基于適配體的光學(xué)和電化學(xué)法對食源性致病菌檢測的研究進(jìn)展

惠媛媛，彭海帥，王畢妮，張富新，劉玉芳，賈蓉，任榮

基于適配體的光學(xué)和電化學(xué)法對食源性致病菌檢測的研究進(jìn)展

惠媛媛，彭海帥，王畢妮，張富新，劉玉芳，賈蓉，任榮

陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，西安 710119

由于食品的多樣性和食品基質(zhì)的復(fù)雜性，食品安全問題已成為全社會(huì)共同關(guān)注的熱點(diǎn)問題，其中微生物引起的食源性疾病居全球食品安全問題之首。食源性致病菌的檢測是食源性疾病預(yù)防與控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。平板計(jì)數(shù)法被評為微生物檢測的金標(biāo)準(zhǔn)，但在致病菌檢測過程中信號的放大需要通過單個(gè)細(xì)胞生長成菌落來實(shí)現(xiàn)，因此檢測周期較長（3—7 d）。此外，現(xiàn)有的準(zhǔn)確檢測致病菌的技術(shù)有聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）和酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）等，但由于預(yù)處理時(shí)間長、操作復(fù)雜、檢測結(jié)果存在假陽性等問題，不適合對致病菌進(jìn)行現(xiàn)場快速有效的檢測。核酸適配體是利用指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（SELEX）從核酸分子文庫中得到的寡核苷酸片段，具有良好的特異性、穩(wěn)定性、易于修飾和親和力高等特點(diǎn)，在毒素、抗生素、重金屬和致病菌等其他小分子的檢測中有很大的潛力。目前，國內(nèi)外學(xué)者已開發(fā)了各種基于適配體的檢測方法。本文綜述了食品中常見的食源性致病菌及其傳統(tǒng)的檢測方法和近十年來用于致病菌檢測的光學(xué)和電化學(xué)適配傳感器，涵蓋每種方法的檢測策略、檢測時(shí)間、檢測范圍和檢測限等信息，也提出了適配體傳感器在食品安全檢測中存在的主要問題，并對其未來研究的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，這些將為今后的研究工作提供一定的基礎(chǔ)。

食源性致病菌；適配體；快速檢測；食品安全

近20年來，隨著食源性疾病發(fā)病率的顯著增加，食源性疾病已成為世界性的重大公共衛(wèi)生問題。美國疾病預(yù)防與控制中心（CDC）估計(jì)，美國每年由食源性致病菌造成大約7 600萬例疾病，3 215萬例住院治療，5 200例死亡[1-2]。澳大利亞每年因食源性疾病帶來的經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)26億澳元。食源性疾病的大量暴發(fā)可追溯到食用被致病菌污染的食品。致病菌又稱病原微生物，據(jù)報(bào)道，已被確認(rèn)的食源性致病菌多達(dá)31種，常見的有空腸彎曲桿菌、沙門氏菌、副溶血性弧菌、大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌及單核增生李斯特菌等[3]。食源性致病菌的檢測對于防止其危害具有重要意義，其中用于致病菌檢測的生物識別元件有抗體、噬菌體、抗菌肽和適配體等。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者構(gòu)建了各種各樣基于適配體的生物傳感器。本文對用于食源性致病菌檢測的光學(xué)及電化學(xué)適配體傳感器進(jìn)行了全面的綜述。首先，對引起食源性疾病的主要致病菌進(jìn)行了介紹并簡述了傳統(tǒng)的致病菌檢測方法。然后，根據(jù)近10年的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，總結(jié)了基于適配體的電化學(xué)和光學(xué)方法在食源性致病菌檢測中的研究現(xiàn)狀，其中涵蓋每種方法的檢測策略。分析每種方法的檢測范圍、檢測限及檢測時(shí)間等，并在此基礎(chǔ)上，討論基于適配體的方法在致病菌檢測中所存在的問題和挑戰(zhàn)及對未來的研究展望。

1 常見的食源性致病菌

1.1 空腸彎曲桿菌（Campylobacter jejuni）

空腸彎曲桿菌是一種螺旋形、有鞭毛、微需氧的革蘭氏陰性菌，廣泛散布在各種動(dòng)物體內(nèi)，其中以家禽、野禽和家畜帶菌最多[4]。該菌在水、牛奶中4℃下能存活3—4周，在雞糞中保持活力可達(dá)96 h，對酸堿也具有耐受力，易在胃腸道中生存[5]。空腸彎曲桿菌可引起人患各種疾病，如急性腸胃炎，在急性腸胃炎病例中，彎曲桿菌病可能導(dǎo)致嚴(yán)重的自身免疫性后遺癥，例如反應(yīng)性關(guān)節(jié)炎，此外，每1 000例病例中約有1例為格林-巴利綜合征（GBS）[6-9]。

1.2 沙門氏菌（Salmonella typhimurium）

沙門氏菌是一種桿狀、有鞭毛、需氧或兼性厭氧的革蘭氏陰性桿菌，是一種經(jīng)常在雞腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌。常見的肉類、奶蛋類食品和蔬菜都會(huì)被沙門氏菌污染，在世界各地的食物中毒中，沙門氏菌引起的中毒病例是僅次于彎曲桿菌的第二大致病菌。在美國，沙門氏菌每年導(dǎo)致120萬人患病，2.3萬人住院，450人死亡[10]，直接經(jīng)濟(jì)損失超過24億美元。在中國，每年由沙門氏菌造成的食物中毒事件占全部食物中毒事件的40%—60%[11]。消費(fèi)者食用被沙門氏菌污染的食物12—72 h后即可出現(xiàn)腹瀉、腹痛、惡心、嘔吐、頭痛、發(fā)熱、便血等癥狀，重癥時(shí)出現(xiàn)打寒戰(zhàn)、驚厥、抽搐和昏迷，嚴(yán)重可致人死亡[12]。

1.3 大腸桿菌（Escherichia coli，E. Coli）

大腸桿菌（又名大腸埃希氏菌）在自然界分布廣泛，大多數(shù)不致病，主要附生在人或動(dòng)物的腸道里，為正常菌群，少數(shù)的大腸桿菌具有毒性，可引起嚴(yán)重腹瀉和敗血癥等疾病[13-14]，尤其對嬰兒、幼畜、幼禽。目前，引起人類感染性腹瀉的大腸桿菌又可被分為5類，包括致病性大腸埃希氏菌（EPEC）、腸產(chǎn)毒性大腸埃希氏菌（ETEC）、腸道侵襲性大腸埃希氏菌（EIEC）、腸黏附性大腸桿菌（EAEC）及腸出血性大腸埃希氏菌（EHEC）[15]。腸出血性大腸桿菌腸炎是由EHEC感染引起的感染性腹瀉，為人獸共患性疾病，臨床上可見出血性結(jié)腸炎、溶血性尿毒綜合征、血栓性血小板減少性紫癜等[16-18]。經(jīng)證實(shí)，EHEC O157:H7是導(dǎo)致該病流行的主要致病菌株。

