示踪物进行检测，从而实现对抗原或者抗体的定性检测，在应用到水质大肠杆菌检测工作当中时，免疫分析法主要可以

分为：

2.1 酶免疫分析技术

就现阶段的应用而言，酶免疫分析技术在水质大肠杆菌的检测过程当中有着十分广阔的应用，其中最为常用的一种检测方式是酶联免疫吸附分析法，这种方法在实际操作过程当中具有操作简便、特异性较强、迅速灵敏的特点，在水质大肠杆菌检测中应用较为广泛。

2.2 化学发光免疫分析技术

化学发光免疫分析技术主要指的是，在实际的应用过程当中把化学发光物当作反应物中的标记物，利用高灵敏度的化学发光测定技术以及高特异性的免疫反应技术相结合，对水质大肠杆菌进行综合性的检测。在实际的应用过程当中，一部分研究人员能够在9h内对水样环境当中大肠杆菌菌群进行检测，使得水质大肠杆菌检测技术得到了明显提升，促进了水质的安全性提高。

2.3 免疫磁珠技术

免疫磁珠技术是一种利用磁珠当作抗体的承载体，并利用抗体抗原能够在磁力作用下实现力学移动的特征，从而起到特异性抗原实现分离的目标。利用这一检测技术，并与荧光免疫法相互结合能够对水质环境当中的致病性大肠杆菌进行快速的检测。此外，这一技术与电化学发光技术相比较而言不具备较高的灵敏性，但是在实际的应用过程当中，操作更加方便。

3 免疫传感器大肠杆菌检测

在当前水质大肠杆菌的生物检测过程当中，免疫传感器作为一种能够将抗原或者抗体当作生物分子识别元件而进行水质检测的一种技术，在实际的应用中有着较多的类型，如压电晶体免疫传感器、表面声波免疫传感器以及电流免疫传感器等。

3.1 压电晶体免疫传感器

在具体的应用过程当中，压电晶体免疫传感器主要是采用压电晶体在震荡之时所发出的频率对晶体表层质量负载的高度敏感性以及免疫反应的高度特异性相互结合而逐渐兴起的新型生物传感器技术。在实际的应用中具有检测速度较快且花费成本较为低廉的优势。一部分国外研究人员在对水质大肠杆菌进行检测之时，采用压电晶体免疫传感器，能够有效地寻找到大肠杆菌的抗原，并研究出相应的克隆抗体。例如，在利用压电晶体免疫传感器进行大肠杆菌的检测之时，在细胞浓度处于106～109CFU/mL的范围内之时，免疫传感器能够对大肠杆菌的菌群数量进行较为准确的检测，最终的检测结果与常规性的计数检测方法所得到的结果大致相当，但是这种检测方法在实际的应用过程当中更为简捷，能够在短时间内得到检测的结果。

3.2 表面声波免疫传感器

在实际的应用之时，表面声波免疫传感器和压电晶体免疫传感器有着相似之处，都是需要通过在晶体表面发生免疫反应而使得晶体表面的负重得到改变，从而再利用改变超声波频率的方式对待测样品当中的抗原进行检测。这一项技术在对水质大肠杆菌检测中，检测限能够达到106CFU/mL，检测时间仅仅3h，能够检测到400～105CFU/mL的大肠杆菌，有效地提升了大肠杆菌的检测效率。

3.3 电流免疫传感器

就目前而言，在免疫传感器使用的过程当中，电流免疫传感器是使用较为广泛的一种类型，它的应用原理是在电位恒定的条件之下，电极的表面能够在发生还原反应的过程中对电流造成影响，利用电流的变化对待测物质中的成分进行检测，一部分研究结果表明，电流免疫传感器在对水质大肠杆菌进行检测的过程当中，能够在10min内分析大肠杆菌O157：H7，并能够将检测的结果精确到10CFU/mL的范围之内。同时还有部分研究者通过大肠杆菌中DH5a链的多克隆抗体进行分析，开发出了一种能够对水质大肠杆菌进行检测的完全电位交互生物传感器，实际的检测时间仅仅需1.5h，检测限能够达到10CFU/mL，使得水质大肠杆菌的检测结果精准度大大

提升。

4 结语

综上所述，随着时代的发展，饮用水安全性对于人们有着十分重要的影响，特别是在将安全视为生命线的航空产业来说尤其是这样。然而在水质环境当中由于大肠杆菌等细菌的存在，要想提高饮用水的安全性，就需要将一系列新型检测技术应用到实践当中，促进水质大肠杆菌检测质量的提升。生物技术作为一种新型检测技术，在对水质大肠杆菌检测的过程当中有着较大的优势，其中在实际的应用过程当中需要对分子生物学检测技术、免疫分析检测技术以及免疫传感器等进行综合的分析，根据实际的情况，有针对性地选择切实可行的生物检测技术，为水质大肠杆菌检测质量的提升奠定坚实的基础，为人们提供高质量的饮水安全。

参考文献

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作者简介：郑循志（1988-），男，四川成都人，四川省机场集团有限公司助理工程师，研究方向：水质化验。

（责任编辑：王 波）