基于AuNPs@4-MBA SERS信号标准化策略实现混合乳酸菌快速鉴别与精准定量分析

本文创新性地构建了AuNPs@4-MBA表面增强拉曼散射（SERS）探针，实现了植物乳杆菌Y1和戊糖片球菌Z1的快速鉴别（PCA/LDA模型）与混合菌株的高灵敏度定量检测（检测限<10 CFU/mL，准确度96.34–103.54%），为发酵食品中乳酸菌的实时监控提供了突破性技术策略。

　　

Materials and chemicals

植物乳杆菌Y1（Lactobacillus plantarum Y1）和戊糖片球菌Z1（Pediococcus pentosaceus Z1）由河南农业大学食品科学技术学院微生物实验室提供。4-巯基苯甲酸（4-MBA）购自北京索莱宝科技有限公司，MRS肉汤和琼脂来自青岛海博生物有限公司。硼氢化钠（98%）、四氯金酸（HAuCl₄·3H₂O ≥ 99.99%）和柠檬酸钠均为分析纯试剂。

Characterization of AuNPs and AuNPs@4-MBA

通过紫外-可见光谱（UV-Vis）、激光粒度分析和透射电镜（TEM）对制备的金纳米粒子（AuNPs）进行表征，结果如图2所示。AuNPs的紫外-可见吸收光谱平滑均匀，在525 nm处出现最强吸收峰（图2A），这是球形AuNPs的典型特征。图2B显示，纳米激光粒度分析仪检测到AuNPs的粒径主要分布在40–80 nm范围内。透射电镜图像（图2C）进一步证实AuNPs呈球形且分散性良好。通过4-MBA修饰后的AuNPs@4-MBA探针在拉曼光谱中展现出显著增强的信号，尤其在1568–1590 cm^?1处出现来自苯环C=C伸缩振动的特征峰，该峰强度稳定且重现性优异（RSD < 10%），为后续微生物检测提供了标准化信号基础。

Conclusion

本研究成功制备了AuNPs@4-MBA探针纳米材料，表征结果显示AuNPs溶胶平均尺寸约为63 nm，具有优异的分散性和均一的形貌。AuNPs对4-MBA的增强因子（EF）高达3.08 × 10²，且具备卓越的检测重现性（RSD < 10%）。以AuNPs@4-MBA为基底材料，通过拉曼光谱分析结合化学计量学方法（PCA和LDA），实现了植物乳杆菌Y1和戊糖片球菌Z1的完全可视化分类鉴别。通过构建不同比例和浓度混合乳酸菌的SERS检测与定量模型，确立了线性方程为y = 7509.32x – 5942.69（R² = 0.99），检测限低于10 CFU/mL，在复杂环境基质中检测准确度达96.34%–103.54%。该技术为混合乳酸菌的高通量培养和实时定量监控提供了强有力的技术支持。