1.4 金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，S. aureus）

金黃色葡萄球菌是一種球形、無芽孢、莢膜及鞭毛、需氧或兼性厭氧的革蘭氏陽性菌，具有耐鹽性，在含10%—15%的氯化鈉環(huán)境中仍可生長。金黃色葡萄球菌在自然界廣泛存在，可通過直接接觸、空氣傳播等多種途徑對食品造成污染，而且該菌可產(chǎn)生耐熱性的腸毒素，在食品加工過程中不容易被滅活[19]，因此，金黃色葡萄球菌是引起細(xì)菌性食物中毒的重要食源性致病菌之一。美國疾控中心報(bào)告顯示，該菌引起的食物中毒數(shù)量占細(xì)菌性食物中毒數(shù)量的1/3，僅次于大腸桿菌。在我國，由金黃色葡萄球菌引起的食物中毒（food poisoning，）病例約占食物中毒病例的20%。人感染金黃色葡萄球菌后，可引發(fā)惡心、反復(fù)嘔吐、腹痛、腹瀉等急性中毒癥狀，嚴(yán)重時(shí)可引起局部化膿感染，如肺炎、盆腔炎、心包炎，甚至敗血癥、膿毒癥等全身性感染[20-22]。

1.5 單核細(xì)胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes，LM）

單核細(xì)胞增生李斯特氏菌簡稱單增李斯特氏菌，是一種直或稍彎，兩端鈍圓，常呈“V”字型排列，偶有球狀、雙球狀，兼性厭氧、無芽孢，一般不形成莢膜，但在營養(yǎng)豐富的環(huán)境中可形成莢膜的革蘭氏陽性菌[23-24]。能夠適應(yīng)酸性食品、高鹽食品、低溫（2—4℃）等多種條件，能夠在食物接觸表面增殖（如不銹鋼），同時(shí)能抵抗高濃度的抗菌素和防腐劑[25-26]，且與其他致病菌相比，能在寒冷環(huán)境中繁殖，并能迅速污染食品（如牛奶、冷凍的家禽產(chǎn)品、熏魚、蔬菜、海鮮、冰淇淋、沙拉等）[19,27]。WHO將列為20世紀(jì)90年代食品中四大致病菌之一，它可導(dǎo)致李斯特菌病，該病是一種罕見的具有高發(fā)病率、住院率（94%）和死亡率的傳染病，尤其是在老年人、免疫功能低下者、孕婦和嬰兒中[28-31]。

2 食源性致病菌的傳統(tǒng)檢測方法

目前，雖然已有先進(jìn)的安全控制技術(shù)可以在很大程度上降低食品中的致病菌（如良好農(nóng)業(yè)規(guī)范（GAP）、食品良好生產(chǎn)規(guī)范（GMP）及危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）），但無法完全消除，因此致病菌的檢測仍然非常重要，它是預(yù)防和減少食品安全事件發(fā)生的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的致病菌檢測和鑒定方法包括微生物培養(yǎng)法、免疫學(xué)檢測法、分子生物學(xué)法等（表1）。

2.1 微生物培養(yǎng)法

微生物培養(yǎng)法被評為最經(jīng)典的食源性致病菌檢測技術(shù)之一，包括増菌、選擇性增菌、鏡檢以及血清學(xué)驗(yàn)證等一系列步驟。不同的選擇性培養(yǎng)基被用來檢測特定的細(xì)菌，選擇性培養(yǎng)基可以包含抑制劑（為了阻止或延遲非目標(biāo)菌株的生長）或特定的基質(zhì)，只有目標(biāo)菌能夠降解或賦予生長菌落一種特定的顏色（沙門氏菌檢測的彩虹瓊脂），然后用光學(xué)方法進(jìn)行檢測，主要是通過目測。由于培養(yǎng)法檢測限低、可靠性高、操作簡單，被認(rèn)為是微生物檢測的金標(biāo)準(zhǔn)，但在檢測過程中，信號的放大需要通過單個(gè)細(xì)胞生長成菌落來實(shí)現(xiàn)，因此檢測周期較長（如：對可疑的LM的生化鑒定一般需要7 d才能得到結(jié)果）[32-34]。此外，環(huán)境中可存活的菌株可以進(jìn)入休眠狀態(tài)，變?yōu)椴豢膳囵B(yǎng)（活的但不可培養(yǎng)的（VBNC）），這可能導(dǎo)致對病原體數(shù)量的低估或無法從污染樣本中分離出病原體[35-36]。

2.2 基于PCR的檢測方法

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)（polymerase chain reaction，PCR）是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種在體外快速擴(kuò)增特定核酸片段的分子生物學(xué)技術(shù)。PCR技術(shù)依據(jù)生物體內(nèi)DNA半保留復(fù)制的原理，由模板DNA、人工合成的寡核苷酸引物、4種dNTP及緩沖液組成的反應(yīng)混合物在熱穩(wěn)定的DNA聚合酶催化下，經(jīng)過變形、退火、延伸等循環(huán)步驟，快速擴(kuò)增目的核酸片段，其被廣泛應(yīng)用于分類鑒別、轉(zhuǎn)基因檢測、食品過敏原檢測及食源性病原微生物等領(lǐng)域[37]。目前，應(yīng)用于檢測的PCR方法有實(shí)時(shí)熒光PCR、多重PCR和逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）等，PCR技術(shù)除可單獨(dú)進(jìn)行檢測外，還可與分子信標(biāo)技術(shù)、表面等離子體共振（SPR）傳感技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用于細(xì)菌檢測中。在PCR檢測中，隨著DNA模板擴(kuò)增產(chǎn)物的指數(shù)增長，病原體的靶段可以放大幾百萬倍，大大提高了檢測靈敏度，同時(shí)快速PCR技術(shù)的發(fā)展可將檢測時(shí)間縮短至20 min。然而PCR技術(shù)不能區(qū)分活的和死的病原體，因?yàn)镈NA同時(shí)存在于活菌和死菌中[38]。此外，食品樣品中可能存在一些抑制化合物，如腐植酸，可能影響PCR擴(kuò)增，產(chǎn)生假陰性結(jié)果。

