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实时荧光定量PCR技术在食源性致病菌检测中的应用

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中国食物与营养2014,20(8):13—17FoodandNutritioninChina实时荧光定量PCR技术在食源性致病菌检测中的应用李敏,綦国红(中国药科大学药学院,南京210009)摘要:实时荧光定量PCR技术作为一种高效的微生物定量检测法,在食品工业中具有广泛的应用前景。本文综述了实时荧光定量PCR技术检测原理,及其在食源性致病菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌0157:H7、沙门氏菌和副溶血性弧菌检测中的应用。关键词:实时荧光定量PCR-t支Y.-;食源性致病菌检测;微生物检测;定量检测近年来,由食源性致病菌引起的食物中毒事件居高不下。传统的检测方法主要有平板培养显色法、酶联免疫吸附法(ELISA)、常规聚合酶链式反应(PCR)法。1。。上述方法虽然具有特异性强、灵敏度高的优点,但无法进行实时测定、不利于致病菌定量测定。实时荧光定量PCR技术改进了常规聚合酶链式反应(PCR)法,实现了对致病菌的动态定量检测。12实时荧光定量PCR技术在食源性致病菌检测中的应用目前,实时荧光定量PCR技术已初步应用到金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、大肠杆菌0157:H7(Eschenchiacoli0157:H7)、沙门氏菌(Sahnonella)、单增李斯特菌(Listeriamonocytogenes)、副溶血性弧菌(pTbdo实时荧光定量PCR技术概述实时荧光定量PCR技术基于荧光共振能量转移原parahaemolyticus)、志贺氏菌(跏咖耽)等食源性致病菌的检测中。2.1对金黄色葡萄球菌的检测金黄色葡萄球菌可产生肠毒素导致食物中毒。传统理(]eluoreseneeResonanceEnergyTransfor,FRET),通过将荧光基团加入到PCR反应体系,实时检测PCR指数扩增期问的荧光信号强度变化。每个反应管内的荧光信号达到设定阈值时经历的循环次数称为ct值(Cyclethreshold),以其拷贝数的对数作为横坐标,ct值作为纵坐标建立标准曲线对未知模板定量分析,据此实现目的致病菌的检测。2’…。实时荧光定量PCR技术根据检测荧光信号的不同,主要分为双链DNA特异性荧光染料和特异性荧光标记探针。染料法利用染料嵌入DNA双链产生荧光信号指示扩增产物水平,适用于非特异性的定量PCR检测;探针法则利用与靶序列特异性杂交的探针指示扩增产物水平,适用于检测特异性要求较高、扩增序列专一的体的Baird—Parker平板和血平板结合法耗时长,灵敏度低,易产生假阳性结果。目前主要以金黄色葡萄球菌的肠毒素、耐热核酸酶基因作为靶基因,建立实时荧光定量PCR法。葛小萍等。51以SEA—SEE型肠毒素基因序列设计引物,从46株金黄色葡萄球菌中检测出22株携带肠毒素基因,阳性率达47.83%,SEA、SEB的检出率分别为31.82%和27.27%,可应用于金黄色葡萄球菌肠毒素基因的分型检测中。唐吉思等两1针对肠毒素A基因建立了荧光定量PCR检测法,最低可检测出49.5fg/p。L(16.5拷贝)的阳性质粒,具有较高的特异性一与常见的产SEB的S.aureus、产SEC的S.aureus、无乳链球菌、大肠杆菌、嗜热链球菌、伤寒沙门氏菌、大肠杆菌DH5系”及JMl09均无交叉反应。邵彪等o7。选取FetnB基因设计基金项目:国家自然科学基金青年项目(项目编号:30700627);江苏省级大学生创新创业训练计划项目(项目编号:J1030830)。作者简介:李敏(1992),女,在读本科生,食品质量与安全专业。通讯作者:綦国红(1972),女,博士,副教授,硕士生导师,从事食品质量与安全研究。万方数据14中国食物与营养因,建立实时荧光定量PCR法。第20卷引物和TaqMan探针,构建的重组质粒作为阳性对照模板,检测灵敏度为60拷贝/反应体系,与传统法一致。Hein等。8。以耐热核酸酶(nuc)作为靶基因,比较了SYBR中SYBRGreenGreen杜雄伟等。16。nvA基因作为靶基因,建立了SYBRGreenI荧光定量PCR检测法。该法具有良好的特异性I染料法和TaqMan探针法的灵敏度。其I染料法为60nuc基因拷贝数/¨L,Taq—和重复性,组内ct值变异系数为0.96%且组问无显著差异(P≤0.01),从核酸提取到完成检测仅需3h。由于实施完全闭管操作,极大程度上杜绝了扩增产物污染和假阳性问题。