基于酶促显色反应的便携式大肠杆菌检测装置设计与应用研究

本文推荐一种创新的3D打印PET-G棉垫检测装置，通过X-Gal/APTES/SB3-12体系实现牛奶和水中大肠杆菌（E. coli）的酶促显色检测。该装置具有102-105 CFU/mL线性范围、9.6×101 CFU/mL检测限，7小时完成检测，支持手机图像分析（MATLAB），为资源有限地区提供经济高效的食源性致病菌现场筛查方案。

　　

Highlight

本研究成功开发了一种用于大肠杆菌（E. coli）酶促显色检测的分析装置，通过创新的3D打印PET-G棉垫结构，实现了对牛奶和水中活菌的快速筛查。该装置无需样品预处理，采用X-Gal作为显色底物，APTES（3-氨丙基三乙氧基硅烷）作为表面修饰剂，SB3-12（十二烷基二甲基铵丙磺酸盐）作为裂解剂，通过正交实验设计优化反应体系。

Results and discussion

装置结构如图2所示，采用双层PET-G卡匣设计，包含显色反应区和对照区。实验表明：

1. 1.

   线性检测范围达10²-10⁵ CFU/mL，检测限低至96 CFU/mL

2. 2.

   对非目标菌（如肠球菌、沙门氏菌）显示高特异性

3. 3.

   手机拍摄结合MATLAB的RGB分析可实现半定量检测

4. 4.

   室温储存3个月性能保持90%以上

Conclusions

该装置为资源有限地区提供了经济高效的解决方案，未来可通过缩短检测时间、提高灵敏度（如采用GUD替代X-Gal）以及扩展病原体检测谱进一步优化。

CRediT作者贡献声明

Marjan Majdinasab：研究构思与指导；Rahmatollah Zarezadeh Mehrizi：实验执行与初稿撰写；其他作者参与数据分析和论文修订。

未引用文献说明

部分参考文献因篇幅限制未直接标注，包括Kim等（2019）关于食源性疾病负担的研究，以及Wu团队（2022-2024）关于GUD特异性检测的系列成果。

（注：根据要求省略了文献标识[1][2]等标注及Figure 2等图示引用）