表1 傳統(tǒng)食源性病原體檢測方法的基本原理、優(yōu)勢和局限性

2.3 免疫學(xué)檢測法

免疫學(xué)檢測方法也已被成功地用于食源性致病菌的檢測與鑒定，它們是基于抗體與特定抗原通過一個(gè)或多個(gè)表位的親和反應(yīng)。在致病菌的免疫學(xué)檢測方法中（如：乳膠凝聚法、免疫擴(kuò)散法、酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）、免疫磁珠法及免疫沉淀法），ELISA是最常用、最成熟的技術(shù)[39]，酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)所用酶不同，但一般為堿性磷酸酶、辣根過氧化物酶（HRP）和半乳糖苷酶。例如，檢測單核增生李斯特菌、大腸桿菌和空腸彎曲桿菌是通過辣根過氧化物酶標(biāo)記這些病原體的抗體。與傳統(tǒng)的培養(yǎng)技術(shù)相比，免疫學(xué)檢測時(shí)間非常短，但基于抗體的檢測仍然缺乏實(shí)時(shí)檢測微生物的能力。此外，免疫法檢測中抗體的制備比較繁瑣，且抗體的獲得具有局限性，對于那些太小而沒有結(jié)合位點(diǎn)的分子或者免疫原性差、毒性高的分子，抗體的獲得難以實(shí)現(xiàn)，且抗體對被測病原體的親和力低，檢測常有局限性[40-41]。

3 基于適配體的生物傳感器在食源性致病菌檢測中的應(yīng)用

近年來，適配體在食源性致病菌中的應(yīng)用越來越多，研究也越來越深入。國內(nèi)王周平課題組一直致力于食源性致病菌適配體的篩選與應(yīng)用研究，利用Cell-SELEX技術(shù)，先后得到了阪崎腸桿菌、副溶血性弧菌、鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌等食源性致病菌的適配體序列。表2為文獻(xiàn)中報(bào)道的食源性致病菌的核酸適配體序列。適配體作為一種新型仿生識別分子，受到國內(nèi)外學(xué)者的青睞，被譽(yù)為“第四代抗體”，但相較于抗體，適配體具有更明顯的優(yōu)勢，如：（1）容易合成。適配體在體外可以通過化學(xué)方法大量合成，但抗體需要通過動(dòng)物或細(xì)胞培養(yǎng)來合成，通常耗時(shí)、耗力；（2）修飾方便。適配體可以依照不同的功能對其加以化學(xué)修飾，如巰基化修飾、熒光標(biāo)記、生物素標(biāo)記及酶標(biāo)記等。適配體經(jīng)過適當(dāng)修飾后可提高其化學(xué)穩(wěn)定性，而且不影響與靶標(biāo)之間的親和力；（3）穩(wěn)定性好。適配體由具有抗變性的核苷酸組成，可承受較大范圍的pH和溫度，因此可保存較長時(shí)間，而抗體多為易變性的蛋白質(zhì)；（4）應(yīng)用靈活。適配體的尺寸比傳統(tǒng)抗體小，分子量適中，可以與多種靶標(biāo)進(jìn)行結(jié)合，如金屬離子、真菌毒素、抗生素、蛋白質(zhì)、病毒、癌細(xì)胞等。鑒于適配體的各種優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外學(xué)者已將開發(fā)了各種基于適配體的生物傳感器對食源性致病菌進(jìn)行檢測，包括電化學(xué)適配體感器以及各種光學(xué)適配體傳感器（表3為用于食源性致病菌檢測的各種傳感器的性能比較）。

3.1 電化學(xué)適配體傳感器

電化學(xué)適配體傳感器是近幾年來適配體傳感器中發(fā)展最為快速廣泛的分支之一，具有選擇性好、靈敏度高、操作簡便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于病原體的識別與定量。為了將適配體與靶標(biāo)之間的相互作用轉(zhuǎn)化為可測量的電化學(xué)信號，人們開發(fā)了不同的電化學(xué)方法，包括阻抗法、伏安法、電位法和電導(dǎo)法，同時(shí)為了增強(qiáng)傳感器的靈敏度，各種信號放大策略被應(yīng)用到傳感器的構(gòu)建中，如酶催化信號放大、目標(biāo)物循環(huán)放大、納米材料信號放大、DNA等溫?cái)U(kuò)增放大（最典型的為滾環(huán)擴(kuò)增（rolling circle amplification，RCA）），其中納米材料信號放大應(yīng)用最為廣泛，各種納米材料（如金屬納米顆粒、碳納米材料、二氧化硅納米顆粒等）都可以被應(yīng)用到電化學(xué)適配體傳感器的構(gòu)建中。

碳納米材料包括富勒烯、碳納米管（CNTs）、石墨烯（GR）、還原氧化石墨烯（rGO）和碳量子點(diǎn)（CQDs）等。rGO是一種新型二維碳材料，它不僅具有石墨烯的片狀結(jié)構(gòu)而使其比表面積增大，而且較石墨烯而言，羥基、羰基、羧基等含氧官能團(tuán)的減少提高了電子傳遞速率，促進(jìn)其他金屬顆粒附著在表面。MUNIANDY等[62]基于還原氧化石墨烯二氧化鈦（rGO-TiO2）納米復(fù)合材料構(gòu)建了一種用于檢測沙門氏菌的方法。通過靜電相互作用，將適配體固定在rGO-TiO2納米復(fù)合材料上，沙門氏菌與適配體特異性結(jié)合后，形成物理屏障，抑制了電子傳遞。DPV信號隨著沙門氏菌濃度的增加而降低，在最佳條件下，該方法的檢測范圍為101—108cfu·mL-1，檢測限為10 cfu·mL-1，檢測時(shí)間較短（1 h，包括食物樣品制備和電化學(xué)分析）。該方法與微生物培養(yǎng)法相比，檢測結(jié)果準(zhǔn)確；同時(shí)，適配體上的磷酸鹽基團(tuán)與還原氧化石墨烯表面的TiO2基團(tuán)相互作用，不需要對適配體進(jìn)行標(biāo)記，降低了檢測成本。基于同樣的原理，APPATURI[63]在玻碳電極表面修飾還原氧化石墨烯碳納米管（rGO-CNT）納米復(fù)合材料，氨基化的適配體通過共價(jià)偶聯(lián)固定在電極表面。在最佳試驗(yàn)條件下，該方法的檢測范圍為101—108cfu·mL-1，檢測限為10 cfu·mL-1，檢測時(shí)間為10 min。筆者課題組[12]基于還原氧化石墨烯甲苯胺藍(lán)（Tb）（rGO-Tb）復(fù)合納米材料及酶切循環(huán)信號放大策略構(gòu)建了一種用于沙門氏菌檢測的方法。通過金硫鍵將巰基化的互補(bǔ)鏈1固定在金電極表面，沙門氏菌適配體與互補(bǔ)鏈1通過堿基互補(bǔ)配對修飾在電極表面，利用I信號放大效應(yīng)和適配體對沙門氏菌的特異性識別，循環(huán)帶離適配體，再通過互補(bǔ)鏈2與互補(bǔ)鏈1的雜交將互補(bǔ)鏈2-AuNPs-Tb-rGO負(fù)載到電極表面，通過監(jiān)測電極表面的電化學(xué)信號完成對沙門氏菌的檢測。該方法的檢測范圍為6×10-2—6×106cfu·mL-1，檢測限為200 cfu·mL-1，檢測時(shí)間為1 h。

