食品安全的隱形威脅
在全球化的今天，食品安全問題如同懸在頭頂的達摩克利斯之劍，時刻威脅著公眾健康。大腸桿菌（Escherichia coli，簡稱E. coli），這個常見的食源性病原體，廣泛存在于肉類、魚類、乳制品和蔬菜中。一旦攝入被污染的食物，可能導致水樣腹瀉、嘔吐、出血性結腸炎，甚至危及生命。因此，快速、準確地檢測大腸桿菌對于保障食品安全至關重要。
傳統檢測方法的局限
傳統的檢測方法，如菌落計數、聚合酶鏈反應（PCR）和酶聯免疫吸附試驗（ELISA），雖然準確，但存在耗時長、需要專業(yè)設備和高技能操作人員等缺點，難以滿足快速檢測的需求。比色分析法因其快速、簡便、無需復雜儀器等優(yōu)勢，成為科研人員關注的焦點。
表1 不同方法測定大腸桿菌的分析性能比較
科研突破：新型比色法檢測大腸桿菌
近日，一項創(chuàng)新性的研究成果為食品安全檢測帶來了新的希望。科研團隊開發(fā)了一種基于Au@Ag核殼納米顆粒的比色分析方法，利用對苯醌（p-benzoquinone，簡稱BQ）作為脂溶性氧化還原介質，實現了對大腸桿菌的快速、靈敏檢測。
圖1 基于Au@Ag NP形成的大腸桿菌比色法檢測示意圖。
大腸桿菌在檢測體系中將BQ還原為羥基醌（hydroquinone，簡稱HQ），HQ進一步還原Tollens’試劑中的銀離子，在金納米顆粒（AuNPs）表面形成Au@Ag核殼納米顆粒。隨著大腸桿菌濃度的增加，溶液顏色從紅色變?yōu)槌壬?90 nm處的銀吸收峰逐漸增強。通過優(yōu)化BQ濃度，確定6 mM為最佳條件，確保了足夠的HQ生成，以滿足后續(xù)反應的需求。
實驗結果與優(yōu)勢
實驗結果令人振奮。在1.0 × 101至1.0 × 107 CFU/mL的濃度范圍內，吸收峰強度與大腸桿菌濃度的對數呈線性關系，檢測限低至3 CFU/mL。這一檢測范圍和靈敏度，使其在實際應用中具有顯著優(yōu)勢。此外，該方法對金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，簡稱S. aureus）無反應，展現出卓越的特異性。在牛奶樣品中的檢測實驗中，該方法的準確性和可靠性得到了充分驗證，回收率高達110.3%至110.8%，相對標準偏差（RSD）值穩(wěn)定在4.37%至4.55%之間。
表2 本方法在牛奶樣品中大腸桿菌檢測中的應用結果
圖2 (A) BQ/E的彩色圖像。大腸桿菌在96孔板中。大腸桿菌濃度為0 ~ 1.0 × 10 8 CFU/mL時，BQ/AuNPs/Tollens試劑的紫外-可見吸收光譜及照片（附圖）。從a到h標記的光譜分別對應于濃度為0、1.0 × 101、1.0 × 102、1.0 × 104 CFU/mL、1.0 × 105、1.0 × 106、1.0 × 107和1.0 × 108 CFU/mL的光譜。(B)吸光度隨大腸桿菌濃度的變化曲線。插圖：大腸桿菌濃度在1.0 × 101 ~ 1.0 × 107 CFU/mL范圍內呈線性關系。誤差條表示三次重復測量的標準差。
研究意義與應用前景
這項基于Au@Ag核殼納米顆粒的比色分析方法的問世，為食品安全檢測領域帶來了一場革命。它不僅操作簡便、成本低廉，更以快速的檢測速度，為食品檢測人員提供了一雙“火眼金睛”，能夠在第一時間揪出潛藏在食品中的大腸桿菌。在實際食品樣品檢測中的出色表現，更是預示著其在食品安全防線中的巨大應用潛力。這不僅是科研人員的一次勝利，更是對全球消費者食品安全承諾的一次有力兌現。隨著這一技術的推廣應用，我們有理由相信，食品安全的防線將更加堅固，消費者的健康將得到更有力的保障。
參考文獻：Zhang D, Zhang X, Li X, et al. Sensitive colorimetric detection of Escherichia coli in milk using Au@ Ag core-shell nanoparticles[J]. Talanta, 2024, 280: 126783.
文章來源：微生物安全與健康網，作者~蔡偉程。
