CN106191199B - 一种快速富集分离检测细菌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速富集分离检测细菌的方法,包括以下步骤:(1)将待测样品与磁珠混合,振摇孵育后进行磁分离,将磁分离后的磁珠重悬于PBS溶液中,得到残余磁珠和吸附有细菌的磁珠悬浮液;(2)在分离管中加入配置好的凝胶,再将步骤(1)得到的悬浮液置于凝胶上,然后进行磁分离;(3)磁分离完成后,通过肉眼观察分离管底部的黑色沉淀,对结果进行定性分析,或建立不同浓度的标准样品分离得到的黑色沉淀量与标准样品浓度的对应关系,再将待测样品分离得到的黑色沉淀量与其对照,判断待测样品中含菌量的范围。本发明能实现复杂样品中细菌的快速分离,对细菌含量在102CFU/mL及以上的样本进行快速识别和半定量判定。
Description
技术领域
本发明属于微生物分析检测领域,具体涉及一种快速富集分离检测细菌的方法。
背景技术
食品安全是世界各国都极为关注的一个重大问题,致病菌污染是影响食品安全的主要问题之一。据WHO统计,全球食源性疾病患者达数亿人,每年约有几亿腹泻病例,导致约300万个5岁以下儿童死亡,其中约70%是因食源性致病菌污染食品所致,因此食源性致病菌的监控和检测受到社会的广泛关注。而食品安全监测的样本具有背景基质复杂、细菌含量低等特点,给细菌高效识别和检测带来了巨大困难。传统的细菌检测方法主要有平板计数法、多管发酵法、滤膜法等,这些检测方法都存在操作复杂、耗时长,不能够达到快速检测细菌的要求。酶联免疫吸附法和聚合酶链反应等检测方法一定程度上缩短了检测时间,但存在成本高,操作复杂需专业培训的缺陷。
已有研究显示,磁珠具有在外磁场下易操控,表面易被功能化修饰等优势,被广泛应用于生物样本的分离富集。公开号为CN105527428A的专利文献公开了一种快速检测大肠杆菌O157:H7的方法,该方法采用Fe3O4/Ru(bqy)3 2+纳米微球富集细菌,通过制备试纸条,实现上样检测;公开号为CN104459125A的专利文献公开了一种快速检测革兰氏阴性阳性菌的方法,该方法通过将纳米磁珠与脂磷壁酸抗体、脂多糖抗体或核酸适配体偶联,分别得到阳性和阴性菌富集磁珠,其与检测样本分别混匀后孵育并洗涤,再加入荧光标记二抗或酶标记二抗孵育并洗涤后测定结果。
这些研究显示磁珠表面易于修饰改性,从而具有选择性分离富集某种细菌的优势。但目前常采用的抗体修饰或适配体修饰等,虽然分离测试的特异性好,但针对样本中细菌种类不明确或需对样本总菌进行富集情况下,这些方法容易造成漏检,多余的磁珠也易对后续检测造成干扰,同时这些方法也存在抗体或适配体成本较高、操作繁复和测试体系稳定性不高等局限。
发明内容
本发明的目的主要是针对现有细菌快速检测中存在的操作繁复、残余磁珠影响测试以及后续检测设备复杂等问题,提供一种快速富集分离细菌的方法。
本发明的具体技术方案为:一种快速富集分离检测细菌的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将待测样品与磁珠混合,振摇孵育后进行磁分离,将磁分离后的磁珠重悬于PBS溶液中,得到残余磁珠和吸附有细菌的磁珠悬浮液;
(2)在分离管中加入配置好的凝胶,再将步骤(1)得到的悬浮液置于凝胶上,然后进行磁分离;
(3)磁分离完成后,对结果进行定性分析或半定量分析,定性分析采用肉眼观察,分离管底部有黑色沉淀说明待测样品中含有细菌,没有黑色沉淀说明待测样品中没有细菌或细菌含量低于102CFU/mL;