表2 食源性致病菌的適配體序列

最近，三維形狀的有機(jī)-無機(jī)雜化花狀納米復(fù)合材料引起了廣泛的關(guān)注，花狀納米復(fù)合材料，具有大的比表面積，良好的生物相容性，優(yōu)異的電子傳導(dǎo)能力，能提供更多的活性位點(diǎn)，保證更多納米材料的負(fù)載，并且納米材料可以吸附到花瓣間隙中，保持納米材料的穩(wěn)定性。BU等[64]以MB@MI花狀納米復(fù)合材料作為信號標(biāo)記，構(gòu)建了一種用于檢測大腸桿菌O157:H7的傳感器，將巰基化的適配體通過金硫鍵固定在電極表面，靶標(biāo)與適配體特異性結(jié)合后再加入MB@MI有機(jī)無機(jī)納米復(fù)合材料（MI是一種新型的大腸桿菌O157:H7生物識別抗菌肽），此時(shí)形成一個(gè)“三明治夾心”復(fù)合結(jié)構(gòu)。該方法的檢測范圍為102—107cfu·mL-1，檢測限為32 cfu·mL-1。

導(dǎo)電聚合物（CPs）是由聚合物鏈和與鏈非鍵合的一價(jià)對陰離子（p-型摻雜）或?qū)﹃栯x子（n-型摻雜）組成的一類聚合物材料，它不僅具有聚合物輕質(zhì)、柔性和可加工的特點(diǎn)，還具有金屬和半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。聚吡咯是一種常見的CPs，具有易合成、穩(wěn)定性高及導(dǎo)電性好等獨(dú)特性能。SHEIKHZADEH等[65]使用苯胺-吡咯共聚物檢測沙門氏菌，在金電極表面滴涂苯胺-吡咯共聚物膜，氨基化的適配體通過共價(jià)偶聯(lián)固定在共聚物膜上，當(dāng)目標(biāo)菌存在時(shí)，與適配體形成靶向配合物，在LiClO4溶液中記錄電化學(xué)信號，該方法的檢測范圍為102—108cfu·mL-1，檢測限為3 cfu·mL-1。

特殊的納米顆粒也適用于無標(biāo)簽檢測，WANG等[66]提出了一種基于磁性納米顆粒同軸毛細(xì)管的阻抗型電化學(xué)適配體傳感器檢測大腸桿菌O157:H7。使用抗體修飾的磁性納米顆粒分離目標(biāo)菌，適配體和脲酶修飾到金納米顆粒上，注射到毛細(xì)管中與目標(biāo)菌發(fā)生反應(yīng)，形成磁性納米顆粒-抗體-目標(biāo)菌-適配體-脲酶復(fù)合物，脲酶可水解尿素生成銨，脲酶催化尿素的水解反應(yīng)降低了電極的阻抗，阻抗的變化與目標(biāo)菌的濃度有關(guān)。該傳感器可用于10 mL大容量目標(biāo)菌的檢測，檢測范圍為101—104cfu·mL-1，檢測限為10 cfu·mL-1，但該方法需3 h才能完成靶標(biāo)的檢測。

RCA是一種在恒溫下發(fā)生的核酸擴(kuò)增技術(shù)。其體系包括單鏈環(huán)狀DNA模板、一個(gè)能與環(huán)狀DNA模板結(jié)合的引物及DNA聚合酶。在擴(kuò)增反應(yīng)中，引物先與單鏈環(huán)狀DNA結(jié)合，當(dāng)有環(huán)狀DNA模板和聚合酶時(shí)，在DNA聚合酶作用下，以環(huán)狀DNA為模板合成其互補(bǔ)鏈，當(dāng)合成至引物結(jié)合位點(diǎn)時(shí)，DNA聚合酶的鏈置換活性把已合成的引物延伸鏈置換下來，繼續(xù)以環(huán)狀DNA為模板進(jìn)行合成，形成滾環(huán)擴(kuò)增。該技術(shù)不需要特殊的實(shí)驗(yàn)儀器，這使得它比其他信號放大方法更經(jīng)濟(jì)、更簡便。TENG等[67]基于RCA信號放大策略構(gòu)建了一種用于副溶血性弧菌檢測的適配體傳感器?？贵w被固定在金電極表面捕獲靶標(biāo)，適配體再與靶標(biāo)結(jié)合形成“三明治夾心”結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可進(jìn)行RCA信號增強(qiáng)，RCA產(chǎn)物與AuNPs-ssDNA雜交作為檢測探針，互補(bǔ)的sDNA探針與檢測探針雜交形成大量的dsDNA結(jié)構(gòu)，以亞甲基藍(lán)（MB）為指示劑，實(shí)現(xiàn)電化學(xué)信號的增強(qiáng)。該方法對副溶血性弧菌的檢測范圍為2.2—2.2×108cfu·mL-1，檢測限為2 cfu·mL-1。GE等[85]也使用RCA信號放大策略開發(fā)了一種用于沙門氏菌檢測的方法，該方法的檢測范圍為20—2×108cfu·mL-1，檢測限為16 cfu·mL-1。

3.2 比色適配體傳感器

比色法主要以底物反應(yīng)前后顏色變化為參照，利用肉眼對比顏色深淺或紫外分光光度計(jì)來定性或定量，無需復(fù)雜的檢測設(shè)備，且檢測成本低、速度快、操作簡便。比色適配體傳感器按照顯色方法的不同分為3種：膠體金法、酶催化型以及無酶催化型。