张巧艳等。17。采用本法检测生牛奶中的沙门氏菌,最低检出限为102cfu/mL,相关系数为0.999。乳制品经16h扩增后检测灵敏度达1cfu/25mL,扩增效率为103%。Chen等。18。试以一段位于ssaN基因中的特异性序列设计引物。通过检测临床已知的40株沙门氏菌和24株阴性沙门氏菌证实了该法对鼠伤寒沙门氏菌株和肠炎沙门氏菌株的最低检出限分别为41.2fg/PCR和18.6fg/PCR。贾俊涛等。1明用TaqMan荧光定量PCR法检测宠物食品中沙门氏菌的研究中发现,当样品菌悬液浓度为104cfu/mL时,检测率可达100%(17cf∥反应体系)。Miller等。20。报道了以ivnAmRNA为模板,结合反转录PCR技术(rt—RT—PRC)可提高活菌检测结果的准备性。2.4对单增李斯特菌的检测单增李斯特菌属于李斯特菌属,具有强致病性,其传统的分离培养检测法和酶联免疫吸附法均需经过预培Man探针法为6nuc基因拷贝数/¨L。Alarcon等凹1进一步确认了这两种方法的检测水平可降低至100和10个细胞水平。若联合使用TaqMan—MGB探针,可降低本底信号强度,且可检测仅有单核苷酸差异的等位基因的表达水平。Produ等。10。研究了浮选法、基质增溶和免疫磁性分离等样品前处理法对实验结果的影响,发现浮选法和基质增溶均允许在1—10个细胞/mL水平上进行定量检测,均比平板接种法检测出更多的细菌细胞当量(BCE),免疫磁性分离法制备的样品具有较高的特异性。2.2对大肠杆菌0157:H7的检测大肠杆菌0157:H7作为一种新型的食源性致病菌具有强致病性。常规培养法操作繁琐,检测周期长。目前,主要以大肠杆菌0157:H7的帕E、uidA、eae、stxl、stx2基因作为靶基因,建立实时荧光定量PCR法。李军等。11。Flic(H7)基因序列进行同源性比较分析,选取保守序列设计特异性扩增引物,最低检测限为103cfu/mL,特异性明显增强,对非大肠杆菌0157:H7血清型细菌、猪链球菌2型、副猪嗜血杆菌均无反应,重复性检测的变异系数小于2%。Weagant等。12。免疫磁性分离技术处理样品,检测限降至0.2cfu/g,有效避免漏检。Lee等n纠用皂土包被的活性炭除去可能存在的PCR抑制剂,最低检出限从1×103cfu/g降低至5cfu/g。Elizaqutvel等。143用叠氮溴化丙锭(PMA)对样品前处理。由于PAM可以透过死菌的细胞膜和胞内的DNA形成共价碳氮键,对死菌DNA在PCR扩增时起到抑制作用,可避免假阳性结果产生。Dinu等。15。研究了PMA—qPCR法、酶联免疫法在检测静止期(VBNC)的大肠杆菌0157:H7的差异。结果表明,使用PMA—qPCR法检测结果与活菌显微镜计数法检测结果一致,而用酶联免疫法无法准确测定静止期细胞。2.3对沙门氏菌的检测传统的沙门氏菌检测需经过前增菌、选择性增菌、平板分离、生化试验和血清学鉴定等步骤,准备和收尾工作繁重,耗时长。以试剂盒或分子生物学方法提取细菌总DNA作为模板的检测方法,操作复杂,成本高。目前主要以沙门氏菌的invA基因、ssaN基因作为靶基养,耗时长。目前,主要以单增李斯特菌的^咖、p弘、inl、actA和lap基因作为靶基因,建立实时定量PCR法。Traun§ek等心1。取^蚴基因设计引物,该法具有较高的灵敏度,最低检出限为165基因当量,相关系数为0.98,扩增效率可达92%。邵美丽等陋1对此法做了改进,使用荧光本底信号较低的Eclipse非荧光淬灭基团取代常用的TAMRA荧光淬灭基团作为3’端标记基团。检测人为污染肉样品,证实最低检测限可降至2.8×101cfu/mL,且阳性重组质粒定量扩增敏感度可达19.5拷贝/¨L。Fusco等㈦。以16S和23SrRNA之问的基因问隔区设计引物,建立TaqMan探针荧光定量PCR法。Oliveira等悼。证明了该法与传统培养检测法无显著差异(P<0.05)。Vanegas等∞。对比了该法与常规PCR技术的检测灵敏度。通过检测81份牛奶样品,证明该法具有较高的特异性,共检出21份样品,常规PCR方法仅检出13份样品。Martin等幽。确定了最佳的样品前处理方法。分别采用PreMan试剂、DNeasyDNA提纯技术、BAX系统处理熟肉样品,结果表明,采用DNeasyDNA提纯技术得到的检测结果最佳,PreMan试剂次之,这3种方法均可以万方数据第8期李敏等:实时荧光定量PCR技术在食源性致病菌检测中的应用15有效地区分单增李斯特菌和沙门氏菌,减少假阳性结果产生。Ye等。2“结合反转录PCR技术检测冷冻猪肉中的单增李斯特菌。对未经预培养的样品,该法最低检出限为1cfu/mL,相关系数可达0.995,对经高压处理的样品检测结果与传统细菌培养法一致。