鸡肉中食源性致病菌的表面增强拉曼光谱检测方法研究
发布时间：2021-11-19 09:07
食源性致病菌是当前造成食品安全隐患的公共危害之一,对食品产业的发展和消费者的身体健康以至于生命安全都构成严重威胁。除猪肉外,鸡肉是我国的第二大肉类消费品,具有营养价值高、接受人群广等优点。但是由于鸡肉的水分含量高,比其他肉更容易感染微生物。因此,快速检测鸡肉中的致病菌对保证鸡肉品质以及维护消费者身体健康非常重要。表面增强拉曼散射（SERS）光谱作为一种简单、快速、灵敏的检测技术,已经广泛应用到了材料化学、食品检测、环境分析和生物医药等领域。因此,本研究尝试使用SERS技术并结合化学计量学构建定性识别模型和定量检测体系以快速、准确地检测鸡肉中的食源性致病菌。具体研究内容如下:1.食源性致病菌的SERS检测原理研究。以四种假单胞菌为检测对象,研究了金纳米棒增强的细菌SERS光谱的影响因素、物质基础、分类趋势。首先制备了一种表面带正电荷的金纳米棒（Au NRs）SERS基底,其能与表面呈负电位的四种假单胞菌发生静电吸附结合从而增强四种菌的拉曼信号;然后采集了四种假单胞菌的SERS光谱并分析了影响细菌SERS光谱的主要因素和造成细菌SERS光谱特征峰的物质基础,发现细菌本身、细菌与Au NRs...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SERS的物理增强[43]（A）和化学增强[40]（B）机理示意图
鸡肉中食源性致病菌的表面增强拉曼光谱检测方法研究6图1.2SERS检测大肠杆菌的原理示意图[55]Figure1.2DetectionprincipleofE.colithroughSERSmethod1.3.3表面增强拉曼光谱技术检测食源性致病菌的研究现状由于SERS技术能够准确地反映微生物细胞中生物大分子的结构和种类，目前国内外已有许多利用SERS技术检测食源性致病菌的文献报道。这些报道根据检测原理和检测目标的不同可大致分为两类。第一类是直接采集食源性致病菌本身的SERS光谱，结合化学计量学实现食源性致病菌种类的鉴定。例如Green等人[62]利用银纳米增强了六种单增李斯特菌的拉曼信号，通过线性判别分析（LDA）对六类单增李斯特菌的正确识别率达到了96.1%。Sundaram等人[63]利用银纳米颗粒增强了四种菌的SERS光谱，并结合软独立模式分类法（SIMCA）和主成分分析（PCA）对四种菌的定性识别率达到了97.0%。Mungroo等人[64]利用银纳米颗粒和微流控芯片采集了八种食源性致病菌的SERS光谱，并结合LDA实现了这八种食源性致病菌的定性鉴别。Witkowska等人[65]采集了五类食品中五种菌的SERS光谱，通过PCA实现了食品中的细菌在属和种水平上的定性识别。以上研究均是将化学计量学与SERS技术结合实现了食源性致病菌在属或种水平上的定性鉴别。但是这种方法需要在检测之前对菌悬液富集培养，存在着检测限高的缺点。为了降低检测限，第二类通过SERS技术定量检测食源性致病菌的方法诞生了。这种方法在检测之前需要合成复杂的捕捉探针（表面修饰了识别元件的磁性纳米颗粒）和信号探针（表面修饰了识别元件及SERS信号分子的SERS基底），利用捕捉探针和信号探针构建特异性检测食源性致病菌的SERS体系。例如，Najafi等人[66]以大肠杆菌抗体为识别分子合成了捕捉探针和信号探针，利用捕捉探针和信号探?