3.2.1 基于膠體金的比色適配體傳感器 膠體金（AuNPs）在正常情況下呈酒紅色，當(dāng)體系中加入適配體時(shí)，適配體可以與AuNPs結(jié)合，此時(shí)AuNPs在高濃度的鹽溶液中不會(huì)發(fā)生聚集，顏色不發(fā)生改變。當(dāng)待測液中有靶標(biāo)時(shí)，靶標(biāo)與適配體特異性結(jié)合，將適配體從AuNPs表面帶離，此時(shí)高濃度的鹽會(huì)引起AuNPs聚集，顏色從酒紅色變?yōu)樗{(lán)色?；诖嗽?，WU等[68]報(bào)道了一種檢測大腸桿菌O157:H7的方法，在靶標(biāo)存在時(shí)，適配體與靶標(biāo)結(jié)合，加入高鹽溶液后，AuNPs會(huì)聚集，導(dǎo)致顏色從酒紅色變?yōu)樗{(lán)色，其檢測限為105cfu·mL-1?；谕瑯拥牟呗?，MA等[69]報(bào)道了一種簡單、快速、方便的檢測沙門氏菌的方法。該方法的線性檢測范圍為102—107cfu·mL-1，檢測限為56 cfu·mL-1。KIM等[70]也報(bào)道了一個(gè)類似的方法用于現(xiàn)場檢測雞胴體樣品中的空腸彎曲桿菌和大腸彎曲桿菌，該方法的準(zhǔn)確度優(yōu)于傳統(tǒng)瓊脂培養(yǎng)法（p=0.016），檢測時(shí)間僅需30 min，節(jié)省了時(shí)間、人力和成本，同時(shí)，這也是首次利用比色傳感器對自然污染樣品中的食源性病原體進(jìn)行檢測的驗(yàn)證研究。

3.2.2 酶催化型比色適配體傳感器 辣根過氧化物酶（HRP）具有較高的底物特異性和催化效率，可以催化3,30,5,50-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）和2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）等底物的氧化，產(chǎn)生比色信號。G-四聯(lián)體是DNA的二級結(jié)構(gòu)，可以和氯化血紅素（Hemin）結(jié)合，形成具有過氧化氫酶活性的DNA模擬酶。Sun等[71]基于DNA模擬酶構(gòu)建了檢測副溶血弧菌的方法，適配體通過生物素親和素固定在磁珠上，適配體的互補(bǔ)鏈與其進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對，當(dāng)待測液中存在靶標(biāo)時(shí)，靶標(biāo)與適配體特異性結(jié)合，適配體的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致適配體的互補(bǔ)鏈與磁珠分離，靶標(biāo)濃度越大，進(jìn)入上清液的G-四聯(lián)體互補(bǔ)序列就越多，G-四聯(lián)體與Hemin結(jié)合，形成的G4-DNAzyme可以催化H2O2將無色的TMB氧化成藍(lán)色的氧化TMB，進(jìn)而通過顏色和吸光度的變化實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)的檢測，在最佳條件下，檢測范圍為102—107cfu·mL-1，檢測限為10 cfu·mL-1。

3.2.3 無酶催化型比色適配體傳感器 納米材料不僅具有光、電、磁學(xué)特性，還具有天然酶（如過氧化物酶、過氧化氫酶）的催化活性，目前，已合成了多種金屬氧化物納米材料作為過氧化物模擬酶，包括CeO2NPs、Co3O4NPs、ZnFe2O4NPs、Au@Pd和Au@ Pt等。與天然酶相比，納米材料模擬酶具有表面積大、穩(wěn)定性高及催化可控等優(yōu)點(diǎn)。WU等[72]開發(fā)了一種基于ZnFe2O4還原氧化石墨烯（ZnFe2O4/rGO）納米顆粒的比色傳感器用于檢測沙門氏菌。當(dāng)待測物中含有靶標(biāo)時(shí)，適配體-ZnFe2O4/rGO復(fù)合物與靶標(biāo)特異性結(jié)合，ZnFe2O4/rGO可催H2O2氧化TMB，生成典型的藍(lán)色產(chǎn)物。該方法的檢測范圍為11—1.1×105cfu·mL-1，檢測限為11 cfu·mL-1。DEHGHANI等[73]使用具有過氧化物酶活性的Au@Pd納米材料構(gòu)建了用于檢測空腸彎曲桿菌的方法。當(dāng)待測物中含有靶標(biāo)時(shí)，適配體與靶標(biāo)特異性結(jié)合，然后將溶液離心，將含游離適配體的上清液加入到Au@pd中，游離適配體與納米顆粒表面的相互作用抑制過氧化物酶活性，降低TMB氧化。該方法的檢測范圍為102—106cfu·mL-1，檢測限為10 cfu·mL-1。

3.3 熒光適配體傳感器

熒光是被激發(fā)的分子、染料或納米材料在回到基態(tài)時(shí)發(fā)出的光，基于適配體的熒光檢測主要分為兩種，即非標(biāo)記型核酸適配體熒光檢測法和標(biāo)記型核酸適配體熒光檢測法。