刘海泉等怛s-提出以肠道细菌基因问重复序列(ERIC)设计引物,建立单增李斯特菌的溯源分析ERIC—PCR技术。以质控菌株ATCC191展,进一步研究和优化实时定量PCR技术并与其它技术相结合必将成为食源性致病菌检测发展的重要趋势。◇^爹115为对照,采用ERIC—PCR方法对从菌株型已rL2知的市场猪肉样品溯源分析,实验证明该分型方法的辨别指数为60%,基本可以满足HACCP追溯体系的检测要求。2.5对副溶血性弧菌的检测副溶血性弧菌是一种革兰氏阴性嗜盐菌,其传统检测方法操作繁琐,耗时长,且易产生假阳性结果。目前,主要以副溶血性弧菌的tdh、trhtoxR、gyrB基因作为靶基因,建立实时荧光定量PCR法。谢晓红等。2到根据副溶血性弧菌的基因保守区设计引物,该法的检测灵敏度为1.5cfu/mL,阳性检出率从常规法的40.62%提高至47.92%,检测时问缩短至2—3h。陈刚等。30。等选取位于toxR基因上的特异性片段作为靶基因,用PGM—T载体构建重组质粒。该法具有良好的特异性,检测灵敏度为40拷贝/反应体系,变异数小于5%。rL3rL4rL5rL6韩碉等。31。优化了荧光定量PCR法的检测条件。与Ward等。32。提出的检测法相比,该法可同时检出10126菌株和09vpl07菌株中的tdh和f疏基因、11997菌株和ATCCl7802菌株的f疏基因以及11615菌株和ATCC33847菌株的tdh基因。Zhu等。33。确立了最佳PAM试剂处理浓度。用一系列等浓度梯度的PAM试剂处理样品,发现当PAM试剂浓度为8txg/mL时,检测灵敏度最高,相关系数为0.997。3结论实时荧光定量的PCR法定量和扩增同步进行,克服了PCR的平台效应,有效解决了传统PCR只能终点检测的局限性。在封闭的条件下操作,避免了PCR产物rL7rL8rL9rL1之问的交叉污染,且无需经过电泳等PCR后处理操作,简化了实验步骤。选取PMA作为DNA嵌入试剂可选择性消除死亡细菌的DNA,克服实时定量PCR技术无法区别活性和死亡病原微生物的DNA的缺陷,减少了假阳性问题产生。近年来,许多科研工作者通过将多重PCR技术应用到实时定量PCR检测中,同时对多种致病菌定量检测,进一步提高了检测效率。随着分子生物学技术的发rL1rL1万方数据16中国食物与营养E.coli第20卷GM,MoreaM,eta1.Rapidandreliablei—aureus0157:H7fronlartificiallycontaminatedFoodalfalfa[23]FuseoV,Querosprouts[J].International2011,149(3):209-217.JournalofMicrobiology,dentifieationofStaphylococcustoxingenemilkbyharbouringtheentero—cluster(ege)andtittlequantitativedetectioninrawof[13]LeeJL,LevinRE.Detectionof5CFU/gofEseheriehiacolionrealPCR『J].InternationalJournalFood0157:H7withoutlettuceusingactivatedcharcoalandreal—timePCRMicrobiology,2011,144(3):528—537.enrichment[J].FoodMicrobiology,2011,28(3):[24]OliveiraMA,RibeiroofListeriaEGA,BergaminimonoeytogenesinaAMM,etminimallya1.pro—on562—567.QuantificationP,SdnehezG,AznarR.Quantitativedetection[14]ElizaquivelofviableeessedleafyvegetablesusingenrichmentcombinedmethodbasedfoodborneE.coli0157:H7,Listeriamonoeytogenesand16SrRNAreal—tittlePCRJ.FoodMicro—andSalmonellainflesh—cutvegetablescombiningpropidiummonoazideandreal—tittlePCRJ.FoodControl,2012,25biology,2010,27:19-23.