半定量分析采用对照法,先建立不同浓度的标准样品分离得到的黑色沉淀量与标准样品浓度的对应关系,再将待测样品分离得到的黑色沉淀量与其对照,判断待测样品中含菌量的范围。
本发明通过控制溶液的pH值,使表面修饰羧基、氨基的纳米磁珠与细菌之间形成静电吸附作用,对样本中细菌进行吸附富集和初步分离,然后注入凝胶柱对吸附细菌的磁珠与残余磁珠进行层析分离,通过肉眼即可快速判断样本中是否含有细菌。本发明中,半定量分析时,建立不同浓度的标准样品分离得到的黑色沉淀量与标准样品浓度的对应关系,采用的标准样品可以为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等不同的样品。
作为优选,步骤(1)中所述磁珠为表面羧基或氨基修饰的Fe3O4磁珠,粒径为100~200nm,最优选为150nm。
作为优选,磁珠为表面修饰羧基的Fe3O4磁珠时,使用pH为2.0~5.5的PBS溶液;磁珠为表面修饰氨基的Fe3O4磁珠时,使用pH为7.0~8.0的PBS溶液。本发明使用羧基修饰的Fe3O4磁珠时,采用盐酸调节PBS溶液的pH至2.0~5.5。
作为优选,步骤(1)中磁珠与待测样品按10~100μg/mL混合。
作为优选,步骤(1)中磁分离后的磁珠按0.25~1μg/μL重悬于PBS溶液中。PBS溶液体积过小,磁珠易团聚,PBS体积过大,后续凝胶分离的样本量过大,磁珠到凝胶表层的时间不同,会影响实验结果。
作为优选,步骤(1)中所述振摇孵育条件为:振摇速度120~160rpm,温度35~38℃,时间0.5~2h。
作为优选,步骤(2)中所述的凝胶由聚乙二醇、明胶或琼脂与水按质量比0.25~1.5:1配制得到。
作为优选,所述聚乙二醇、明胶或琼脂分子量为4000~10000。
作为优选,步骤(2)中悬浮液与凝胶按体积比0.3~0.7:1置于凝胶上。
作为优选,步骤(2)中所述的磁分离时间为5~15min。
本发明的有益效果是:(1)本发明采用表面羧基或氨基修饰的Fe3O4磁珠,能有效抑制细菌表面羧基、羟基、磷酰基等基团及磁珠表面羧基的离解,从而静电吸附作用导致絮凝,实现磁珠对细菌的非特异性吸附,在外磁场作用下,能快速实现复杂样品中细菌的分离及大量样本中少量细菌的富集。
(2)本发明采用凝胶层析分离技术,由于凝胶溶液具有粘度且具有较高的表面张力,能减慢磁性颗粒的沉降速度,利用外磁场作用下大粒径磁性颗粒比小颗粒磁性颗粒沉降速度快原理,优化凝胶溶液的质量分数,对测试体系中吸附细菌的磁珠与多余的磁珠进行有效分离,避免磁富集过程中残余磁珠对观测带来的干扰。
(3)本发明将磁珠吸附捕获与凝胶层析分离结合,可通过肉眼直接对细菌含量在102CFU/mL及以上的样本进行快速识别和半定量判定,避免了复杂的抗体或适配体修饰过程,不需要复杂的检测仪器,检测时间小于2h,方法快速简便。
附图说明
图1是磁富集细菌操作流程图;
图2是本发明方法分离残余磁珠与吸附有细菌的磁珠的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例,对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明所采用的磁珠为Fe3O4磁珠,粒径为150nm,其他原料和设备若非特指,均可从市场购得或是本领域常用的,实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
实施例1
本示例为大肠杆菌的快速分离和检测,具体步骤如下:
(1)大肠杆菌菌液配制
