沙门氏菌的免疫学、分子生物学及新型检测法,分子生物学论文.docx
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1、沙门氏菌的免疫学、分子生物学及新型检测法,分子生物学论文摘 要: 沙门氏菌病是一种在自然界广泛存在的人畜共患病,能够引起人类败血症、胃肠炎等疾病,还能导致动物伤寒、副伤寒,严重者会危及人、畜的生命。因而,建立沙门氏菌的快速检测方式方法对预防和控制沙门氏菌感染至关重要。当前沙门氏菌的检测技术有传统培养法、免疫学检测技术、分子生物学检测技术和近年来发展起来的如生物传感器检测技术、纳米技术、基于适配体检测技术等新型技术。该文总结了沙门氏菌各种检测方式方法的原理、优点和缺点及研究情况,并对沙门氏菌的检测方式方法及应用前景进行了瞻望。 本文关键词语: 食品; 沙门氏菌; 检测方式方法; 研究进展; Ab
2、stract: Salmonellosis is a zoonotic disease that is widespread in nature, it can cause diseases such as human sepsis and gastroenteritis, and also cause typhoid and paratyphoid in animals. In severe cases, it can even endanger life of human and animals. Therefore, the establishment of a rapid detect
3、ion method for Salmonella is essential to prevent and control Salmonella infection. At present, the detection technologies of Salmonella including traditional culture methods, immunological detection technologies, molecular biological detection technologies, and some new technologies such as the bio
4、sensor detection technology, nanotechnology and detection technology based on aptamer developed in recent years. The principles, advantages and disadvantages and researches of various detection methods for Salmonella were summarized, and the detection method and application prospect of Salmonella we
5、re also prospected. Keyword: food; Salmonella; detection method; research progress; 1885年,在霍乱流行时分离到猪霍乱沙门氏菌,定名为沙门氏菌属Salmonella sp.。沙门氏菌是一种常见的食源性致病菌,种类繁多,当前已检测出2 500多种沙门氏菌血清型2。沙门氏菌是一种革兰氏阴性的肠道杆菌,不但能显性或隐性感染动物,而且能通过污染的动物源性食品造成人的食物中毒,严重危害公共健康安全。根据欧洲食品安全局European Food Safety Agency,EFSA统计,欧洲每年有超过10万例的人类沙门氏
6、菌病3。美国食品药品监督管理局Food and Drug Administration,FDA统计显示,在美国每年的沙门氏菌感染已经增加到1 200万人,引起大约1.9万人住院甚至450人死亡3。我们国家内陆地区由沙门氏菌引起的食物中毒占细菌性食物中毒的首位。当前沙门氏菌的检测方式方法主要包括传统生理生化检测方式方法、免疫学检测方式方法、分子生物学方式方法以及近年来多学科联合应用的新型检测方式方法,如生物传感器技术、纳米技术、基于适配体检测技术等,这些方式方法为进行沙门氏菌的准确、快速、灵敏的检测提供了方向。本文对沙门氏菌的检测方式方法研究进展进行了概述,为沙门氏菌病的检测和防控提供参考。 1
