食源性致病菌是指受其污染的食物会激励人体疾病的一类微生物。古板的食源性致病菌检测方式包罗规范平板计数法和渐渐优化的方式如纠合酶链式响应（PCR）法、酶联免疫吸附试验（ELISA）法、诈欺噬菌体的方式、环介导等温扩增（LAMP）等不行餍足公家对食物安定和强壮的更高需求。

　　基于纳米资料的生物传感器检测方式通过将纳米资料引入生物传感器，杀青对致病菌的精巧急迅测定。个中，生物传感器是操纵物理化学检测筑立测定种种生物因素的一种生物仪器，纳米资料拥有尺寸幼、表体比大PG电子官网、可皮相活化、精良的信号传导和电导率等上风，可被高密度识别分子藻饰，既可行动识别元素，也可行动信号元素，使生物传感器的检测功能有用擢升。鉴于此，渤海大学食物科学与工程学院的张红梅、高雪*、励筑荣*等对 纳米生物传感器正在食源性致病菌检测中的操纵举办了综述，旨正在为食物安定供给新思绪。

　　为有用注意食源性致病菌的污染，洪量检测食源性致病菌的方式被琢磨，包罗被以为是国际黄金方式的规范平板法和渐渐改良的急迅检测法。

　　规范平板法是检测食源性致病菌的国际规范方式，拥有较高的正确度和较强的精巧性，但必要洪量的实行筑立和教育基，易受到非检测菌的污染，所需时候长。比拟之下，PCR方式所需的检测时候缩短，精巧度擢升，涵盖浅易PCR、多重PCR、及时PCR和最新的数字PCR，但本钱高且操作繁琐。ELISA拥有极高的特异性和精巧度，但抗原抗体的毗连和酶的催化易受处境滋扰。诈欺噬菌体的方式拥有极强的拣选性，但同时受到良多前提的限定。LAMP可使对象DNA扩增，精巧度升高，但会产生假阳性。

　　综上，古板的检测方式无法餍足简陋凿凿、省时精巧且低花消的需求，特别是正在资源有限的地域难以践诺。而基于纳米生物传感器检测食源性致病菌的方式很好地投合了这些需求，深受浩瀚琢磨者的体贴。

　　近十几年，生物传感器疾速成长，LOD越来越低，检测时长从天到幼时甚至分钟，成为了优化食源性致病菌检测方式的琢磨热门之一。其它，新型纳米资料拥有优异的物理化学和光学性子及较大的皮相积，可加强纳米生物传感器的检测功能，所以，基于纳米资料生物传感器的方式拥有庖代古板方式的潜能。与此同时，纳米生物传感多形式的结果输出包罗电化学、皮相加强拉曼散射（SERS）、比色和荧光等，此方式可能放大信号，升高精巧度。为此本文对纳米生物传感器的单形式、双形式及多形式检测方式的道理及其操纵上风张开归纳斗劲（图1、表1），为优化食源性致病菌检测身手奠定表面基本。

　　基于纳米生物传感器的单形式检测是检测信号以比色、荧光、SERS、电化学等单形式输出的方式。比色检测浅易、急迅、本钱低；荧光检测拥有较高精巧度；SERS检测急迅且精巧度高；电化学检测急迅便捷，适于现场检测。每一种检测方式各具上风，正在食源性致病菌的定性定量测定中操纵普及。

　　比色检测中传感器的色彩随对象致病菌的浓度改观而改观，是一种浅易、可视化的方式，包罗直接比色和催化比色。直接比色即由纳米资料的离别和堆积、形态和巨细蜕变惹起色彩蜕变，可直接通过肉眼阅览。如图2A所示，插足对象菌后，金纳米颗粒（AuNPs）爆发堆积或金纳米棒（AuNRs）经蚀刻后巨细爆发蜕变，导致色彩蜕变。催化比色即诈欺纳米酶的氧化性或过氧化性等催化无色底物，如图2B所示，二氧化锰纳米片（MnO 2 NSs）催化无色的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）和邻苯二胺（OPD）天生相应的显色氧化产品，色彩蜕变与对象菌的浓度干系。比色检测方式简陋急迅且本钱低，但受少许表正在前提的滋扰，对象物需纯化管造。

　　鉴于食物繁复的基质，平常两种及以上食源性致病菌共存于食物基质中，所以，食源性致病菌的同时检测极具科学道理。

　　荧光检测诈欺与对象物特异性响应的体表或体内荧光标识物的方式，使分别对象信号输出为对应荧光信号，杀青对对象物的检测。正在诈欺纳米生物传感器的荧光检测身手中，荧光纳米资料诈欺表部能量将检测信号转化为与对象菌浓度干系的荧光强度，可分为上转化荧光资料和下转化荧光资料。上转化荧光资料包罗上转化纳米粒子（UCNPs）和碳点（CDs），拥有上转换荧光特点、高荧光安闲性、最低的自己荧光配景滋扰和生物相容性等怪异的上风；下转化荧光资料包罗古板的荧光染料和量子点，拥有下转换光致发光特点、光谱重叠和配景滋扰等不够。

