基于纳米材料光热效应的食源性致病菌试纸条检测方法研究

摘要

食源性致病菌是危害食品安全和人类健康的主要因素，其引起的食品安全问题一直受到公众的广泛关注。通过食物传播疾病的细菌有很多种，常见的革兰氏阴性菌有沙门菌属、志贺菌属、大肠杆菌等，革兰氏阳性菌有芽孢杆菌属、链球菌属、李斯特菌属等。大多数肠道菌属于革兰氏阴性菌，而大肠杆菌与沙门氏菌是引起人类肠道疾病的主要食源性致病菌。为有效监控食品安全，建立便携、快速、有效的检测技术十分必要。传统的沙门氏菌检测技术存在耗时长、效率低、设备复杂等问题。试纸条技术作为一种新型的纸上分析技术平台，具有高效、便携、制作简单、操作方便、耗样量少等优点，引起了广泛关注并在多个领域得到应用。通常试纸条检测的灵敏度不够高，且容易受外界环境因素的影响，因此，本研究对试纸条检测方法加以改进，将其与纳米材料的光热效应相结合，根据细菌个数与温差在一定范围内的对应线性关系实现对样品中待测物的定量检测。
　　本研究分为五个部分：第一章主要概述了食源性致病菌的种类与危害，试纸条检测的原理、步骤和分类，及试纸条检测方法的应用；重点介绍了试纸条在食源性致病菌检测中的应用及基于纳米材料光热效应检测方法的研究进展。第二章建立了一种基于胶体金光热效应的大肠杆菌渗滤式试纸条检测方法。在硝酸纤维素膜表面包被大肠杆菌抗体，封闭膜上的其它非特异性位点，将合成的胶体金-抗体复合物与大肠杆菌结合，形成胶体金-抗体-大肠杆菌复合物，滴加到硝酸纤维素膜上，形成抗体-大肠杆菌-抗体-胶体金复合物。大肠杆菌的数量越多，连接的胶体金越多，激光照射后温度升高值越大。进一步优化了包被液、封闭液、冲洗液种类与浓度及激光照射时间，并对试纸条特异性及灵敏度进行了考察与测试。结果表明，最佳包被液中甲醇含量为6％，最佳封闭液为3%BSA+0.6%Tween-20，最佳冲洗液中Tween-20含量为0.4%，最佳激光照射时间为1 min。绘制了该试纸条检测大肠杆菌的标准曲线，其线性回归方程为y=3.49x-8.662，R2=0.972，确定了该试纸条的最低检测限为410CFU/mL。第三章建立了一种基于石墨烯光热效应的沙门氏菌渗滤式试纸条检测方法。在硝酸纤维素膜表面包被沙门氏菌抗体，封闭膜上其它非特异性位点，将合成的石墨烯-胶体金-抗体复合物与沙门氏菌结合形成石墨烯-胶体金-抗体-沙门氏菌复合物，滴加到膜上，形成抗体-沙门氏菌-抗体-胶体金-石墨烯复合物。沙门氏菌数量越多，连接的石墨烯越多，激光照射后石墨烯产生的温差越大。进一步优化了包被液、封闭液、冲洗液及激光照射时间，对试纸条的灵敏度进行测试。结果表明，最佳包被液甲醇含量为6%，最佳封闭液为4%BSA+0.6%Tween-20，最佳冲洗液中Tween-20含量为0.4%，最佳激光照射时间为20 s。绘制了该试纸条检测沙门氏菌的标准曲线，其线性回归方程为y=0.754x-2.09，R2=0.971，确定了该试纸条的最低检测限为2600CFU/mL。第四章建立了一种基于磁性纳米材料光热效应的沙门氏菌渗滤式试纸条检测方法。在硝酸纤维素膜表面包被沙门氏菌抗体，封闭膜上其它非特异性位点，将沙门氏菌抗体修饰的10nm磁珠加入沙门氏菌中，反应一段时间后，滴加到硝酸纤维素膜上，磁珠-抗体-沙门氏菌复合物与膜上的抗体特异性识别，形成磁珠-抗体-沙门氏菌-抗体复合物，冲洗液冲洗除去未结合的磁珠-抗体。沙门氏菌数量越多，连接的磁珠越多，激光照射后磁珠产生的温差越大。进一步优化了包被液、封闭液、冲洗液、磁珠-抗体用量，对试纸条的灵敏度进行测试。结果表明，最佳包被液甲醇含量为6%，最佳封闭液中BSA含量为2%，最佳冲洗液中Tween-20含量为0.4%，最佳磁珠-抗体用量为20μL，绘制了该试纸条检测沙门氏菌的标准曲线，其线性回归方程为y=1.42x–3.588，R2=0.960，确定了该试纸条的最低检测限为800 CFU/mL。第五章对建立的基于纳米材料光热效应的食源性致病菌试纸条检测方法进行了总结。三种方法均可实现对食源性致病菌的快速检测，与传统方法相比较具有简单快速、耗样量少、无需大型仪器等优点。

目录

声明

中英文名词术语对照

第一章 绪 论

1 研究背景与意义

2 食源性致病菌快速检测方法简介

3 试纸条检测方法简介

4 试纸条在食源性致病菌检测中的研究进展

5 基于光热效应的检测方法研究进展

第二章 基于胶体金光热效应的大肠杆菌渗滤式试纸条检测方法研究

1 研究目的与意义

2 实验材料与仪器

3 实验方法与步骤

4 结果与讨论

5 本章小结

第三章 基于石墨烯光热效应的沙门氏菌渗滤式试纸条检测方法研究

1 研究目的与意义

2 实验材料与仪器

3 实验方法与步骤

4 结果与讨论

5 本章小结

第四章 基于磁珠光热效应的沙门氏菌渗滤式试纸条检测方法研究

1 研究目的与意义

2 实验材料与仪器

3 实验方法与步骤

4 结果与讨论

5 本章小结

第五章 结 论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表文章