江苏大学硕士学位论文7SERS体系，该检测体系的LOD为102CFU/mL。Bozkurt等人[67]除借助了大肠杆菌抗体的特异性识别作用外，还借助了碱性磷酸酶的催化作用，利用合成的捕捉探针、信号探针以及酶催化底物等构建SERS检测体系使得催化产物的SERS信号与大肠杆菌的量呈正相关。这种方法的检测范围为1.7×101~1.7×106CFU/mL，LOD为10CFU/mL。Zhang等人[68]同时使用了两种菌的适配体，合成了能同时捕捉两种菌的磁性探针和能分别反映两种菌信号的信号探针，利用合成的三种探针构建了可同时检测两种菌的SERS体系，对两种菌的LOD分别是35CFU/mL和15CFU/mL。Kearns等人[69]在磁性材料表面修饰了凝集素作为三种菌的捕捉探针，在银纳米颗粒表面修饰了三种菌的抗体和三种信号分子分别作为三种细菌的信号探针，通过这四种探针构建的SERS检测体系能同时检测三种细菌，其检测的原理如图1.3所示，LOD为10CFU/mL。这种SERS检测方法的特异性高、检测限低，既能特异性检测单一致病菌，又能同时检测多种致病菌。但是需要合成多种复杂的纳米探针，且探针的合成条件苛刻，所需的抗体、生物酶等试剂价格昂贵，导致这种方法由于操作复杂难以大规模推广使用。图1.3SERS同时检测三种致病菌的原理示意图[69]Figure1.3PrincipleofsimultaneousdetectionthreekindsofpathogensthroughSERSmethod1.4本课题的研究意义及内容食源性致病菌容易通过不卫生的加工环境进入食品，对消费者，特别是易感人群的生命构成了威胁。美国疾病控制与预防中心的调查结果显示全球每年有上百万人死于食源性
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学生物传感器在致病菌检测中的研究进展[J]. 许思齐,金敏. 食品研究与开发. 2019(13)
[2]生物传感器在食源性致病菌检测中应用的研究进展[J]. 肖芳斌,刘瑞,占忠旭,张干,吴鑫,许恒毅. 生物工程学报. 2019(09)
[3]乳酸菌细菌素Durancin GL对冷鲜鸡肉中单增李斯特菌抑制效果研究[J]. 吴学友,陈正行,鞠兴荣. 食品与机械. 2019(03)
[4]鸡肉中沙门氏菌和背景菌群生长动力学模型[J]. 彭亚博,李晓婷,方婷,李长城,魏钊异,田裕心,陈沁雯,刘万宁. 食品科学. 2019(09)
[5]绿原酸对鸡肉腐败菌的抑菌机理[J]. 苏萌萌,孙芝兰,刘芳,吴海虹,张新笑,诸永志,王道营,徐为民,罗章. 江苏农业学报. 2018(06)
[6]基于裸磁珠的金黄色葡萄球菌富集优化[J]. 吴俊,陆利霞,刘元建,林丽军,熊晓辉. 现代食品科技. 2019(02)
[7]表面增强拉曼光谱快速检测生鲜肉中的瘦肉精[J]. 翟晨,李永玉,彭彦昆,杨宇,李延. 农业工程学报. 2017(07)
[8]表面增强拉曼光谱技术快速检测鸭肉中的土霉素[J]. 郭红青,刘木华,袁海超,赵进辉,彭义杰,李耀,陶进江. 食品安全质量检测学报. 2017(01)
[9]金黄色葡萄球菌肠毒素的研究进展[J]. 陈万义,游春萍,刘振民. 乳业科学与技术. 2015(06)
[10]酶联免疫吸附测定法与免疫胶体金技术在沙眼衣原体检测中的应用比较[J]. 高毅云,刘传桂. 中国医学创新. 2015(17)
博士论文
[1]高性能磁性SERS基底的制备及应用研究[D]. 汪崇文.北京工业大学 2018
[2]牛奶中主要有害污染物的表面增强拉曼光谱检测方法研究[D]. 李欢欢.江苏大学 2018
[3]纳米酶和稀土发光探针用于生物分子的分析检测研究[D]. 胡益辉.南京大学 2017
[4]新型光谱定量分析模型及其在复杂多相体系中的应用研究[D]. 陈瑶.湖南大学 2015
[5]氨基甲酸乙酯和大肠杆菌的表面增强拉曼光谱检测方法[D]. 杨丹婷.浙江大学 2013
[6]几种有序表面增强拉曼散射基底的制备及其增强效应研究[D]. 傅小奇.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]标记和无标记SERS技术用于细菌的甄别、分选和定量检测[D]. 梁伟伟.武汉大学 2018
[2]建立检测弓形虫免疫球蛋白M抗体酶联免疫吸附测定方法的研究[D]. 姚坚.浙江大学 2017