　　荧光检测的道理包罗荧光加强、荧光猝灭和荧光猝灭再复兴。荧光加强中常用到堆积诱导发射（AIE），即通过荧光资料与对应检测菌的互相感化，纳米粒子爆发堆积，诱导光发射，导致荧光加强（图3A）。荧光猝灭包罗静态猝灭和动态猝灭，静态猝灭如内滤效应（IFE），紧假若荧光资料（供体）与猝灭剂（受体）之间变成不发光的基态配合物，导致荧光猝灭或者荧光强度低重；动态猝灭经过为荧光资料的勉励态分子通过与猝灭剂分子的碰撞感化，以能量转动或电荷转动的办法从勉励态回到基态，如荧光共振能量转动（FRET），供体的能量转动给受体导致供体的荧光猝灭（图3B）。荧光猝灭再复兴操纵更为普及，检测精巧度更高（图3C）。

　　SERS是一种基于电磁和化学加强以放大拉曼信号的方式，拥有识别本领强、反应速率疾、精巧度高的上风，正在食源性致病菌的检测中纵普及食品。SERS信号与SERS活性底物和“热门”相闭，越来越多布局繁复且功能优异的多组分纳米资料用于SERS检测，由于纳米布局的个别皮相等离子体电磁加强可行动加强SERS信号的“热门”。其它，SERS强度可能通过改观纳米资料的构成因素、皮相样式和颗粒尺寸举办调剂。

　　电化学测定是指诈欺对象物的物理化学性子导致对应电参数爆发蜕变食品，将对象信号转化为电化学信号，杀青定性和定量检测的方式。电化学纳米传感器因其急迅精巧、便携火速及可现场检测等上风正在检测食源性致病菌方面深受青睐，个中安培测定和伏安测定的道理是检测物使电极皮相爆发氧化还原响应，从而爆发信号，个中，伏安测定包罗差分脉冲伏安（DPV）和轮回伏安（CV）等（图5）。

　　ppaturi及其团队研发出一种基于还原氧化石墨烯-碳纳米管（rGO-CNT）复合资料的生物传感器无符号检测Salmonella食品。个中rGO-CNT拥有精良的氧化还原性、电导率和电子转动性，插足Salmonella后，细胞膜上的负电荷故障电子转动到电极皮相，从而经菌体细胞内部转动到电解质，电流密度跟着Salmonella浓度的加添而加添，杀青了通过DPV检测Salmonella，正在最优的实行前提下，该传感器与浓度为10～108 CFU/mL的Salmonella线 CFU/mL，检测可正在10 min内杀青。

　　基于纳米生物传感器的双形式检测是检测信号以比色、荧光、电化学、SERS等个中两种信号输出的方式，包罗荧光和紫表双形式、SERS和紫表双形式、荧光和电化学双形式等（图6A），个中荧光和紫表双形式操纵较为普及（图6B），比拟单形式检测，双形式检测能避免假阳性，加强可托度。

　　基于纳米生物传感器的多形式检测是检测信号以比色、荧光、电化学、SERS等个中3 种及以上形式输出的方式（图7）。同时，也有良多琢磨报道了多形式检测包罗统一形式中分别信号输出，如比色检测中的直接比色和催化比色，荧光检测中的单种荧光和比率荧光，电化学检测中的分别电参数等。比拟单形式及双形式，多形式检测进一步加强结束果的凿凿性和可托度，而且多形式能餍足分别检测前提的需求，特地是正在资源有限的处境下。

　　Wang Xiu等提出了一种急迅检测E.coli的多形式方式，是一种基于比色-荧光-原子荧光光谱-电感耦合等离子体质谱的多形式剖析。个中，用β-糖苷酶行动E.coli的目标，4-氨基苯酚β-D-半乳糖糖苷可能被β-糖苷酶领会获得对氨基苯酚，进一步使Ag + 变成AgNPs，Ag + 导致Cd 2+ 从碲化镉量子点（CdTe）中解离并经集合滤膜拣选性滤事后，可能测定其原子荧光光谱和电感耦合等离子体质谱，其余，AgNPs督促CdTe量子点的可视化色彩蜕变和荧光检测。插足E.coli后，通过E.coli和β-糖苷酶之间的互相感化影响比色-荧光-原子荧光光谱-电感耦合等离子体质谱的结果，杀青多形式检测E.coli，LOD为25 CFU/mL，正在实践样中具较高的可行性。