7、、 传统生理生化检测方式方法 传统生理生化方式方法的检测经过包括样品预增菌、增菌、分离培养、生化试验和血清学鉴定,具有较高的准确性,是国际和国内食品中沙门氏菌检测的标准方式方法4。国际标准ISO 6579(食品和动物饲料的微生物学 沙门氏菌检测的基准方式方法5、GB4789.4 2021(食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验6分别是当前用于食品中沙门氏菌检测方式方法,但是在沙门氏菌病的应急处理中经常需要尽快得到检测结果,传统生理生化方式方法的检测周期约47 d,操作繁琐,更多依靠于主观断定,并且肠杆菌科的生化鉴定具有穿插性,在检测速度、特异性、敏感性等方面有一定的局限性。 显色培养基法
8、和添加物质法均能够加快病原菌的分离和鉴定,华而不实利用显色培养基法进行检测后结果准确,并易于断定,该方式方法已经被收录于GB/T 4789.4 2008(食品卫生微生物学检验沙门氏菌检验及以后版本的标准中7,但是具有较高的实验成本;添加物质法能够缩短检测时间至2 d8。疏水网膜法能够提高病原菌的富集效率,该方式方法操作更为简便,检测时间缩短至3 d9。以上改良方式方法明显缩短了沙门氏菌的检测时间,降低了检测限,但是无法彻底解决传统方式方法检测周期长、操作繁琐的问题。因而需要研究准确、方便的沙门氏菌快速检测方式方法。 2 、免疫学检测方式方法 免疫学技术是以免疫学为理论基础利用抗原抗体的特异性反
9、响对细菌进行放大检测的一种方式方法,具有灵敏性较高、检测时间短、高通量的优点,因而在食品微生物检测中得到普遍应用。 2.1、 酶联免疫分析法 酶联免疫分析法enzyme linked immunosorbent assay,ELISA最早是于1977年初次应用以检测食品中沙门氏菌,当前已经成为沙门氏菌检测中的常用免疫分析技术,它是将抗原、抗体的特异性反响与酶的催化作用相结合来检测特异性抗原10。ELISA主要包括直接ELISA、间接ELISA、双抗体夹心ELISA及竞争ELISA等7。ELISA法的检测效率高于传统检测法,但也需要长时间增菌,操作中会出现假阳性和假阴性,并且ELISA难以检测多
10、种病原。该技术当前需要研究具有高特异性的重组抗原,并能进行多种标记的全自动酶联免疫分析技术。伍燕华等11用抗沙门氏菌多克隆抗体和抗沙门氏菌单克隆抗体C1359建立了沙门氏菌的双抗夹心ELISA检测方式方法,能够快速检测A、B、C、D、E等五种典型沙门氏菌,最低能够检测的沙门氏菌纯培养液浓度为1 104CFU/m L。WILANEE C等12将具有大外表积和良好生物相容性的SWCNT作为鼠伤寒沙门氏菌抗体和辣根过氧化物酶horseradish peroxidase,HRP的载体,建立成一个Ab/SWCNTs/HRP构造的信号放大探针,以此探针对鼠伤寒沙门氏菌进行检测,结果发现该方式方法的灵敏度是
11、传统ELISA法的1 000倍。方一臻13将外膜蛋白Pag C进行重组纯化,经过各条件优化建立了检测沙门氏菌抗原的间接ELISA方式方法,该方式方法重复性好、特异性强、能够应用于沙门氏菌的主要血清型中。何一欣14经过挑选得到了肠炎沙门氏菌的纳米抗体,并建立了检测牛奶样品中肠炎沙门氏菌的双抗体夹心ELISA方式方法,灵敏度为110 CFU/m L,为快速检测沙门氏菌提供了技术支持。 2.2、 免疫荧光技术 免疫荧光技术immunofluorescence technique,IFT的基本原理是将荧光色素标记在抗体抗原上,与对应的抗原抗体结合后,在荧光显微镜下发出可见荧光,进而定性检测抗原抗体。荧
12、光物种类一般有异硫氰酸荧光素、罗丹明荧光素、二氯三嗪基氨基荧光素等。该检测方式方法操作简便,结果直观,特异性好,但缺点是会产生非特异性染色8,敏感性较低7。WANG B B等15建立了一种检测蛋壳上沙门氏菌的高特异性免疫荧光法,该方式方法将荧光强度高、水溶性好的Cd Te量子点作为标记物与沙门氏菌抗体结合,量子点标记抗体与沙门氏菌发生特异性反响,最低检出限为1 102CFU/m L。PANDEY S K等16建立了一个检测伤寒沙门氏菌的新型夹心荧光免疫分析方式方法,以抗Vi荚膜多糖抗体为捕获剂,以阳离子受体分子多黏菌素B为粘结剂,检出限为10 CFU/m L。夏圣等17以纳米荧光碳点carbo
