引言
基于DNA的标记已成为确保食品真实性并打击供应链欺诈的一种有前途的可追溯性策略。通过将独特的合成DNA序列编码到保护性载体（如二氧化硅球、纳米材料、生物聚合物）中或直接编码到食品基质中（J. M. Li, Crown, Ney, Yekhanin, Partap, Shirole, 等，2025；K. Liu, Xing, 等，2023），该技术提供了内在的、高密度的（S. Yang, B?gels, Wang, Xu, Dou, Mann, 等，2024）防篡改分子识别（Luescher 等，2024）。将DNA可追溯条形码封装在保护性载体中可显著增强其在复杂食品系统中的稳定性和适用性。这些标签在高温、pH波动和长期储存等苛刻加工和储存条件下能保持结构完整性，从而实现可靠的产品认证。例如，二氧化硅封装的DNA可追溯条形码在恶劣的食品加工环境中表现出韧性，成功地在乳制品（Bloch 等，2014）、食用油（Puddu 等，2014）和固体食品基质中保留可追溯性（K. Liu, Xing, 等，2023）。尽管取得这些进展，但传统检测方法仍是DNA可追溯条形码实际应用的一个瓶颈。当前主流方法主要依赖于聚合酶链式反应（PCR）和测序，为食品真实性检测提供了高灵敏度和特异性。然而，这些方法对复杂的热循环设备、熟练人员和较长周转时间的依赖性，使其不适合快速、现场和即时检测（POC）应用（Cao, Zheng, Shao, Liu, Xie, Zhao, 等，2024；Jo, Shin, Joe, Baek, Park, & Chun, 2024）。
为了克服热依赖技术的局限性，等温核酸扩增策略已被广泛探索作为现场DNA识别的稳健替代方案（N. Yang, Zhang, 等，2024）。例如，环介导等温扩增（LAMP）可在65°C下30分钟内实现快速物种鉴定（Sheu 等，2021）；重组酶聚合酶扩增（RPA）已被整合到便携式格式中，检测限低至102 CFU/mL（T.-H. Kim 等，2014）。滚环扩增（RCA）与CRISPR/Cas系统结合可在2小时内完成整个分析过程——从样品采集到结果读取（Xiang, Xing, Liu, Wen, Wei, Lu, 等，2023）。然而，这些等温扩增方法存在固有的权衡。LAMP虽然快速，但需要复杂的引物设计，并且因非特异性扩增而容易产生假阳性结果（Lanubile 等，2024）。RPA在近室温下操作，但试剂成本高且背景信号不一致（Lobato & O'Sullivan, 2018）。传统RCA通常涉及相对较长的处理时间或多步骤程序（J. Liu, Xie, 等，2023）。
鉴于这些局限性，跳跃式滚环扩增（SRCA）已成为传统RCA的简化和高效替代方案。与传统RCA不同，后者需要发夹探针和连接酶来生成闭合环状模板，SRCA使用线性DNA模板并依赖于Bst DNA聚合酶的末端转移酶样活性来桥接模板末端之间的缺口，形成瞬态非闭合环状拓扑结构以启动滚环扩增。这消除了对发夹探针和连接酶的需要，大大简化了工作流程。对于线性DNA目标扩增，SRCA将总操作时间减少了至少3小时，并将检测成本降低到传统RCA的约20%，在时间和成本效率方面显示出显著优势（Q. Yang 等，2022）。
尽管SRCA已成功应用于过敏原检测（Y. Chen, Guo, Sun, Wu, Xu, Jin, 等，2024；Q. Yang 等，2022）和病原体分析（Guo 等，2022），但其在基于DNA的可追溯系统中的应用潜力仍很大程度上未被探索。这一差距主要归因于可追溯应用中固有的特定挑战，包括需要高操作简便性和真正的现场适用性，以便无缝集成到现有的可追溯基础设施中。
为解决这一挑战，本研究旨在开发一个稳健的基于SRCA的检测平台，专门用于食品可追溯系统中DNA可追溯条形码的快速现场识别。通过将优化的SRCA方法与保护性DNA载体整合，本研究提供了一种实用、成本效益高且设备需求最小的分析工具。该平台成功开发有望增强现场DNA可追溯条形码识别的可行性，从而为常规食品认证和供应链监控提供可靠的技术支持。
本研究的具体目标有三点：（1）优化SRCA反应条件以灵敏检测DNA可追溯条形码；（2）使用模板DNA系列稀释比较SRCA与常规PCR-CE的分析灵敏度；（3）使用二氧化硅封装的DNA可追溯条形码在实际农产品认证场景中验证基于SRCA的检测系统的实际应用性和稳定性。
