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重组酶等温扩增试纸条快速检测阪崎克罗诺杆菌

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-03-01
核心提示:阪崎克罗诺杆菌是一种成人食源性条件致病菌,但却是婴幼儿配方奶粉的A类致病菌,它会导致不同年龄段人群感染,特别是对新生儿和免疫功能不全人群,危害严重,可致感染者发生坏死性小肠结肠炎、脑膜炎、败血症等疾病。因此,开发一种快速灵敏的阪崎克罗诺杆菌鉴定技术对于预防与控制该致病菌危害具有重要的实际意义。
   阪崎克罗诺杆菌是一种成人食源性条件致病菌,但却是婴幼儿配方奶粉的A类致病菌,它会导致不同年龄段人群感染,特别是对新生儿和免疫功能不全人群,危害严重,可致感染者发生坏死性小肠结肠炎、脑膜炎、败血症等疾病。因此,开发一种快速灵敏的阪崎克罗诺杆菌鉴定技术对于预防与控制该致病菌危害具有重要的实际意义。
 
  近年来,等温核酸扩增技术快速发展,例如环介导等温扩增(LAMP)、滚环等温扩增(RCA)和重组酶聚合酶等温扩增(RPA)等。目前,RPA已经用于多种病原体的检测,其操作方法简便,反应20 min内就可以产生检测水平的扩增产物,但仅适合实验室内使用。而免疫层析试纸条(LF)分析只需5 min即可完成目标物的分析,且无需任何特殊设备,通过肉眼就可以观察结果,是一种高效的核酸扩增产物检测方法。
 
  省部共建食品营养与发全国家重点实验室、天津科技大学食品科学与工程学院的陈纯阳、张宸宁、杜欣军*和王硕*等人将RPA技术和LF技术相结合,建立了一种阪崎克罗诺杆菌快速检测方法(RPA-LF)。等温扩增与产物检测步骤可以在20 min内完成,且具有较高的灵敏度和特异性,可用于阪崎克罗诺杆菌的快速检测。本研究旨在为食源性致病菌的快速检测提供技术支持。
 
  1 RPA条件优化
 
  1.1 反应温度优化
 
  在不同温度条件下应用RPA、以试纸条进行检测,结果表明RPA在30~45 ℃均可以扩增阪崎克罗诺杆菌,且检测线颜色深浅与温度有关,由于酶处于最佳反应温度时,扩增效率最高,试纸条检测线部位颜色最深,因此选取45 ℃为后续实验最佳反应温度。
 
  1.2 反应时间优化
 
  在45 ℃进行不同时间的扩增,结果显示扩增5 min后即可出现检测线,并且随着反应时间的延长,检测线颜色加深。但随着扩增时间的延长,引物二聚体产生的非特异性扩增的几率增加,为保证实验准确性、稳定性和快速性,选取15 min作为最佳扩增时间。
 
  2 胶体金试纸条优化
 
  2.1 样品展开液的优化
 
  展开液由于成分不同,所含离子不同,会影响金标抗体的流动性和显色情况,实验中使用PBS(pH 8.5)、PBST(pH 7.4)、PBST(pH 8.5)和蒸馏水4 种溶液进行比较。结果显示PBS和蒸馏水的检测线颜色显示效果较好,pH值为7.4和8.5的PBST检测线较浅,而在上样过程中蒸馏水流动速度较慢,显色时间较长,因此选择PBS(pH 8.5)作为最佳样品展开液。
 
  2.2 NC膜优化
 
  NC膜是决定结果的重要因素之一,Milipore HF 90 s、135 s和180 s三种NC膜检测结果表明:Milipore HF 90 s孔径最大,层析速度快,但是检测线条带颜色较浅;Milipore HF 180 s层析速度慢,检测时间过长;Milipore HF 135 s孔径适宜,层析速度较快,出现条带颜色清晰,因此最终选择Milipore HF 135 s NC膜。
 
