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

作     者：刘世杰 朱瑶迪 李苗云 赵改名 赵莉君 马阳阳 王娜 LIU Shi-jie;ZHU Yao-di;LI Miao-yun;ZHAO Gai-ming;ZHAO Li-jun;MA Yang-yang;WANG Na

作者机构：河南农业大学食品科学技术学院河南郑州450000 河南省肉品加工与安全国际联合实验室河南郑州450000 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2022年第42卷第9期

页      面：2774-2780页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0703[理学-化学] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家“十三五”重点研发计划项目(2019YF1605700) 河南省杰青项目(212300410008) 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(22A550013) 河南省重点研发与推广专项(科技攻关)项目(202102110141) 国家自然科学基金项目(31801671) 国家现代农业(肉牛牦牛)产业技术体系建设专项(CARS-37) 河南农业大学科技创新基金项目(KJCX2020A17)资助 

主　　题：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 

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(***)、艰难梭菌(***)和蜡样芽孢杆菌(***)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Ca^(2+)-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。*** spores SERS光谱中Ca^(2+)-DPA的六个特征峰峰强度均高于*** spores和*** spores,*** spores次之。Ca^(2+)-DPA在1017 cm^(-1)(Ca^(2+)-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Ca^(2+)-DPA的主要特征峰,也是3种芽孢的主要特征峰。此外,*** spores在936 cm^(-1)(磷脂N—C拉伸)、1294 cm^(-1)(脂质中的CH_(2)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;*** 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。