将大肠杆菌JM109接种环挑取接种于60mL灭菌的LB液体培养基中,于37℃培养12h,8000rpm离心3min,去除培养基,PBS重悬,调节菌液浓度分别为107、106、105、104、103、102、101CFU/mL,备用。另取2mL不含菌液的PBS作为空白对照。
(2)磁珠富集
分别取2mL(1)中所述各浓度大肠杆菌菌液和空白PBS于对应的玻璃瓶中,分别加入50μL磁珠(1mg/mL),置于摇床上150rpm,37℃混合孵育1h后,磁富集3min,移除上清液,重悬于150μLpH为3.8的PBS溶液中。
(3)PEG分离
取质量分数25%的PEG(分子量为8000)400μL于管径为5mm,长度3cm的塑料分离管中,准确移取(2)中150μL样本于PEG上方,将分离管竖直放置于磁分离架上,静置放置10min后,观察分离结果。
测定结果:观察分离管底部,当采用质量分数为25%PEG分离不同浓度的大肠杆菌菌液,将分离管于磁分离架磁分离10min后,在102~107CFU/mL菌液范围内,随着菌液浓度的增加,分离管底部分离达到的黑色沉淀逐渐增加,肉眼可观察到最低浓度为102CFU/mL菌液样本,101CFU/mL菌液样本、空白对照组分离管底部肉眼未观察到黑色沉淀。
实施例2
本示例为金黄色葡萄球菌的快速分离和检测,具体步骤如下:
(1)金黄色葡萄球菌菌液配制
将金黄色葡萄球菌接种环挑取接种于60mL灭菌的LB液体培养基中,于37℃培养12h,8000rpm离心3min,去除培养基,PBS重悬,调节菌液浓度分别为107、106、105、104、103、102、101CFU/mL,备用。另取2mL不含菌液的PBS作为空白对照。
(2)磁珠富集
分别取2mL(1)中所述各浓度金黄色葡萄球菌菌液和空白PBS于对应的玻璃瓶中,分别加入100μL磁珠(1mg/mL),置于摇床上150rpm,37℃混合孵育1h,磁富集3min,移除上清液,重悬于150μLpH为5.0的PBS中。
(3)PEG分离
取质量分数50%的PEG(分子量为5000)400μL于管径为5mm,长度3cm的塑料分离管中,准确移取(2)中250μL样本于PEG上方,将分离管竖直放置于磁分离架上,静置放置10min后,观察分离结果。
测定结果:采用质量分数为50%的PEG磁分离不同浓度的金黄色葡萄球菌菌液10min后,在102~107CFU/mL菌液范围内,随着菌液浓度的增加,分离管底部分离达到的黑色沉淀逐渐增加,肉眼可观察到最低浓度为102CFU/mL菌液样本,101CFU/mL菌液样本、空白对照组分离管底部肉眼未观察到黑色沉淀
实施例3
(1)大肠杆菌菌液配制及磁珠富集
参照实施例1中步骤(1)、(2)进行。
(2)明胶分离
取质量分数20%的明胶(分子量为10000)400μL于管径为5mm,长度3cm的塑料分离管中,准确移取(2)中150μL样本于明胶上方,将分离管竖直放置于磁分离架上,静置放置10min,观察分离结果。
测定结果:观察分离管底部,当采用质量分数为20%明胶分离不同浓度的大肠杆菌菌液,将分离管于磁分离架磁分离10min后,在102~107CFU/mL菌液范围内,随着菌液浓度的增加,分离管底部分离达到的黑色沉淀逐渐增加,肉眼可观察到最低浓度为102CFU/mL菌液样本,101CFU/mL菌液样本、空白对照组分离管底部肉眼未观察到黑色沉淀
实施例4
本示例为市场猪肉样本中细菌含量分离检测,具体步骤如下:
(1)市场猪肉样本预处理
参照国标法GB/T 4789.17-2003食品卫生微生物学检验,将三块5cm2规板分别压在受检冻猪肉样本1、2、3上,在猪肉样本1、2、3的孔板范围分别用沾湿的灭菌棉揩抹多次,将猪肉样本1、2、3揩抹完毕后的灭菌棉立即剪断,分别投入3个盛有2mL灭菌PBS的离心管中,充分振摇,取出棉签,经0.45μm微孔滤膜过滤,除去棉签脱落絮状物,获取2mL猪肉样本1、2、3的菌液备用。
