基于非法拉第阻抗谱的活体鼠伤寒沙门氏菌无标记快速检测生物传感器及其在食品安监中的应用

本文报道了一种基于ZnO/Au电极的非法拉第电化学阻抗谱(EIS)生物传感器，首次实现了对食品中活体鼠伤寒沙门氏菌(S. typhimurium)的无标记、快速(<5分钟)、高灵敏度(9 CFU/mL)检测。该技术通过特异性区分活菌，显著降低假阳性风险(%CV<20%，PPV/NPV>85%)，为食品安全监测提供了便携式解决方案。

　　

亮点

本研究首次开发出基于氧化锌/金(ZnO/Au)电极的非法拉第电化学阻抗谱(EIS)平台，可在5分钟内实现食品样品中活体鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)的无标记实时检测，检测限低至9 CFU/mL。该传感器通过特异性识别活菌，有效规避传统方法对死菌的假阳性干扰，为食品安全监测提供了革命性的现场检测工具。

材料与试剂

采用鼠伤寒沙门氏菌单克隆抗体(克隆号AC04)和辣根过氧化物酶(HRP)标记的二抗进行生物识别。关键试剂包括：二硫代双(磺基琥珀酰亚胺基丙酸酯)(DTSSP)交联剂、超封闭缓冲液、LB肉汤培养基等。所有溶液均用18.2 MΩ·cm超纯水配制。

传感器信号表征与优化

通过衰减全反射红外光谱(ATR-IR)和循环伏安法(CV)对ZnO/Au电极表面功能化过程进行系统表征。红外光谱清晰显示了抗体成功偶联的特征峰(如酰胺I带1640 cm^-1)，而CV曲线证实了非法拉第条件下界面电容的显著变化。优化后的工作频率选定为10³ Hz以实现最佳信噪比。

结论

这项研究开创性地建立了具有活菌选择性的电化学生物传感平台，无需氧化还原标记或样品前处理即可直接检测复杂食品基质中的活体病原菌。该技术将食品安全监测能力提升到新高度，为食源性疾病的预防干预提供了强有力的技术支撑。