[3]基于嗅觉可视化和近红外光谱技术的鸡肉中假单胞菌快速识别研究[D]. 王名星.江苏大学 2017
[4]荧光碳点的制备、表征及其在pH传感和细菌检测中的应用[D]. 钟丹.西南大学 2017
[5]单增李斯特菌在群体感应抑制剂作用下的生物学特性研究及其快速检测技术的开发[D]. 杨维.中国计量大学 2016
[6]近红外激光在食源性致病菌快速检测中的应用基础研究[D]. 潘文秀.江苏大学 2016
[7]几种新型SERS基底上氨基酸和小肽的表面增强拉曼光谱研究[D]. 程洪梅.西南大学 2016
[8]表面增强拉曼光谱技术在汞离子检测中应用研究[D]. 姚丽.合肥工业大学 2016
[9]单增李斯特菌表面增强拉曼光谱检测技术研究[D]. 解新方.天津科技大学 2015
[10]表面增强拉曼光谱检测硝基呋喃类抗生素[D]. 竺芯宇.江南大学 2013
本文编号：3504730
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SERS的物理增强[43]（A）和化学增强[40]（B）机理示意图
鸡肉中食源性致病菌的表面增强拉曼光谱检测方法研究6图1.2SERS检测大肠杆菌的原理示意图[55]Figure1.2DetectionprincipleofE.colithroughSERSmethod1.3.3表面增强拉曼光谱技术检测食源性致病菌的研究现状由于SERS技术能够准确地反映微生物细胞中生物大分子的结构和种类，目前国内外已有许多利用SERS技术检测食源性致病菌的文献报道。这些报道根据检测原理和检测目标的不同可大致分为两类。第一类是直接采集食源性致病菌本身的SERS光谱，结合化学计量学实现食源性致病菌种类的鉴定。例如Green等人[62]利用银纳米增强了六种单增李斯特菌的拉曼信号，通过线性判别分析（LDA）对六类单增李斯特菌的正确识别率达到了96.1%。Sundaram等人[63]利用银纳米颗粒增强了四种菌的SERS光谱，并结合软独立模式分类法（SIMCA）和主成分分析（PCA）对四种菌的定性识别率达到了97.0%。Mungroo等人[64]利用银纳米颗粒和微流控芯片采集了八种食源性致病菌的SERS光谱，并结合LDA实现了这八种食源性致病菌的定性鉴别。Witkowska等人[65]采集了五类食品中五种菌的SERS光谱，通过PCA实现了食品中的细菌在属和种水平上的定性识别。以上研究均是将化学计量学与SERS技术结合实现了食源性致病菌在属或种水平上的定性鉴别。但是这种方法需要在检测之前对菌悬液富集培养，存在着检测限高的缺点。为了降低检测限，第二类通过SERS技术定量检测食源性致病菌的方法诞生了。这种方法在检测之前需要合成复杂的捕捉探针（表面修饰了识别元件的磁性纳米颗粒）和信号探针（表面修饰了识别元件及SERS信号分子的SERS基底），利用捕捉探针和信号探针构建特异性检测食源性致病菌的SERS体系。例如，Najafi等人[66]以大肠杆菌抗体为识别分子合成了捕捉探针和信号探针，利用捕捉探针和信号探?
江苏大学硕士学位论文7SERS体系，该检测体系的LOD为102CFU/mL。Bozkurt等人[67]除借助了大肠杆菌抗体的特异性识别作用外，还借助了碱性磷酸酶的催化作用，利用合成的捕捉探针、信号探针以及酶催化底物等构建SERS检测体系使得催化产物的SERS信号与大肠杆菌的量呈正相关。这种方法的检测范围为1.7×101~1.7×106CFU/mL，LOD为10CFU/mL。Zhang等人[68]同时使用了两种菌的适配体，合成了能同时捕捉两种菌的磁性探针和能分别反映两种菌信号的信号探针，利用合成的三种探针构建了可同时检测两种菌的SERS体系，对两种菌的LOD分别是35CFU/mL和15CFU/mL。Kearns等人[69]在磁性材料表面修饰了凝集素作为三种菌的捕捉探针，在银纳米颗粒表面修饰了三种菌的抗体和三种信号分子分别作为三种细菌的信号探针，通过这四种探针构建的SERS检测体系能同时检测三种细菌，其检测的原理如图1.3所示，LOD为10CFU/mL。这种SERS检测方法的特异性高、检测限低，既能特异性检测单一致病菌，又能同时检测多种致病菌。但是需要合成多种复杂的纳米探针，且探针的合成条件苛刻，所需的抗体、生物酶等试剂价格昂贵，导致这种方法由于操作复杂难以大规模推广使用。图1.3SERS同时检测三种致病菌的原理示意图[69]Figure1.3PrincipleofsimultaneousdetectionthreekindsofpathogensthroughSERSmethod1.4本课题的研究意义及内容食源性致病菌容易通过不卫生的加工环境进入食品，对消费者，特别是易感人群的生命构成了威胁。美国疾病控制与预防中心的调查结果显示全球每年有上百万人死于食源性
