中国公共卫生  2014, Vol. 30 Issue (11): 1490-1492   PDF    
阪崎肠杆菌免疫富集及快速检测方法建立
陈艳1, 朱小清2, 方水琴2, 郭慧琴2, 刘箐1     
1. 上海理工大学医疗器械与食品学院, 上海 200093;
2. 上海慧耘生物科技有限公司
摘要目的 将特异性抗体免疫富集和聚合酶链反应(PCR)方法有机结合,建立乳制品中阪崎肠杆菌免疫富集及快速检测方法。方法 用特异性阪崎肠杆菌单克隆抗体包被的PCR管对样品中病原菌进行特异性免疫富集后,以PCR管中免疫富集的阪崎肠杆菌为模板直接进行PCR扩增,通过特异性、灵敏度、模拟增菌等实验,确认该方法实际检测的可行性并与酶联免疫吸附实验(ELISA)进行比较。结果 免疫富集捕获-PCR(IC-PCR)法检测阪崎肠杆菌纯菌液灵敏度可达102~103 CFU/mL,是直接PCR的103~104倍;特异性验证表明,该方法与常见食源性致病菌无交叉反应;模拟带菌实验显示灵敏度可达到103 CFU/mL;模拟增菌实验显示该方法检测阪崎肠杆菌只需增菌6 h,而用ELISA试剂盒需要增菌16 h。结论 该方法灵敏度高、特异性强、检测周期短。
关键词阪崎肠杆菌     免疫富集     聚合酶链反应(PCR)     快速检测     增菌    
Immuno-enrichment and rapid detection of Enterobacter sakazakii
CHEN Yan1, ZHU Xiao-qing2, FANG Shui-qin2, et al2    
College of Medical Instruments and Food Industry, Shanghai University of Technology, Shanghai 200093, China
Abstract: Objective To study a rapid detection method for Enterobacter sakazakii by combining immuno-enrichment with PCR.Methods PCR tubes were coated with monoclonal antibody against Enterobacter sakazakii to capture the suspected bacteria in the samples.PCR was carried out to detect the captured bacteria.The feasibility of the method was assessed with specificity,sensitivity,simulation enrichment experiments and comparison to the results of enzyme linked immunosorbent assay(ELISA).Results The sensitivity of this method was up to 102-103 cfu/mL.Compared to the results of direct PCR,the sensitivity of this method was increased by 103-104 times.No positive results was observed for 10 food-borne pathogens other than Enterobacter sakazakii in the tests.The sensitivity of this method in simulation enrichment experiment was up to 103 cfu/mL.The method just needs 6 hours enrichment time,while ELISA method needed 16 hours enrichment time.Conclusion The method is sensitivie,specific,and rapid for the detection of Enterobacter sakazakii.
Key words: Enterobacter sakazakii     immuno-enrichment     PCR     rapid detection     bacteria enrichment    

阪崎肠杆菌(Enterobacter sakazakii E.sakazakii)属肠杆菌科,是一种无芽孢、棒状、周生鞭毛、革兰阴性食源性致病菌[1]。婴幼儿易被阪崎肠杆菌感染,致死率>80%[2]。婴儿配方粉中微量的阪崎肠杆菌污染(<3 CFU/100 g)也能导致感染的发生[3]。阪崎肠杆菌的检测主要采用传统的分离培养方法,步骤繁多,耗时5~8 d[4]。聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)[3]、红外光谱法[5]等可用来快速检测阪崎肠杆菌。本文采用免疫富集捕获-PCR(immunocaptured PCR,IC-PCR)法,用特异性抗体富集目标菌在同一PCR管中直接进行扩增,同时提高了特异性和灵敏度,可缩短检测流程,是一种值得在实际检测中推广的快速检测方法。

1 材料与方法 1.1 菌株

阪崎肠杆菌(Enterobacter sakazakii ATCC 29004),大肠杆菌O157∶H7(Escherichia coli O157∶H7 ATCC 882346)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 27660)、鼠伤寒沙门菌(Salmonella typhiumukriunm ATCC 22956)、肠炎沙门菌(Salmonella enteritidis ATCC 13076)、单增李斯特菌(Listeria monocytogenes ATCC 43251)、小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia enterocolitica ATCC 23715)、福氏志贺菌(Shigella flexneri ATCC12022)、宋内氏志贺菌(Shigella sonnei ATCC 25931)、痢疾志贺菌(Shigella dysenteriae ATCC 51329)、肺炎链球菌(Streptococcus pneumonia ATCC 10373)均为上海慧耘生物科技有限公司保藏的标准菌株。