3.3.1 標(biāo)記型熒光適配體檢測法 標(biāo)記熒光檢測法的構(gòu)建原理一般有兩種，一種是捕獲探針與靶標(biāo)結(jié)合后，導(dǎo)致熒光標(biāo)記物所處的微環(huán)境發(fā)生變化，引起相應(yīng)的熒光分子發(fā)射性質(zhì)的變化，例如熒光強(qiáng)度、熒光偏振等。另一種則是捕獲探針與靶標(biāo)結(jié)合后，使得核酸上面標(biāo)記的熒光物質(zhì)同另一種熒光物質(zhì)或者猝滅物質(zhì)靠近或遠(yuǎn)離，從而導(dǎo)致其發(fā)生電子、能量轉(zhuǎn)移的發(fā)生或關(guān)閉，引起熒光強(qiáng)度的改變。基于第一種原理，GUO等[74]以1-（4-羥基苯基）-1,2,2-三苯乙基醚（TPE-OH）為材料，將其包封于牛血清白蛋白（BSA）中形成TPE-OH@BSA納米顆粒，兔IgG抗體被偶聯(lián)到TPE-OH@BSA納米顆粒表面，適配體偶聯(lián)磁珠捕獲靶標(biāo)，抗體-TPE-OH@BSA復(fù)合物進(jìn)一步識別靶標(biāo)，形成一種“三明治夾心”結(jié)構(gòu)，由于TPE-OH能在牛血清白蛋白（BSA）微球中聚集，產(chǎn)生明亮的熒光信號，通過檢測上清液中的熒光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)的檢測。該方法對單核增生李斯特菌的檢測范圍為10—106cfu·mL-1，檢測限為10 cfu·mL-1。在第二種原理中，熒光淬滅基團(tuán)如BHQ（Black hole quencher），其猝滅效率高，但修飾成本較高。研究發(fā)現(xiàn)，金納米球、碳納米管、石墨烯、MoS2等納米材料可通過共振能量轉(zhuǎn)移和光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移（PET）機(jī)理猝滅標(biāo)記在適配體上的熒光基團(tuán)?；贛oS2納米材料對熒光的猝滅，SINGH等[75]構(gòu)建了一種檢測沙門氏菌的方法，使用熒光素（FAM）標(biāo)記適配體（Apt-FAM），當(dāng)待測液中存在靶標(biāo)時(shí)，適配體與靶標(biāo)特異性結(jié)合，熒光存在；當(dāng)待測液中無靶標(biāo)時(shí)，MoS2-Ns可與Apt-FAM結(jié)合，猝滅其熒光，通過前后熒光強(qiáng)度的改變實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)的檢測。該方法的檢測范圍為105—107cfu·mL-1，檢測限為10 cfu·mL-1?；隰驶F粉（CIP）多壁碳納米管（MWCN）（CIP@MWCNT）納米復(fù)合材構(gòu)對熒光的猝滅，YANG等[76]構(gòu)建了用于檢測大腸桿菌O157:H7的方法，F(xiàn)AM標(biāo)記的適配體可通過Π-Π堆積修飾在CIP@MWCNT上，CIP@MWCNT可使FAM標(biāo)記的適配體發(fā)生熒光猝滅，當(dāng)適配體由于靶標(biāo)的存在而脫離CIP@MWCNT納米復(fù)合材料表面時(shí)，熒光恢復(fù)。該方法的檢測范圍為7.15—103cfu·mL-1，檢測限為3.15×102cfu·mL-1，檢測時(shí)間為1 h。以納米材料為猝滅劑可大大降低使用成本，但是選擇性差，難以排除非特異性吸附的干擾。

3.3.2 非標(biāo)記型熒光適配體檢測法 由于對適配體進(jìn)行熒光標(biāo)記成本較高，且使用熒光標(biāo)記可能對靶標(biāo)與適配體之間親和性產(chǎn)生一定影響，因此，非熒光標(biāo)記的適配體傳感器得以發(fā)展。非標(biāo)記的適配體熒光檢測法常需要一些特殊性質(zhì)的熒光物質(zhì)，如溴化乙錠（EG）、孔雀石綠（MG）、噻唑橙色（TO）、SYBR Green I、SYBR Gold、AccuBlue?等染料，這些物質(zhì)在游離或者是與單鏈DNA共存時(shí)只顯示微弱的熒光信號，與雙鏈DNA共存時(shí)其熒光信號顯著增強(qiáng)，即當(dāng)靶標(biāo)存在時(shí)，靶標(biāo)與適配體的結(jié)合會(huì)改變檢測體系的熒光信號，通過檢測熒光信號的變化能間接完成對靶標(biāo)的檢測?；贏ccuBlue?染料，DUAN等[77]構(gòu)建了一種檢測沙門氏菌的熒光傳感器，該傳感器具有信號開啟和信號關(guān)閉兩種模式，模式一：在靶標(biāo)存在時(shí)，靶標(biāo)與適配體特異性結(jié)合，隨后加入適配體的互補(bǔ)DNA（cDNA）和AccuBlue?染料，cDNA與游離的適配體雜交形成雙鏈DNA（dsDNA），AccuBlue?插入到dsDNA中，熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。模式二：適配體與cDNA雜交形成dsDNA，加入AccuBlue?染料，產(chǎn)生強(qiáng)的熒光。當(dāng)靶標(biāo)存在時(shí)，靶標(biāo)與適配體特異性結(jié)合，cDNA與dsDNA雙鏈分離，AccuBlue?染料被釋放，熒光強(qiáng)度降低。該方法對靶標(biāo)的檢測范圍為50—106cfu·mL-1，檢測限為25 cfu·mL-1。SRINIVASAN等[78]報(bào)道了兩種檢測沙門氏菌的方法。方法一基于SYBR Green I（SG）染料，SG在溶液中的熒光強(qiáng)度很弱，但其可插入到適配體（雙鏈DNA）中，導(dǎo)致熒光信號大大增強(qiáng)，當(dāng)待測液中存在靶標(biāo)時(shí)，其與適配體特異性結(jié)合后釋放出SG，熒光強(qiáng)度線性下降，該策略對于靶標(biāo)的最低檢測限為733 cfu·mL-1。方法二基于自帶熒光的羅丹明B（RB）染料，RB可通過靜電作用吸附到帶負(fù)電的金納米粒子（AuNPs）的表面，分散的AuNPs具有良好的生物相容性并能夠通過與RB間的熒光共振能力轉(zhuǎn)移以及分子間碰撞使得其熒光被淬滅。適配體通過金硫鍵連接在AuNPs表面可保護(hù)AuNPs免受鹽誘導(dǎo)的聚集，從而在AuNPs存在時(shí)RB熒光被猝滅，當(dāng)待測液中存在靶標(biāo)時(shí)，靶標(biāo)與適配體特異性結(jié)合，AuNPs的穩(wěn)定性發(fā)生改變，鹽誘導(dǎo)AuNPs聚集，導(dǎo)致因熒光共振轉(zhuǎn)移而猝滅的RB熒光發(fā)生恢復(fù)，RB的恢復(fù)程度與靶標(biāo)的濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，該方法對沙門氏菌的檢測范圍為1 530—96 938 cfu·mL-1，檢出限為464 cfu·mL-1。