[25]VanegasListeriaMC,VfsquezE,MartinezAJ,eta1.Detectionofmonoeytogenesininrawwholemilkfor(2):704-708.humanCOil—[15]DinuLD,BachS.Detectionofviablebutnon—euhurablesumptionColombiabyreal—tittlePCR[J].FoodControl,Eseheriehiacolitative0157:H7fromvegetablesamplesusingquanti—as—2009,20:430-432.PCRwithpropidiummonoazideandimmunological[26]MartinB,GarrigaM,AymeriehT.Pre—PCRtreatmentsonasasays[J].FoodControl,2013(31):268—273.[16]杜雄伟,李叶,江洁,等.肉制品中沙门氏菌invA基因实时荧光定量PCR检测方法的建立[J].食品工业科技,2013,34(12):68—80.[17]张巧艳,陈亭亭,陈笑芸,等.基于SYBRGreenkeyfactortogenestittletheprobabilityofdetectionofListerianlonoey—andSalmonellainready—-to—-eatmeatproductsbyreal—-J.FoodControl,2012,27:163—169.Y,etPCR[27]YeKP,ZhangQ,JiangI荧光Listeriamonoeytogenesintranseriptasea1.Rapiddetectionofviablereverse—-chilledporkbyreal—-tittle定量PCR建立生乳及乳制品沙门氏菌快速检测技术[J].浙江农业学报,2012,24(5):914-921.[18]ChenJing,ZhangLida,PaoliGC,eta1.Areal—tittlePCRmethodforthedetectionofSalmonellaenterieafromfoodsingau—PCR[J].FoodControl,2012,25:117—124.[28]刘海泉,朱颖,姜文洁,等.ERIC—PCR技术对单增李斯特菌的溯源分析[J].食品工业科技,2013,34(8):49160.targetsequenceidentifiedbycomparativegenomieJournalofa—[29]谢晓红,沈莉,王仁刚,等.荧光定量PCR技术快速检测食物中副溶血性弧菌[J].预防医学情报杂志,2013,29(2):171—173.nalysis[J].International2010,137:168—174.FoodMicrobiology,[19]贾俊涛,崔鹤,马云,等.应用TaqMan荧光定量PCR快速检测宠物食品中的沙门氏菌[J].安徽农业科学,2012,40(30):14973—14975.[30]陈刚,邵彪,许蓓蓓,等.副溶血性弧菌实时荧光定量PCR标准模板的构建和检测方法的建立[J].肉类研究,2012,26(12):8-11.[20]MillerND,DavidsonPM,D’SouzaDKReal—tittlePCRandforreverse—[31]韩珥,张惠媛,马师良,等.荧光PCR检测副溶血陛弧菌致病基因方法的建立[J].中国食品卫生杂志,2013,25(5):397-400.transeriptasefromlettuceSalmonellaTyphimuriunldetectionandtomatoesJ.LWT—FoodScienceTechnology,2011,44:1088—1097.[32]WardLN,BejuseAK.DetectionofVibrioofparahaemolytieusin[21]TraunsekU,ToplakN,JersekB,eta1.Novelcost—effi—andquantitationofofMicrobiologicalshellfishbyfluorescentmuhiplexedreal—tittlePCRwithTaqManEnvironMicrobiol,2006,72eientrealtimeListeriaPCRassaysfordetectionprobes[J].Applmonoeytogenes[J].Journal(3):2031-2042.Methods,2011,85(1):40-46.[33]ZhuRG,LiTP,JiaYF,eta1.Quantitativestudyofviableseafoodusingpropidium[22]邵美丽,刘思国,赵燕丽,等.TaqMan探针实时定量PCR检测肉中单增李斯特菌的研究[J].