  3 灵敏度与特异性分析
 
  3.1 灵敏度分析
 
  为确定RPA-LF检测阪崎克罗诺杆菌纯菌液的检测限,将纯菌液10 倍梯度稀释,水煮法提取DNA作为RPA反应模板,同时进行RPA-AGE与RPA-LF灵敏度进行比较。RPA-LF结果显示随着阪崎克罗诺杆菌的浓度增加时,检测线亮度逐渐增加,当浓度为1.7×102 CFU/mL时,检测线亮度与阴性对照仍然有明显不同。因此,1.7×102 CFU/mL为RPA-LF检测阪崎克罗诺杆菌纯菌液的检测限。RPA-AGE结果显示其检测限为1.7×105 CFU/mL(图6),检测限明显高于RPA-LF。RPA-LF较实时定量RPA在相同的时间内,方法检测限更低,更适合阪崎克罗诺杆菌的快速检测。
 
  3.2 特异性分析
 
  选取15 株阪崎克罗诺杆菌和6 株非克罗诺杆菌,验证RPA-LF方法的特异性。结果显示全部的阪崎克罗诺杆菌均呈阳性,而其他菌种均只有出现质控线,未出现检测线,证明本实验建立的RPA-LF对于阪崎克罗诺杆菌的具有良好的特异性。
 
  4 模拟(增菌)样品检测结果
 
  为验证RPA-LF的实用性,选择婴幼儿配方奶粉、婴幼儿配方羊奶粉、婴幼儿米粉和牛肉为待测样品,添加不同浓度的阪崎克罗诺杆菌,并在37 ℃增菌不同时间。提取样品DNA后,使用RPA-LF检测。
 
  结果表明奶粉和羊奶粉中含有1.7×102 CFU/g的阪崎克罗诺杆菌时,不增菌即可以检出(图8a、d);当奶粉和羊奶粉中含有1.7×101 CFU/g的阪崎克罗诺杆菌时,37 ℃增菌2 h可以检出(图8b、e);奶粉和羊奶粉中含有1.7×100 CFU/g的阪崎克罗诺杆菌时,37 ℃增菌4 h可被检出(图8c、f)。
 
  当实际样品为婴幼儿米粉时,结果显示米粉中含有1.7×102 CFU/g阪崎克罗诺杆菌纯菌液时,37 ℃培养1 h可以检出(图8g);米粉中含有1.7×101 CFU/g的阪崎克罗诺杆菌时,37 ℃培养2 h可检出(图8h);当米粉中含有1.7×100 CFU/g的目标菌时,37 ℃培养4 h可检出(图8i)。
 
  当牛肉中含有1.7×102 CFU/g的阪崎克罗诺杆菌时,37 ℃培养2 h可以检出(图8j);当方牛肉中含有1.7×101 CFU/g的阪崎克罗诺杆菌菌液时,37 ℃培养4 h可以检出(图8k);牛肉中含有1.7×100 CFU/g的菌液后,37 ℃培养6 h可被检出(图8l)。
 
  此结果表明RPA-LF在婴幼儿配方奶粉和米粉中检测1.7×100 CFU/g的阪崎克罗诺杆菌,包括增菌、提取DNA和检测,最多需要5 h可以得出结果;检测牛肉等肉制品所需时间稍长,需7 h得出结果。所有样品同时利用GB/T 4789.40—2016方法进行阪崎克罗诺杆菌检测,结果均为阳性,但是检测所需时长为5 d。将RPA-LF与传统检测方法进行比较可知,二者可获得相同的检测结果,但RPA-LF检测时间远小于传统检测方法。
 
  5 实际样品检测结果
 
  利用婴幼儿配方奶粉、全脂奶粉等20 种实际样品作为检测对象,同时利用RPA-LF检测和国标法检测。结果显示:1 种全脂奶粉和1 种婴幼儿配方奶粉检测结果为阳性,其余样品均为阴性。两种检测方法结果一致,表明RPA-LF具有较高的检测准确性。
 
  结    论
 
  本研究将RPA与LF相结合用于阪崎克罗诺杆菌检测。在纯培养的条件下,RPA-LF检测阪崎克罗诺杆菌纯菌液的检测限为1.7×102 CFU/mL,比传统检测方法、PCR和实时定量RPA检测方法更为快速灵敏。当实际样品污染量为1.7×100 CFU/g阪崎克罗诺杆菌时,此方法可以在5 h内对婴幼儿配方奶粉和米粉、在7 h内对牛肉完成检测。利用20 种实际样品评价RPA-LF的准确性,结果显示RPA-LF与国家标准方法获得一致的检测结果。因此,本研究所建立的RPA-LF是一种简便、快速、适合现场使用的阪崎克罗诺杆菌检测方法。
 
 
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