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学生物传感器在致病菌检测中的研究进展[J]. 许思齐,金敏. 食品研究与开发. 2019(13)
[2]生物传感器在食源性致病菌检测中应用的研究进展[J]. 肖芳斌,刘瑞,占忠旭,张干,吴鑫,许恒毅. 生物工程学报. 2019(09)
[3]乳酸菌细菌素Durancin GL对冷鲜鸡肉中单增李斯特菌抑制效果研究[J]. 吴学友,陈正行,鞠兴荣. 食品与机械. 2019(03)
[4]鸡肉中沙门氏菌和背景菌群生长动力学模型[J]. 彭亚博,李晓婷,方婷,李长城,魏钊异,田裕心,陈沁雯,刘万宁. 食品科学. 2019(09)
[5]绿原酸对鸡肉腐败菌的抑菌机理[J]. 苏萌萌,孙芝兰,刘芳,吴海虹,张新笑,诸永志,王道营,徐为民,罗章. 江苏农业学报. 2018(06)
[6]基于裸磁珠的金黄色葡萄球菌富集优化[J]. 吴俊,陆利霞,刘元建,林丽军,熊晓辉. 现代食品科技. 2019(02)
[7]表面增强拉曼光谱快速检测生鲜肉中的瘦肉精[J]. 翟晨,李永玉,彭彦昆,杨宇,李延. 农业工程学报. 2017(07)
[8]表面增强拉曼光谱技术快速检测鸭肉中的土霉素[J]. 郭红青,刘木华,袁海超,赵进辉,彭义杰,李耀,陶进江. 食品安全质量检测学报. 2017(01)
[9]金黄色葡萄球菌肠毒素的研究进展[J]. 陈万义,游春萍,刘振民. 乳业科学与技术. 2015(06)
[10]酶联免疫吸附测定法与免疫胶体金技术在沙眼衣原体检测中的应用比较[J]. 高毅云,刘传桂. 中国医学创新. 2015(17)
博士论文
[1]高性能磁性SERS基底的制备及应用研究[D]. 汪崇文.北京工业大学 2018
[2]牛奶中主要有害污染物的表面增强拉曼光谱检测方法研究[D]. 李欢欢.江苏大学 2018
[3]纳米酶和稀土发光探针用于生物分子的分析检测研究[D]. 胡益辉.南京大学 2017
[4]新型光谱定量分析模型及其在复杂多相体系中的应用研究[D]. 陈瑶.湖南大学 2015
[5]氨基甲酸乙酯和大肠杆菌的表面增强拉曼光谱检测方法[D]. 杨丹婷.浙江大学 2013
[6]几种有序表面增强拉曼散射基底的制备及其增强效应研究[D]. 傅小奇.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]标记和无标记SERS技术用于细菌的甄别、分选和定量检测[D]. 梁伟伟.武汉大学 2018
[2]建立检测弓形虫免疫球蛋白M抗体酶联免疫吸附测定方法的研究[D]. 姚坚.浙江大学 2017
[3]基于嗅觉可视化和近红外光谱技术的鸡肉中假单胞菌快速识别研究[D]. 王名星.江苏大学 2017
[4]荧光碳点的制备、表征及其在pH传感和细菌检测中的应用[D]. 钟丹.西南大学 2017
[5]单增李斯特菌在群体感应抑制剂作用下的生物学特性研究及其快速检测技术的开发[D]. 杨维.中国计量大学 2016
[6]近红外激光在食源性致病菌快速检测中的应用基础研究[D]. 潘文秀.江苏大学 2016
[7]几种新型SERS基底上氨基酸和小肽的表面增强拉曼光谱研究[D]. 程洪梅.西南大学 2016
[8]表面增强拉曼光谱技术在汞离子检测中应用研究[D]. 姚丽.合肥工业大学 2016
[9]单增李斯特菌表面增强拉曼光谱检测技术研究[D]. 解新方.天津科技大学 2015
[10]表面增强拉曼光谱检测硝基呋喃类抗生素[D]. 竺芯宇.江南大学 2013
本文编号：3504730
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3504730.html
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