东北农业大学学报,2012,43(8):1-5.VibrioparahaemolytieuscellsinrawmonoazideincombinationwithquantitativehalofMicrobiologicalPCR[J].Jour—Methods,2012,90:262-266.万方数据中国食物与营养2014,20(8):17—19FoodandNutritioninChina江苏省南通市餐饮业即食生食动物性水产品微生物监测结果分析张周建,张卫兵,羌校君,赵荣梅,金峰,陆艳艳(南通市卫生监督所,江苏南通226006)摘要:目的:了解江苏省南通市餐饮业即食生食动物性水产品微生物污染状况,收集制定地方食品安全标准的基础数据。方法:随机抽检江苏省南通市65家主营水产品的餐饮单位共110份即食生食动物性水产品样品,按国家标准规定的相关方法检验大肠菌群、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌等。结果:110份样品中,大肠菌群<0.3MPN/g的为40份,占36%;致病菌检出23份,检出率为20.9%,其中副溶性弧茵检出率为14.5%、沙门氏菌检出率为6.4%、金黄色葡萄球菌检出率为5.5%。不同类型餐饮单位致病菌检出率差异无统计学意义()(2=2.79,P>0.05)。结论:江苏省南通市餐饮业经营的即食生食动物性水产品存在微生物污染,有一定的食用安全风险,应尽快制定即食生食动物性水产品食品安全标准、加强日常监管、规范加工操作,以提高即食生食动物陛水产品的食用安全。关键词:即食生食动物性水产品;微生物;监测;分析即食生食动物性水产品在餐桌上越来越受到消费者的青睐,而由于即食生食动物性水产品尚无国家食品安全标准,其食用安全问题也是受到社会的广泛关注,其中微生物污染是关注的焦点,因为由微生物污染所引起的食源性疾病在我国食物中毒中一直位居首位。1。。为了保障江苏餐饮业即食生食动物性水产品的食用安全,江苏省卫生厅委托南通市卫生监督所等单位,着手制定江苏省食品安全地方标准《即食生食动物性水产品(附加工操作规范)》,为了收集制定标准的基础数据,了解微生物污染状况,南通市卫生监督所于2013年开展了餐饮业即食生食动物性水产品微生物风险监测工作,现将结果报告如下。基金项目:江苏省卫生厅食品安全标准制定项目(项目编号:JSSPDB2012—006);南通市科技局社会发展计划项目(项目编号:HS2012016)。作者简介:张周建(1981),男,硕士,助理研究员,研究方向:卫生监督与食品安全。通讯作者:赵荣梅(1964),女,学士,副主任医师,从事卫生监督与食品安全研究工作。ApplicationofReal-timePCRintheDetectionofFoodbornePathogens(CollegeofPharmacy,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanfing210009,China)Abstract:TheReal—timepeetsinsuchasPCR,whichisanefficientmethodofquantitativedetectionofmicroorganisms,hasabroadapplicationpros—asfoodindustry.ThisarticleintroducedtheprincipleofReal—timePCR,aswellitsapplicationindetectionoffoodbornepathogens,Staphylococcusaureus,Escherichiacoli0157:马,SahnonellaandVibrioparahaemolyticus.Keywords:Real—timePCR;detectionoffoodbornepathogens;detectionofmieroorganisn『1s;qumtltitativedetection(责任编辑李婷婷)万方数据实时荧光定量PCR技术在食源性致病菌检测中的应用

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

李敏, 綦国红, LI Min, QI Guo-hong中国药科大学药学院,南京,210009中国食物与营养

Food and Nutrition in China2014,20(8)

2014(8)

引用本文格式:李敏.綦国红.LI Min.QI Guo-hong 实时荧光定量PCR技术在食源性致病菌检测中的应用[期刊论文]-中国食物与营养

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