为防止猪肉样本脂肪等对检测结果有干扰,取同批次猪肉一块,在无菌环境中将其在沸水内烫3-5s除去表面细菌,再按照上述操作程序处理得到多组2mL猪肉空白对照液,向其中加入不同浓度的大肠杆菌菌液,得到浓度为101、102、103、104、105、106、107CFU/mL菌液,用于检测方法标准的建立。
(2)磁珠富集
将2mL(1)中所述各浓度大肠杆菌菌液与猪肉样本1、2、3的菌液置于对应的玻璃瓶中,分别加入50μL磁珠(1mg/mL),置于摇床上150rpm,37℃混合孵育1h,磁铁富集2min,移除上清液,重悬与150μL pH为3.8的PBS中。
(3)PEG分离
取质量分数25%的PEG(分子量为8000)400μL于1.5mL离心管中,准确移取(2)中150μL样本于PEG上方,将分离管竖直放置于磁分离架上,静置放置10min,观察分离结果。
测定结果:参考标准菌液离心管底部黑色沉淀,测定的猪肉样本1、样本2、样本3中均含有细菌,其浓度均在103~105CFU/mL之间,且其含菌量为样本2>样本3>样本1,空白对照液离心管底部未出现黑色沉淀。
Claims (6)
1.一种快速富集分离检测细菌的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将待测样品与磁珠混合,振摇孵育后进行磁分离,将磁分离后的磁珠重悬于PBS溶液中,得到残余磁珠和吸附有细菌的磁珠悬浮液;
(2)在分离管中加入配置好的凝胶,再将步骤(1)得到的悬浮液置于凝胶上,然后进形磁分离;
(3)磁分离完成后,对结果进行定性分析或半定量分析,定性分析采用肉眼观察,分离管底部有黑色沉淀说明待测样品中含有细菌,没有黑色沉淀说明待测样品中没有细菌或细菌含量低于102CFU/mL;
半定量分析采用对照法,先建立不同浓度的标准样品分离得到的黑色沉淀量与标准样品浓度的对应关系,再将待测样品分离得到的黑色沉淀量与其对照,判断待测样品中含菌量的范围;
其中,所述待测样品为大肠杆菌或金黄色葡萄球菌;所述磁珠为表面羧基或氨基修饰的Fe3O4磁珠,粒径为100~200nm;所述凝胶由聚乙二醇、明胶或琼脂与水按质量比0.25~1.5:1配制得到,所述聚乙二醇、明胶和琼脂的分子量为4000-10000;所述磁分离的时间为5-15min。
2.根据权利要求1所述的快速富集分离检测细菌的方法,其特征在于,磁珠为表面修饰羧基的Fe3O4磁珠时,使用pH为2.0~5.5的PBS溶液;磁珠为表面修饰氨基的Fe3O4磁珠时,使用pH为7.0~8.0的PBS溶液。
3.根据权利要求1所述的快速富集分离检测细菌的方法,其特征在于,步骤(1)中磁珠与待测样品按10~100μg/mL混合。
4.根据权利要求1所述的快速富集分离检测细菌的方法,其特征在于,步骤(1)中磁分离后的磁珠按0.25~1μg/μL重悬于PBS溶液中。
5.根据权利要求1所述快速富集分离检测细菌的方法,其特征在于,步骤(1)中所述振摇孵育条件为:振摇速度120~160rpm,温度35~38℃,时间0.5~2h。
6.根据权利要求1所述的快速富集分离检测细菌的方法,其特征在于,步骤(2)中悬浮液与凝胶按体积比0.3~0.7:1置于凝胶上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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