3.4 化學(xué)發(fā)光適配體傳感器

化學(xué)發(fā)光（Chemiluminescence，CL）也是一種可靠的檢測方法，具有線性范圍寬、儀器簡單、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。HAO等[79]基于滾環(huán)擴(kuò)增的化學(xué)發(fā)光適配體傳感器，將Fe3O4磁性納米顆粒（MNPs）修飾的適配體作為捕獲探針，將Co2+增強(qiáng)的N（4-氨基丁基）-N-（乙基異構(gòu)體）（ABEI）功能性花狀金納米顆粒（AuNFs）和互補(bǔ)鏈（cDNA）復(fù)合物（Co2+/ABEI- AuNFs-cDNA）作為信號探針，當(dāng)待測液中存在靶標(biāo)時(shí)，靶標(biāo)與適配體的特異性結(jié)合以及適配體和cDNA堿基互補(bǔ)配對可以形成捕獲探針-靶標(biāo)-信號探針“三明治夾心”結(jié)構(gòu)，通過測定體系的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度可以實(shí)現(xiàn)對沙門氏菌的檢測。在最佳條件下，該方法的檢測范圍為32—3.2×106cfu·mL-1，檢測限為10 cfu·mL-1，磁性納米顆粒的使用有利于靶標(biāo)的快速分離和純化，從而減少了總分析時(shí)間。該課題組利用同樣的技術(shù)原理對金黃色葡萄球菌進(jìn)行檢測，檢測范圍為50—1.5×105cfu·mL-1，檢測限為15 cfu·mL-1[80]。KHANG等[86]基于鳥嘌呤化學(xué)發(fā)光建立了一種檢測大腸桿菌O157:H7的方法。當(dāng)待測液中存在大腸桿菌O157:H7時(shí)，6-羧基熒光素（6-FAM）修飾的適配體與大腸桿菌O157:H7特異性結(jié)合，在2S-（1-四氫嘧啶-2-酮）-3-甲基丁酸（TPA）存在時(shí)，加入鳥嘌呤化學(xué)發(fā)光試劑（如3,4,5-三甲氧基苯基乙二醛水合物、四丙基氫氧化銨）后，大腸桿菌O157:H7-適配體復(fù)合物發(fā)出強(qiáng)烈的光。隨著大腸桿菌O157:H7濃度的增加，光強(qiáng)度成比例增強(qiáng)。該方法檢測范圍為104—107cfu·mL-1，檢出限低至4.5×103cfu·mL-1。相比于傳統(tǒng)的EIAs，該方法檢測速度快，且無需多次長時(shí)間孵育和洗滌等耗時(shí)步驟。

3.5 表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器

表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)（surface enhanced raman spectra，SERS）是將表面增強(qiáng)用于拉曼散射效應(yīng)的一種高靈敏分析檢測技術(shù)。該技術(shù)不僅能提供靶標(biāo)的結(jié)構(gòu)信息，而且可以實(shí)現(xiàn)單分子水平檢測?；自诒砻嬖鰪?qiáng)拉曼光譜分析中起重要作用，性質(zhì)穩(wěn)定、重現(xiàn)性好的基底是成功進(jìn)行表面增強(qiáng)拉曼分析的重要前提。目前，各種形貌以及各種支撐材料如金銀納米棒、金銀核殼材料、碳納米管以及石墨烯-貴金屬復(fù)合基底被用作SERS光譜的增強(qiáng)基底。ZHOU等[81]建立了一種金納米棒增強(qiáng)基底的SERS適配體傳感器。適配體修飾的磁性納米顆粒作為捕獲探針，適配體和羅丹明B同時(shí)修飾的金納米棒作為信號探針，當(dāng)待測液中存在大腸桿菌O157:H7時(shí)，信號探針與捕獲探針上的適配體與靶標(biāo)特異性結(jié)合，形成“三明治夾心”結(jié)構(gòu)。該方法對大腸桿菌O157:H7的檢測范圍為101—104cfu·mL-1，檢測限為3 cfu·mL-1（圖5-A）。采用同樣的原理，ZHANG等[82]使用金納米顆粒作為增強(qiáng)基底對鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌同時(shí)進(jìn)行檢測。適配體修飾的Fe3O4磁性金納米顆粒（Fe3O4@GNPs）作為捕獲探針，巰基苯甲酸和5,5-二硫代氧基（2-硝基苯甲酸）兩種拉曼信號和適配體修飾的金納米顆粒作為信號探針。該方法對鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的檢測范圍為102—107cfu·mL-1，檢測限分別為15和35 cfu·mL-1，約需3 h能實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)的定量檢測。雖然金、銀等金屬納米顆粒被廣泛用作SERS增強(qiáng)基底，但金屬與分子的直接接觸會(huì)導(dǎo)致信號的變形，因此，金屬納米顆?？偸峭坑斜Ｗo(hù)層如石墨烯、二氧化硅、聚合物等材料形成核殼結(jié)構(gòu)以提高基底的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。DUAN等[83]用Au@Ag核殼納米材料為增強(qiáng)基底對鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行檢測。適配體修飾的Au@Ag作為捕獲探針，5-羧基-羅丹明（ROX）修飾的適配體作為信號探針。信號探針與捕獲探針上的適配體與靶標(biāo)特異性結(jié)合，形成“三明治夾心”結(jié)構(gòu)。該方法對靶標(biāo)具有良好的線性響應(yīng)，其檢測范圍為15—1.5×105cfu·mL-1，檢測限為15 cfu·mL-1。DUAN等[87]以聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜為增強(qiáng)基底，適配體固定在Au-PDMS膜上作為捕獲探針，用4-MBA、尼羅藍(lán)A（NBA）標(biāo)記的金納米顆粒作為信號分子，信號分子通過靜電作用吸附于膜表面，當(dāng)待測液中存在靶標(biāo)時(shí)，靶標(biāo)與適配體特異性結(jié)合，形成“捕獲基底-靶標(biāo)-信號分子探針”夾心結(jié)構(gòu)，通過測定拉曼強(qiáng)度從而實(shí)現(xiàn)對副溶血性弧菌和鼠傷寒沙門氏菌的同時(shí)檢測。該方法對副溶血性弧菌和鼠傷寒沙門氏菌的檢測限分別為18和27 cfu·mL-1。

3.6 表面等離子體共振傳感器

基于表面等離子體共振（SPR）的適配體傳感器在食源性致病菌的檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。首先，SPR是一種無標(biāo)簽的檢測系統(tǒng)（不需要任何蛋白或熒光標(biāo)記）。其次，它對目標(biāo)物可進(jìn)行直接和實(shí)時(shí)檢測。第三，SPR提供了探索動(dòng)力學(xué)研究的機(jī)會(huì)，這是許多其他檢測系統(tǒng)所沒有的。在表面等離子體共振（SPR）適配體傳感器中，適配體常常被固定在金屬表面（通常是金），當(dāng)待測液中含有靶標(biāo)時(shí)，靶標(biāo)與適配體特異性結(jié)合，導(dǎo)致傳感器表面離子共振裝置的折射率發(fā)生位移，反射光會(huì)發(fā)生變化，通過測定光變化信號從而實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)的檢測。XU等[84]設(shè)計(jì)了一種新型的Ω形局域光纖探針表面等離子體共振（FOLSPR）傳感器用來檢測鼠傷寒沙門氏菌，檢測范圍為5.0×102—1.0×108cfu·mL-1。