13、n dots,CDs这一新型纳米材料作为免疫示踪材料来检测样品中乙型副伤寒沙门氏菌。该方式方法将抗沙门氏菌Ha因子抗体与CDs耦联制备出免疫纳米荧光碳点,并将抗沙门氏菌O4因子抗体与磁珠粒耦联进行样品中乙型副伤寒沙门氏菌的富集后,再与免疫荧光碳点产生抗原抗体反响,构成抗O4-磁珠-细菌-抗Ha-CD免疫复合物。使用免疫亲和分离液从复合物中除去磁珠粒,通过检测分离液中CDs的荧光强度来推算样品中病原菌的量。此方式方法的检测下限为103CFU/m L,检测时间约2 h。 2.3、 免疫磁性分离技术 由于食品样品经常为固液多相混合态,采用传统方式方法难以分离出少量致病菌。免疫磁性分离技术immuno
14、magnetic separation technique,IST是将磁性颗粒与抗体特异性偶联,偶合物与样品中致病微生物进行特异性结合,结合了致病微生物的磁珠在磁场的作用下向磁极方向移动,与样品处理液分开,得到浓集的致病菌。此技术提高了病原的浓缩效率,经常与免疫学、生物学等技术联合应用,具有更高层次的灵敏度和特异性,并且不需要前增菌步骤,检测时间缩短至仅为几小时18。申静等19将结合了沙门氏菌单抗的羧基磁珠作为免疫磁珠,利用核磁共振nuclear magnetic resonance,NMR纳米探针,建立一种快速方式方法来进行样品中沙门氏菌的特异性检测。李亚茹等20用纳米磁珠结合抗沙门氏菌多克
15、隆抗体,经过反响条件优化建立了免疫磁珠分离方式方法。并根据沙门氏菌ttr基因合成引物和探针,建立实时荧光定量聚合酶链式反响real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction,RT-FQ-PCR方式方法。将这两种技术联合应用,实现了高效、灵敏地检测虾中沙门氏菌。免疫磁性技术具有选择性分离、快速浓缩的优点,是综合磁载体技术和免疫学的一项重要检测技术。 2.4、 免疫层析法 免疫层析法immunochromatography assay,ICA的原理是将抗体固定在硝酸纤维素膜的某区域,再将样品浸入枯燥的硝酸纤维素膜一端,样品在毛细
16、管的作用下沿该膜移动,当到达有抗体的区域时,样品中的抗原会特异性地结合抗体,采用酶染色或胶体金使发生免疫反响的区域显色,来进行病原体的特异性检测。该技术以免疫浸透为基础,具有简单快速、成本低廉、稳定性好的优点7,但也存在灵敏度较低、无法定量的问题。刘志科等21建立了一种鸡白痢沙门氏菌抗体检测的胶体金免疫层析法,该方式方法将inv A基因进行原核表示出并纯化,将山羊抗体Ig Y用30 nm胶体金溶液标记,分别包被于NC膜上作为检测线和质控线。该方式方法准确度高、方便快速。李倩茹等22建立了以荧光微球为标记物的荧光微球免疫层析检测法,将抗体与羧基化的磁性微球偶联,再将荧光微球免疫层析法与抗鼠伤寒沙
17、门氏菌免疫磁珠相结合以浓缩和检测食品中的鼠伤寒沙门氏菌。该法具有快速、特异、灵敏的优点。 2.5、 免疫组织化学法 免疫组织化学法immunohistochemistry,IHC也称为免疫细胞化学法,是指特异性抗体经过显色剂标记后与组织细胞内抗原进行特异性结合并产生呈色反响,以对组织细胞内抗原进行定位、定性、定量检测的一种方式方法。此方式方法通过利用荧光显微镜、电子显微镜对细胞、亚细胞水平的抗原物质病原体、多肽、蛋白质、激素、酶等进行显像和放大来检测各种抗原,具有敏感性高、特异性强、适用广泛的优点。免疫组织化学技术主要包括免疫荧光技术、免疫酶技术。黄策等23利用红细胞吸附免疫荧光技术解决了荧光
18、免疫快速检测沙门氏菌中杂菌的干扰,但是该技术中的红细胞使用前必须先用抗体致敏,并且红细胞上由于抗体少,针对病原菌含量少的样品可能会出现假阴性。他们后来建立了玻片固相抗体吸附免疫荧光技术,此技术是在显微镜载玻片上固定抗菌抗体和未致敏红细胞,华而不实抗体吸附病原菌,红细胞仅作为荧光显微镜镜检的指示物。该技术与红细胞吸附免疫荧光法相比敏感性更高层次,并且配制试剂更简便,易于在基层单位推广。 2.6、 免疫扩散法 免疫扩散法immunodiffusion,ID是在抗原抗体的免疫沉淀反响基础上将琼脂作为惰性载体,通过比拟沉淀与抗原浓度的关系,能够定量检测样品中抗原蛋白质含量。免疫扩散法包括环状免疫单扩散
