基于等离子体纳米粒子的比色传感器检测核糖核酸酶作为李斯特菌生物标志物的研究及其在食品安全中的应用

本研究针对食品中李斯特菌快速检测的难题，开发了一种基于等离子体纳米粒子的比色传感器。通过优化培养条件、探针设计和实验参数，成功实现了对L. monocytogenes Ribonuclease II的高灵敏度检测。该技术在生鲜蔬菜和生乳样品中表现出优异的检测性能，为食品安全监测提供了快速、低成本的新型诊断工具。

　　

在食品安全监测领域，李斯特菌（Listeria spp.）的快速检测一直是个重大挑战。这种食源性病原体可通过新鲜蔬菜、乳制品等食品传播，引发严重的人类李斯特菌病。传统检测方法存在耗时长、操作复杂、成本高等局限，难以满足现场快速筛查的需求。特别是即食食品和生鲜产品，更需要一种能够在短时间内准确识别病原体的技术。正是在这样的背景下，核糖核酸酶（ribonucleases）作为细菌特异性生物标志物的研究为检测技术提供了新的思路。

该研究发表于《International Journal of Food Microbiology》，研究团队通过系统优化细菌培养条件、核酸探针设计（包括序列选择和化学修饰）以及反应体系参数（pH、温度、离子强度），建立了一种基于金纳米粒子（AuNPs）聚集效应的比色传感平台。利用蛋白质组学分析和尺寸排阻色谱技术，研究证实李斯特菌中的核糖核酸酶II（Ribonuclease II，29.349 kDa）是由rnhB基因编码的关键酶，能够特异性切割寡核苷酸探针，从而引发纳米粒子的聚集和溶液颜色变化。

主要技术方法包括：利用尺寸排阻色谱和蛋白质组学鉴定细菌核酸酶；通过紫外-可见光谱监测金纳米粒子聚集；优化探针序列与化学修饰以增强特异性；在即食生菜和高脂高镁（Mg⁺⁺）生乳样本中进行加标回收实验验证检测性能。

研究结果：

1. 1.

   培养条件优化与核酸酶生产

   通过调整培养环境，显著提高了李斯特菌的核糖核酸酶产量，为后续检测提供了充足的酶来源。

2. 2.

   探针设计与纳米粒子聚集

   针对金纳米粒子的聚集特性，设计了可被特异性切割的寡核苷酸探针，并验证了其诱导颜色变化的可行性。

3. 3.

   反应参数优化

   确定了最佳pH、温度和离子强度条件，使探针切割效率与纳米粒子聚集响应达到最大化。

4. 4.

   核酸酶鉴定与表征

   通过蛋白质组学与色谱分析，明确Ribonuclease II为关键作用酶，分子量为29.349 kDa，由rnhB基因编码。

5. 5.

   实际样本检测

   在即食生菜和生乳样本中，该传感器成功检测出低浓度的李斯特菌，显示出良好的灵敏度与特异性。

研究结论与讨论表明，该比色传感器不仅操作简便、成本低廉，而且适用于复杂食品基质中的病原体筛查。核糖核酸酶作为细菌生物标志物的应用，为食品安全和公共卫生监测提供了新的技术路径。该方法的建立显著提升了检测效率，有望在食品加工、环境监测及临床诊断中发挥重要作用。