基于SERS技术的食源性致病菌芽孢拉曼光谱特征结构分析及快速识别

摘要：

为了探究食源性致病菌芽孢的拉曼特征指纹图谱,实现快速识别,该研究以产气荚膜梭菌(C.per f ringens)、艰难梭菌(C.di f f icile)和蜡样芽孢杆菌(B.cereus)的芽孢为研究对象,以柠檬酸钠还原法制备的AgNPs溶胶为基底材料,用SERS技术对芽孢进行拉曼光谱检测,解析食源性致病菌芽孢的分子结构、不同芽孢之间的异同之处.将3种食源性致病菌芽孢的SERS光谱与主成分分析(PCA)和系统聚类分析(HCA)相结合并进行对比分析,实现不同种属食源性致病菌芽孢的定性识别.结果表明,不同食源性致病菌芽孢的SERS光谱的特异性和重现性良好.芽孢光谱中Ca2+-DPA的拉曼振动峰数量和峰强度占主要地位,其拉曼振动峰位置在657～663,818～820,1017,1389～1393,1441～1449和1572～1576 cm-1波段.C.di f f icile spores SERS光谱中Ca2+-DPA的六个特征峰峰强度均高于C.per f ringens spores和B.cereus spores,C.per f ringens spores次之.Ca2+-DPA在1017 cm-1(Ca2+-DPA)处拉曼峰强度在3种芽孢的SERS光谱中均最高且差异明显,是Ca2+-DPA的主要特征峰,也是3种芽孢的主要特征峰.此外,C.per f ringens spores在936 cm-1(磷脂N—C拉伸)、1294 cm-1(脂质中的CH2变形振动)、1609 cm-1(蛋白质中的酪氨酸)和1649 cm-1(蛋白质中的酰胺I)显示特有拉曼振动峰;C.dif f icile spores在890 cm-1(C-O-C-拉伸)显示特有拉曼振动峰.PCA分析结果显示PC1和PC2方差贡献率分别为51.1％ 和39.7％,累积贡献率达90.8％,可以将所有样本有效区分.HCA分析可以看出3种芽孢的SERS光谱被分为三个聚类,3种芽孢各自聚类无交叉干扰.结合多元统计分析不仅有效实现了3种芽孢之间的区分,也实现了梭菌属芽孢和杆菌属芽孢的区分,为食品安全控制提供有效手段.

关键词：食源性致病菌芽孢、表面增强拉曼光谱、AgNPs、光谱解析、快速识别

所属期刊栏目：42

分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家重点研发计划;河南省杰青项目;基于银钠米种子介导二次生长自组装SERS基底关键技术研究及应用;河南省重点研发与推广专项科技攻关项目;国家自然科学基金;现代农业产业技术体系;河南农业大学科技创新基金项目

在线出版日期：2022-09-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2774-2780