1.2 试剂

阪崎肠杆菌单克隆抗体(3 mg/mL)、阪崎肠杆菌酶联免疫试剂盒(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)(上海慧耘生物科技有限公司),普通营养肉汤、万古霉素改良月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤(modified lauryl sulfate tryptose broth-vancomycin medium,MLST)培养基、脑心浸液(Brain Heart Infusion Broth,BH I)等培养基(上海国药集团),10×PCR Buffer、dNTPs、TapDNA聚合酶(大连宝生物工程有限公司);rfbF基因引物由上海生工生物公司合成。

1.3 细菌培养

阪崎肠杆菌标准菌株和对照菌株分别在普通营养肉汤(副溶血性弧菌培养基需加入3% NaCl,肺炎链球菌培养基需加入7%全血)中37 ℃过夜培养。

1.4 IC-PCR检测 1.4.1 免疫PCR管制备

用包被液稀释阪崎肠杆菌单克隆抗体(3 mg/mL),使得单抗浓度为10 μg/mL,将稀释好的单克隆抗体每管50 μL加入PCR管中,4 ℃过夜包被。将PCR管中液体扣出,再加入磷酸盐缓冲液吐温-20(phosphate buffered saline with Tween-20,PBST)0.1 mmol/L,pH 7.4洗涤,洗涤时轻微震荡,重复洗涤2~3次,叩干管内残存洗涤液。免疫PCR管中加入过夜培养的大肠杆菌O157∶H7,37 ℃孵育2 h,用PBST洗涤,重复洗涤2~3次,叩干管内残存洗涤液。

1.4.2 PCR检测

PCR扩增阪崎肠杆菌的16SrRNA基因。在PCR管中加入PCR体系:10×PCR buffer 5 μL;dNTP(2.5 mmol/L)4 μL;TaqDNA聚合酶(5 U/L)1 μL;正向引物(10 μmol/L)2 μL,引物5′-GGG TTG TCT GCG AAA GCG AA-3′;反向引物(10 μmol/L)2 μL,引物5′-GTC TTC GTG CTG CGA GTT TG-3′;加入ddH2O双蒸水补足至50 μL(反应体系为50 μL)。PCR的反应程序参数为:94 ℃ 预变性5 min;35个循环(94 ℃变性30 s;57 ℃退火30 s;72 ℃延伸30 s),72 ℃ 5 min,4 ℃保温;扩增产物用1.5%的琼脂糖凝胶电泳检测目标条带并且紫外投射成像分析。

1.5 IC-PCR检测方法特异性试验

将目的菌株阪崎肠杆菌和对照菌株金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门菌、肠炎沙门菌、单增李斯特菌、小肠结肠炎耶尔森菌、福氏志贺菌、宋内氏志贺菌、痢疾志贺菌、肺炎链球菌、大肠杆菌O157∶H7培养过夜,然后在IC-PCR管中加入各种培养过夜菌株的菌液,进行免疫捕获和PCR扩增检测。

1.6 IC-PCR检测方法灵敏度试验

将培养过夜阪崎肠杆菌平板计数,用生理盐水将其稀释至3.2×108~3.2×102 CFU/mL,各取200 μL菌液加入制备好的IC-PCR管中,进行免疫捕获和PCR扩增检测,同时设置阴性对照,每个梯度的菌液直接PCR扩增进行灵敏度对比实验。

1.7 IC-PCR模拟带菌检测

食品为牛奶、酸奶、香肠、果汁、蛋糕,按照国标GB/T 4789.40-2008《食品卫生微生物学检验 阪崎肠杆菌检验》,取食品100 g(mL)加入到900 mL MLST 培养基中,在拍击式均质器上均质2~3 min,对匀浆液加入不同浓度阪崎肠杆菌纯菌液,菌液浓度依次为:3.2×102~3.2×107 CFU/mL,然后分别进行免疫捕获和PCR扩增检测,设置空白对照,同时进行每个梯度污染食品的直接PCR对比实验。

1.8 乳制品中模拟带菌增菌时间优化

在奶粉、牛奶中加入稀释好的阪崎肠杆菌,菌浓度为3.2×10~3.2×104 CFU/mL,每个梯度分别(44±0.5)℃培养,每隔0、2、4、6、16、22 h取样,样品分别进行IC-PCR检测和直接PCR检测。用ELISA试剂盒进行模拟增菌时间对比实验。样品前处理后加样、温育、洗涤、加酶标抗体;显色,终止;用酶标仪于450 nm波长下测量各孔的吸光值(A)值。

2 结 果 2.1 IC-PCR法特异性验证(图 1)

注:282 bp为目标条带16SrRNA基因;M:1000 bp DNA ladder;N:阴性对照;1、2:阪崎肠杆菌; 3:小肠结肠炎耶尔森菌;4:大肠杆菌O157:H7;5:肠炎沙门菌;6:鼠伤寒沙门菌;7:单增李斯特菌; 8:痢疾志贺菌;9:宋内氏志贺菌;10:福氏志贺菌;11:金黄色葡萄球菌;12:肺炎链球菌。 图 1 阪崎肠杆菌IC-PCR法特异性

