电化学免疫生物传感器在食品中大肠杆菌O157∶H7检测中的应用

樊 凯，陈移平，陈晶晶，王剑平，王维琴

（宁波海通食品科技有限公司，浙江宁波 315300）

由微生物污染引起的食源性疾病已成为了全球关注的主要公共安全问题。在众多食源性致病菌中，大肠杆菌O157∶H7是较为严重的有害细菌，需开发简单、快速及成本低的检测方法用于实现大肠杆菌O157∶H7的检测分析[1-2]。传统用于细菌的检测方法主要有革兰氏染色法、生物化学和血清学测试、酶联免疫吸附法、聚合酶链式反应法、石英晶体微天平系统及表面等离子体共振法[3-5]。这些方法的缺陷在于需要专业的技术人员及昂贵的设备及试剂。基于石墨烯及金纳米颗粒的特性，开发一种新型的电化学免疫传感器用于大肠杆菌O157∶H7的检测分析。

1 材料与方法

1.1 试剂及仪器

兔抗大肠杆菌O157∶H7抗体和HRP标记的鼠抗O157∶H7抗体购买自生工生物工程（上海）股份有限公司。电化学工作站购买自上海辰华仪器有限公司。

1.2 实验方法

在玻碳电极表面修饰石墨烯和纳米金复合材料，滴加相应的兔抗大肠杆菌O157∶H7抗体，孵育2 h之后加入牛血清白蛋白（BSA）封闭，最终得到可以使用的生物传感器。

2 结果与分析

2.1 免疫传感器的分析性能

该免疫传感器通过静电相互作用将兔抗大肠杆菌O157∶H7抗体固定在修饰有石墨烯和纳米金复合材料的玻碳电极表面。BSA主要起到封闭电极表面活性位点的作用。与大肠杆菌O157∶H7结合后，会形成相应免疫夹心结构，加入相应的底物后，可得到H2O2催化反应的氧化还原电流信号。

如图1所示，在最优的反应条件下，构建的免疫生物传感器可检测一系列不同浓度的大肠杆菌O157∶H7。如图1所示，为生物传感器针对不同浓度大肠杆菌O157∶H7的典型的方波伏安曲线。发现峰电流随着大肠杆菌O157∶H7的浓度的增加而增加，在5.2×10～5.2×106CFU/mL范围内与浓度的对数成正比。根据峰电流和浓度的变化关系，进行线性拟合，标准方程为Ip(μA)=-0.378+0.127C(CFU/mL)（R2=0.995），检测限达到1.3 CFU/mL。免疫传感器的分析性能与之前类似的方法相比，具有更高的灵敏度和选择性。对生物传感器的选择性、重复性及稳定性进行了测试。通过测试相应非目标物的细菌检测，该传感器对大肠杆菌O157∶H7有较好的特异性。重复性实验的结果表明，该传感器响应的相对标准偏差为3.4%。对于传感器的长期稳定性，将电极放置在4 ℃条件下14 d，发现传感器的性能仅仅下降为原来的92%。

图1 方波伏安法检测大肠杆菌O157∶H7浓度梯度图及标准曲线

2.2 实际样本检测

对该传感器检测实际样本的能力进行评估，结果显示，生物传感器在牛肉和苹果汁中的回收率为92.3%～104.3%。结果表明，该传感器可以用于复杂食品样本中大肠杆菌O157∶H7的检测。

3 结论

在本研究中，开发了一种简单灵敏的阻抗免疫传感器用于大肠杆菌O157∶H7检测。该免疫传感器的优势在于灵敏度高、选择性好，具有良好的重复性和稳定性。