食品安全是全球關注的重大議題，致病菌污染對公眾健康構成嚴重威脅。近期，上海海洋大學的研究團隊開發了一種基于雙重識別策略的電化學傳感器，用于快速、靈敏、選擇性地檢測食品中的致病性大腸桿菌O157:H7。該傳感器結合細菌印跡聚合物（BIP）與伴刀豆球蛋白A（ConA），實現了對低濃度目標菌的高效捕獲與信號放大。實驗表明，其檢測限低至10 CFU/mL，線性范圍為101–105 CFU/mL，在復雜牛奶樣品中回收率達94.16%–110.6%，且能有效區分高濃度干擾菌株。
方法：雙重識別機制與納米探針設計
傳感器的核心創新在于“雙識別”策略：
1. 捕獲層（BIP）：通過電聚合技術，在電極表面原位合成細菌印跡聚合物。以大腸桿菌O157:H7為模板，形成與其形狀、尺寸及表面化學特性互補的識別位點，實現特異性捕獲。
2. 信號探針（Au@Fc-ConA）：金納米顆粒（Au NPs）表面同時修飾ConA和電活性分子6-（二茂鐵基）己硫醇（Fc）。ConA可特異性結合細菌表面的甘露糖/葡萄糖殘基，而Fc在氧化時產生電流信號。檢測時，目標菌被BIP捕獲后，信號探針通過ConA與細菌結合，觸發Fc的氧化反應，電流強度與菌濃度成正比。該設計通過雙重識別（BIP的空間匹配與ConA的糖結合特性）大幅提升選擇性，并通過納米材料放大信號。
圖1用于檢測大腸桿菌O157:H7的電化學傳感器的制備過程及工作原理示意圖
圖2. (A) Au@Fc-ConA的合成過程；(B) AuNPs、Fc、ConA及Au@Fc-ConA的紫外-可見光譜；(C) Au@Fc-ConA的EDS元素分布圖。
結果：高靈敏、高選擇性與實際應用驗證
1.靈敏度與線性范圍：傳感器對純培養菌液的檢測限低至10 CFU/mL，線性范圍跨越4個數量級（10–105 CFU/mL），回歸方程ΔI = -0.02218 lgc + 0.00435（R2=0.998）。
圖3 (A) 不同濃度大腸桿菌O157:H7（0–105 CFU mL?1）在PBS中的差分脈沖伏安曲線；(B) 響應電流變化值(ΔI)與大腸桿菌O157:H7對數濃度的校準曲線
2.選擇性：在10倍濃度的金黃色葡萄球菌、沙門氏菌等干擾菌存在下，傳感器對目標菌的響應電流仍高出2.4–3倍；即使干擾菌E. coli O6濃度高100倍，信號仍可區分（p<0.001）。
3.實際樣品檢測：在牛奶樣品中，僅需10倍稀釋預處理即可檢測10 CFU/mL的目標菌，回收率穩定（94.16%–110.6%），證實其在復雜基質中的適用性。
4.穩定性與重現性：10次平行測試的相對標準偏差（RSD）僅為2%，儲存15天后信號保留75%，滿足實際檢測需求。
結論：突破傳統方法的局限性
研究團隊通過BIP與ConA協同作用，解決了單一識別元件靈敏度不足或選擇性受限的問題，為食源性致病菌的即時檢測提供了高效解決方案。與傳統的PCR、ELISA等技術相比，該傳感器具有顯著優勢：
快速：全程檢測時間縮短至數十分鐘，無需復雜前處理。
低成本：采用合成聚合物替代抗體，降低制備成本。
便攜性：電化學檢測裝置易于微型化，適合現場應用。
展望：邁向多重檢測與智能化
盡管當前傳感器性能優異，但其僅針對單一病原體的設計限制了在多重污染場景中的應用。未來研究方向包括：
1.多重檢測：開發多種BIP與特異性信號探針組合，實現同步檢測多種致病菌（如沙門氏菌、李斯特菌）。
2.智能化集成：結合微流控芯片與無線傳輸技術，構建便攜式一體化檢測設備。
3.實時監測：探索傳感器在食品加工鏈中的在線監測潛力，提升食品安全預警能力。
該技術的推廣有望顯著降低食源性疾病風險，為全球食品安全監管注入新動力。
參考文獻：Niu X, Ma Y, Li H, Sun S, Shi L, Yan J, Luan D, Zhao Y, Bian X. A Dual-Recognition Electrochemical Sensor Using Bacteria-Imprinted Polymer and Concanavalin A for Sensitive and Selective Detection of Escherichia coli O157:H7. Foods. 2025 Mar 21;14(7):1099. doi: 10.3390/foods14071099. PMID: 40238203; PMCID: PMC11989128.
來源：微生物安全與健康網，作者~余樹波。