图 1显示,只有泳道1和2阪崎肠杆菌扩增出282 bp产物,其他对照菌株均无扩增产物,提示IC-PCR方法对阪崎肠杆菌有较好的特异性。 2.2 IC-PCR法灵敏度验证(图 2)

注:282 bp为目标条带16SrRNA基因;M:1 000 bp DNA ladder;N:阴性对照;1~7:细菌浓度依次为:3.2×102~3.2×108 CFU/mL。

图 2 阪崎肠杆菌IC-PCR法灵敏度

阪崎肠杆菌纯菌液直接PCR检测的灵敏度为106 CFU/mL,图 2中泳道1~7号可见扩增条带出现,片段大小为282 bp,并且可以看到亮度依次增强,阴性对照未见扩增条带,IC-PCR灵敏度可达102 CFU/mL;结果显示IC-PCR方法检测阪崎肠杆菌的灵敏度是直接PCR方法检测灵敏度的103~104倍。 2.3 IC-PCR法食品模拟带菌灵敏度试验

结果显示,直接PCR检测阪崎肠杆菌模拟带菌食品(牛奶、酸奶、蛋糕、果汁、香肠)样本的灵敏度可达到105~107 CFU/mL。IC-PCR检测阪崎肠杆菌模拟带菌食品的灵敏度可达到103 CFU/mL,IC-PCR比直接PCR检测灵敏度提高了102~104倍。

2.4 乳制品中模拟带菌增菌时间优化(表 1)

结果显示,直接PCR方法和ELISA试剂盒方法检测低浓度(初始菌浓度10~102 CFU/mL)时需要增菌16 h才能检测到目标菌。而IC-PCR只需增菌4~6 h就可检出目标菌。牛奶样品中初始菌浓度达104 CFU/mL时,不需前增菌IC-PCR就可以检测出目标菌。

表 1 3种检测方法增菌时间比较(h)
3 讨 论

阪崎肠杆菌是存在自然环境中的一种条件致病菌,但其污染源尚未完全确定。该菌可感染任何年龄人群,尤其对于早产儿、病弱婴儿、免疫受损婴儿具有较强侵染力,感染此致病菌的婴幼儿可导致败血症、脑膜炎、坏死性小肠结肠炎,婴儿死亡率高达50%。

现行的阪崎肠杆菌检测方法是基于分离培养建立的常规生化方法,操作复杂流程长,且对技术人员、检测条件要求较高,无法实现奶粉生产的全过程监管,近年来阪崎肠杆菌的快速检测方法研究取得了长足进步,如酶联免疫法、PCR法等,但这些方法均存在检测成本过高、灵敏度偏低、操作复杂等问题。本研究将免疫学和分子生物学方法有机结合起来,免疫学富集可有效的将样品中的病原菌富集,PCR检测可在分子水平进行确认,且所有实验全部在同一PCR管中进行,利用高温裂解细菌释放DNA作为模版,避免了DNA提取过程中的病菌损失,不仅减少了PCR步骤,而且病原菌经过免疫学、分子生物学双重检测后,提高了检测准确性。本研究结果表明,该方法对阪崎肠杆菌纯菌液检测灵敏度可达到102~103 CFU/mL,模拟带菌食品检测灵敏度可达到103 CFU /mL,而且实际检测中只需增菌6 h就可检出目标菌,而直接PCR、ELISA方法则需要增菌16 h。提示IC-PCR是一种高效、灵敏、快速的检测技术,适用于食品安全监管部门、食品企业实施乳制品等样品中阪崎肠杆菌的快速检测。

参考文献
[1] 李锦程,王玉坤,曹远银.阪崎肠杆菌检测技术研究进展[J].中国公共卫生,2008,24(3):371-373.
[2] 李秀娟,徐保红,田会方,等.奶粉中阪崎肠杆菌 PCR 检测方法的建立[J].现代预防医学,2010,37(7):1338-1340.
[3] Forsythe SJ.Enterobacter sakazakii and other bacteria in powdered infant milk formula[J].Maternal and Child Nutrition,2004,1(1):44-50.
[4] 严丽娟,吴敏,张志刚,等.亲水作用色谱-电喷雾串联质谱法检测原料奶及奶制品中的三聚氰胺[J].色谱, 2008,26(6):759-762.
[5] Lin M,Al-holy M,Al-qadiri H,et al.Detection and discrimination of Enterobacter Sakazakii(Cronobacter Spp.) by mid-infared spcetroscopy and multivariate statistical analyses[J].Journal of Food Safety,2009,29(4):531-545.