　　食源性致病菌污染的防患依旧必要很多凿凿火速的方式杀青早期检测，比拟古板方式，基于纳米生物传感器的方式是一个精良的更改，特别是正在检测功能、操作经过及资料俭省等方面。比色检测可能直接可视化，荧光检测尤其精巧PG电子官网、SERS检测急迅，电化学检测反应疾PG电子官网。检测方式通过便携光学筑立、测流免疫试纸条、微流控芯片等身手集合智老手机的操纵可能实实际时现场检测。归纳斗劲之下，多形式优于双形式，双形式优于单形式，特别是正在结果的可托度和检测前提方面。同时，一个优异的检测食源性致病菌的纳米生物传感器应拥有如下上风：精巧度高、拣选性强、抗滋扰性、简陋便携、可反复诈欺、可及时检测、低本钱、较短反合时候和较低试剂用量（痕量检测）。

　　然而，食源性致病菌激励的食源性疾病仍是一个宏大食物安定题目，对其检测方式正在检测功能和造备经过方面的央浼越来越高，为此，对纳米生物传感器正在食源性致病菌检测中的操纵提出如下预测：1）对样品举办急迅有用的前管造，目前民多生物传感器都是基于菌体的纯教育，而实践样中的菌体浓缩与区别结果直接影响到检测精巧度，所以，成长更为急迅有用的前管造身手以升高精巧度将成为亟待冲破的难点；2）造备多功效的纳米资料复合系统，升高多形式检测的精巧度，裁汰前提的限定，同时造备拥有较窄的发光特点的纳米资料，避免分别信号之间的互相影响；3）优化纳米生物传感器中的识别元素，避免识别元素与非靶标检测菌的非特异集合；4）成长及时正在线检测，成长种种信号便携筑立实实际时检测，同时，集合编程软件对种种信号举办智能算法，通过无线通讯传输，杀青正在线检测。

　　出生于浙江宁波，结业于浙江大学化工系生物化工专业并获博士学位，教练，博士生导师，多次到英良习澳进修、高访和团结琢磨，现任渤海大学副校长兼食物科学琢磨院院长。国度级百万万人才、国务院异常津贴专家、辽宁省攀爬学者、中国工程院2021年院士增选有用候选人。现任生鲜农产物储备加工及安定左右身手国度地方连结工程琢磨中央主任食品、国度鱼糜及鱼糜成品加工身手研发分中央（锦州）主任、辽宁省食物安定要点实行室主任、辽宁省食物科学与工程一流学科发动人。紧要从事生鲜农产物（水产物和果蔬）储备加工方面的琢磨；主理国度天然科学基金要点项目和863等国度级项目10余项、省部级项目50余项、横向项目40余项（个中单个项目让渡金额1200万元1 个、500万元2 个）；授权发现专利92 件；以第一或通讯作家发布SCI收录论文249 篇（个中中科院大类一区113 篇，影响因子10.0以上9 篇，是爱思唯尔高被引学者）、EI收录论文272篇；出书专著1 部、主编教材6 部；排名第一取得国度科技提高二等奖2 项、国度级教学成效二等奖1 项、省部级特等和一等奖7 项、辽宁省高校科技成效转化大赛一等奖1 项。现任中国食物科学身手学会常务理事、中国农业工程学会农产物加工及储备工程分会副理事长、培育部食物类专业教指委委员等，是国表里10余个威望期刊的编委和审稿专家。

　　本文《纳米生物传感器正在食源性致病菌检测中的操纵琢磨发扬》起原于《食物科学》2024年45卷3期348-357页. 作家：张红梅，高雪，刘璐，贾穆，励筑荣. DOI:10.7506/spkx0222-206. 以上为精简作品，一共实质请点击下方阅读原文即可查看作品干系讯息。

　　练习编纂：李雄；负担编纂：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片起原于作品原文及摄图网

　　为了帮帮食物及生物学科科技职员控造英文科技论文的撰写手腕、升高SCI期刊收录的射中率，归纳擢升我国食物及生物学科科技职员的高质地科技论文写作本领。《食物科学》编纂部拟定于2024年8月1—2日正在武汉举办“第11届食物与生物学科高水准SCI论文撰写与投稿手腕研修班”，为期两天。

　　为升高我国食物养分与安定科技自决革新和食物科技家当维持本领，促使食物家当升级，帮力‘强壮中国’策略，北京食物科学琢磨院、中国食物杂志社、国际谷物科技学会（ICC）将与湖北省食物科学身手学会、华中农业大学、武汉轻工大学、湖北工业大学、中国农业科学院油料作物琢磨所、中南民族大学、湖北省农业科学院农产物加工与核农身手琢磨所、湖北民族大学、江汉大学、湖北工程学院、果蔬加工与品格调控湖北省要点实行室、武汉食物化妆品查验所、国度市集囚禁实行室（食用油质地与安定）、处境食物学培育部要点实行室配合举办“第五届食物科学与人类强壮国际研讨会”。集会时候：2024年8月3—4日，集会住址：中国 湖北 武汉。

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