生牛乳中菌落总数可视化快速检测方法的建立与评价

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菌落总数是判断食品被细菌污染程度的重要指标。菌落总数的数值越高,意味着卫生条件越差,食品遭受污染的风险程度越高。乳制品由于其含有丰富的蛋白质等营养物质而有利于微生物的生长繁殖,因此检测和控制乳制品的原料——生牛乳中的菌落总数具有重要意义。平板菌落计数法是国内外检测菌落总数的“金标准”,但其费时费力、操作繁琐;其他检测技术包括流式细胞术、电阻抗法、ATP生物发光法等等,既不能实现广谱细菌快速检测,而且对检测设备要求较高,因此急需一种简单的广谱细菌捕获和低成本的快速检测方法。比色传感器因其成本低、操作简单、反馈迅速、肉眼可见等优越性能而备受关注。本研究开发了一种基于壳聚糖修饰Fe3O4磁性纳米粒子(CS@MNPs)的比色传感器,用于快速广谱检测菌落总数,其颜色变化可以在没有仪器的情况下肉眼观察。采用正交实验法确定一步溶剂热法的最佳制备方案,并通过扫描电镜分析、透射电镜分析、红外光谱分析和磁性能分析等手段表征CS@MNPs磁性纳米粒子的物理特征和化学特性,均显示出其具有优异性能。测试了CS@MNPs磁性纳米粒子对六种模型菌株的捕获能力,结果表明对六种菌株表现出良好的捕获能力(>80%)。在最适优化条件下,该比色传感器在2.30×10~1-2.30×10~7 CFU·m L-1的浓度范围内显示出纯培养体系下混合菌株的良好线性关系,最低检测限(LOD)为23 CFU·m L-1;在8.50×10~1至8.50×10~6CFU·m L-1的浓度范围内显示出生牛乳体系下混合菌株的良好线性关系,LOD为85 CFU·m L-1。此外,还对该比色传感器从等效性、重复性、稳定性等几个维度进行了评价。比色法的相对准确度在95%以上,相对灵敏度始终为100%,同时Bland-Altman图中所有散点均分布在95%置信区间内,且P值=0.4006>0.05,表明比色法和传统法之间没有显著差异,可以相互替换,具有等效性。所有实验室间比对实验的Z比分数结果都是可接受的,三个实验室的实验结果具有显著一致性,表明比色法具有高度可重复性和再现性。自然污染条件下的比色法的阳性率和传统法的阳性率分别为15.83%、14.17%,结果基本一致,表明比色法具有高度稳定性。比色法的相对精确度、相对灵敏度、重复性、稳定性在验证实验中均显示出令人满意的结果。基于CS@MNPs磁性纳米粒子与不同细菌群体之间表现出的不同类过氧化物酶活性,本研究成功开发出一种简单、快速、经济、可靠、灵敏的比色传感器。整个测定过程仅需15 min,比色信号可以通过分光光度法检测或肉眼直接观察,可实现低成本、快速现场检测菌落总数。
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