19、法和双向扩散法。FELDSINE P T等24将改进免疫扩散法与(细菌分析手册中方式方法进行比拟来检测生肉和高污染食品中的沙门氏菌,此改进免疫扩散法是加拿大农业部建立的方式方法,目的是在保持检测时间为2 d的同时,在42四硫磺酸钠煌绿肉汤中添加高温选择性富集步骤。在所检测的320个样品中,使用改进免疫扩散法和(细菌分析手册培养方式方法的假阴性率分别为5.2%和3.5%,总体一致性达96.9%。GAST R K等25分别用荧光偏振和侧向流免疫扩散法来检测孵化的鸡蛋内容物中肠炎沙门氏菌,结果显示两种方式方法在鸡蛋内容物中检出限均为108CFU/m L大多数为107CFU/m L,固然快速检测的灵敏
20、度明显低于培养法,但是用10 CFU肠炎沙门氏菌感染10个鸡蛋并在25孵育72 h时,快速检测法和培养法都能够检测到病原菌。 2.7、 免疫传感器法 免疫传感器法immunosensor assay,IA是根据抗原抗体的特异性反响,将抗原抗体作为感应元件与信号传导器相结合,通过反响待测抗体抗原的浓度来检测目的物质的一种方式方法。该方式方法特异性强、灵敏度高。陈晨等26在纳米金和石墨烯共沉积的丝网印刷碳电极外表用双抗体夹心法建立了一个电化学免疫传感器来进行沙门氏菌的快速检测,该传感器具有特异、稳定的优点,检出限为1.18 102CFU/m L。胡雨欣27采用免疫磁纳米粒子进行肠炎沙门氏菌的高效富
21、集,并和双通道等离子共振surface plasmon resonance,SPR传感器偶合起来,建立了一种以SPR传感器进行肠炎沙门氏菌检测的新方式方法,该方式方法特异性强、准确度高,检测限为1.4 CFU/m L。马骏爽等28将纳米金、氧化石墨烯、氧化石墨烯/纳米金复合材料、氧化石墨烯/离子液体以电沉积方式方法分别修饰到丝网印刷电极上,并与酶标抗体结合制备成四种免疫传感器,综合比对后结果显示在免疫传感器的各项指标尤其是准确性和重现性方面离子液体和纳米金材料明显优于其他材料。 2.8、 免疫色谱技术 免疫色谱技术immunochromatographic technique,ICT是以抗原抗
22、体的特异性结合反响为基础。该方式方法首先在柱填料中偶联抗原抗体来制备亲和层析柱,当样品通过层析柱后,就能够从混合样品中将与抗原抗体特异性结合的免疫成分分离纯化出来。免疫色谱法在近30年来发展迅速,具有高效、快速、安全的优点,该方式方法选择性最高并且分离纯化最有效。YEUNG C Y等29建立了一种脱氧核糖核酸deoxyribonucleic acid,DNA探针-金纳米颗粒免疫色谱法来检测样品中沙门氏菌的16S核糖体DNA,并将该方式方法与VITEK 2系统进行确认比拟,结果显示该方式方法检测159份样品的敏感性为100%,特异性为94.93%,DNA纯化后的检测时间仅为30 min,是一种方
23、便、快速、成本低的检测方式方法。BAUTISTA D A等30评估了基于免疫色谱的试纸条检测家禽中沙门氏菌的敏感性和特异性,当使用不同沙门氏菌菌种的纯菌落时分析灵敏度为1 1041 105CFU/m L;当直接检测鼠伤寒沙门氏菌感染的鸡粪便时敏感性为12.3%,特异性为100%;与XLT4选择性培养基相比当样品在2%BPW中预增菌后敏感性和特异性分别增加至93.8%和89%;随后用TT肉汤增菌后敏感性和特异性分别提高至94.7%和96.8%。与在XLT4选择性培养基分离病原菌相比,该试纸条检测法在预增菌和增菌步骤会缩短1848 h。 3 、分子生物学方式方法 随着分子生物学技术的逐步发展,人们
24、对生物体的认识已经到达微观水平,通过检测病原微生物的核酸序列和蛋白构造,来进行不同致病微生物、同一微生物不同抗原类型的分离鉴定31。很多沙门氏菌分子生物学检测方式方法以其快速、灵敏、特异的优点也逐步被广泛应用。 3.1、 聚合酶链式反响技术 聚合酶链式反响polymerase chain reaction,PCR技术是一项体外基因扩增技术,是由美国的MULLIS K等在1985年初次建立的9,具有检测快速、特异性强、敏感性高10的优点,是一种当前广泛应用的检测方式方法,但是操作比拟复杂,检测结果不太稳定。常用的PCR检测方式方法包括多重PCR法、荧光定量PCR法、免疫PCR法等。赵新等32以沙
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