4 結(jié)論與展望

本文綜述了電化學(xué)適配體傳感器和光學(xué)適配體傳感器在食源性致病菌檢測中的研究進(jìn)展。適配體傳感器具有操作簡便、靈敏度高、特異性好等優(yōu)點(diǎn)，為致病菌的現(xiàn)場快速檢測提供了可能。但整體而言，仍然存在一些不完美的地方，如：（1）納米材料的保存穩(wěn)定性。在傳感器的構(gòu)建中，為了提高靈敏度，常使用各種納米材料，但納米材料的生物活性會(huì)隨著溫度、pH的不同而改變。另外，隨著時(shí)間的推移，它們會(huì)因變性、降解或聚集而變得低效，這將極大地影響傳感器的檢測性能。（2）處理復(fù)雜食品基質(zhì)的準(zhǔn)確性。食品樣品是一個(gè)復(fù)合基質(zhì)體系，不同營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)對致病菌的檢測產(chǎn)生干擾。另外，適配體與樣品組分的非特異性結(jié)合可能導(dǎo)致假陽性結(jié)果。因此，在多數(shù)情況下，適配體傳感器在檢測前需要對樣品進(jìn)行預(yù)處理，多數(shù)情況下使用磁珠或磁性納米顆粒，雖然免疫磁分離可用于從食物基質(zhì)中分離濃縮致病菌，但延長了檢測時(shí)間，此外，將磁選機(jī)與便攜式設(shè)備整合在一起并不容易。（3）基于適配體的生物傳感器在實(shí)驗(yàn)室條件下性能良好，但在相對惡劣的條件下，適配體很容易被破壞和降解，此外，適配體有時(shí)會(huì)非特異性地與食品中其他組分結(jié)合，導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤或不精確。

因此，未來仍需在以下幾個(gè)方面努力：（1）由于各國政府對大腸桿菌O157:H7、沙門氏菌和單核增生李斯特菌等致病菌是零容忍的，提高生物傳感器的靈敏度仍然是檢測食品中致病菌的首要目標(biāo)。因此，開發(fā)新型材料，特別是納米級材料，并將納米材料與各種信號放大策略聯(lián)用，為同時(shí)檢測多種病原體提供可能。（2）特異性是生物傳感器檢測致病菌需考慮的另一個(gè)關(guān)鍵問題，要想達(dá)到與培養(yǎng)方法相似的特異性，選擇更特異的生物識別分子或?qū)⒖贵w、適配體、噬菌體或具有識別能力的抗生素等生物識別分子聯(lián)用是未來需要繼續(xù)努力的方面。（3）基于適配體的生物傳感器構(gòu)建的關(guān)鍵之一是靶標(biāo)與適配體的特異性結(jié)合。為了更加有效地使用適配體，對于新篩選的適配體，需要研究其與靶標(biāo)的結(jié)合機(jī)制、結(jié)合位點(diǎn)及折疊結(jié)構(gòu)（如G-四鏈體結(jié)構(gòu)、凸環(huán)結(jié)構(gòu)和發(fā)夾結(jié)構(gòu)）等方面的知識。（4）目前，生物傳感器只能檢測樣品中致病菌的總體數(shù)量，不能區(qū)分活菌和死菌，檢測結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)假陽性，因此，開發(fā)新的策略使生物傳感器能夠區(qū)分活菌和死菌也是學(xué)者研究的重點(diǎn)內(nèi)容。（5）在實(shí)際樣品中，通常不僅僅是一種病原體，如果在不同的試管中分別檢測不同的病原體，會(huì)消耗更多的試劑、樣本和時(shí)間。如果在一個(gè)試管中同時(shí)檢測不同的病原體，它們會(huì)相互干擾，降低檢測的準(zhǔn)確性，如何同時(shí)高效、快速、準(zhǔn)確地檢測多種靶標(biāo)，是今后研究的重點(diǎn)?？傊?，隨著科技的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，致病菌的檢測正朝著自動(dòng)化、微型化方向發(fā)展，在未來拇指大小的傳感器可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)特異性、自動(dòng)化檢測成千上萬個(gè)不同樣品。

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Research Progress of Food-Borne Pathogen Detection Based on Electrochemical and Optical Aptasensors

HUI YuanYuan, PENG HaiShuai, WANG BiNi, ZHANG FuXin, LIU YuFang, JIA Rong, REN Rong

School of Food Engineering and Nutrition Sciences, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119

Food safety has become a heated topic attracting widespread attention from the society due to the diversity of food and complexity of food production system. Food-borne diseases caused by microorganisms have the highest rates in food safety problem. The detection of food-borne pathogenic bacteria is the key link for the food-borne disease prevention and control. The plate counting method is rated as the gold standard for microbial detection, but the signal amplification was achieved by the growth of individual bacterial cells into visible colony during the detection of pathogenic bacteria, so the detection time is longer (3-7 days). Although polymerase chain reaction (PCR) and enzyme-linked immunoabsorbent assay (ELISA) are now applied in the detection of food-borne pathogenic bacteria, they are not suitable for timely and rapid on-site detection due to time-consuming pretreatment, complex operations and false positive results. Aptamers (Apt) are oligonucleotides that are isolated from combinatorial DNA library via systemic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX) technology, which present great potential in the field of detection of toxin, heavy metal, antibiotics, food pathogens and other small molecules due to their small size, easy synthesis and modification. Currently, many researchers of domestic and overseas have developed various detection methods by using aptamer as bio-recognition elements. This paper reviewed common food-borne pathogenic bacteria, traditional detection methods of food-borne pathogenic bacteria, and the electrochemical and optical aptasensors for detection of food-borne pathogenic bacteria in recent years. The descriptions covered the detection strategy of each method and provided details such as the detection time, range and limit. Finally, the paper pointed out the flaw of aptasensor in food safety detection, and the research development tendency was prospected, which provided bases for the further related work.

food-born pathogen bacteria; aptamer; rapid detection; food safety

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.11.014

2020-09-16；

2020-12-21

陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈項(xiàng)目（2019ZDLNY06-06）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（GK202003084）、西安市科技計(jì)劃農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目（20NYYF0014，20NYYF0018）

惠媛媛，E-mail：570421161@qq.com。通信作者王畢妮，E-mail：biniwang@snnu.edu.cn

（責(zé)任編輯 趙伶俐）