生物技術(shù)在水質(zhì)大腸桿菌檢測中的應(yīng)用

摘要：飲用水安全是當今社會重點關(guān)注的問題，特別是航空用水及機場飲用水涉及航空安全，所以機場飲用水檢測具有十分重要的作用。大腸桿菌作為當前水質(zhì)衛(wèi)生學當中的重要指標，在進行水質(zhì)檢測的過程當中有著十分重要的作用。文章從生物技術(shù)著手，分析了生物技術(shù)在水質(zhì)大腸桿菌檢測中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；水質(zhì)大腸桿菌檢測；飲用水安全；機場飲用水；水質(zhì)衛(wèi)生學 文獻標識碼：A

中圖分類號：X832 文章編號：1009-2374（2016）27-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.042

大腸桿菌作為當前水質(zhì)檢測中的一項重要指標，對于人們的飲用水安全有著十分重要的影響，世界各國都把大腸菌群數(shù)當成環(huán)境衛(wèi)生學的指標之一，并對其做出了十分嚴格的限制。特別是機場飲用水作為航站樓及各航空公司的水源保障，部分水源會作為飛機上生產(chǎn)生活用水，對大腸桿菌要求更為嚴格，按照規(guī)定在機場飲用水當中不能夠檢測出大腸桿菌。這就對水質(zhì)大腸桿菌的檢測技術(shù)包括檢測準度、檢測精度、檢測時效性提出了較高的要求。而傳統(tǒng)的水質(zhì)大腸桿菌檢測方法存在三點不足：一是培養(yǎng)基原料要求較高，保存不宜將出現(xiàn)污染影響結(jié)果統(tǒng)計；二是操作、培養(yǎng)過程復雜，增加了人為誤差因素；三是等待時間長，時效性較差，特別是機場作為快速運行行業(yè)，對大腸桿菌檢測的時效性提出了更為嚴格的要求。可喜的是，隨著科技的發(fā)展，一系列新型檢測技術(shù)的出現(xiàn)使得水質(zhì)大腸桿菌的檢測逐漸變得簡單、高效起來，其中生物技術(shù)作為一個突出的代表，在近幾年的水質(zhì)大腸桿菌檢測中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。

1 分子生物學技術(shù)大腸桿菌的檢測

1.1 DNA探針技術(shù)

DNA探針技術(shù)主要指的是，利用特異性的DNA探針對水質(zhì)大腸桿菌當中的核糖體，即RNA進行相應(yīng)的檢測。就目前而言，DNA探針技術(shù)主要被應(yīng)用到了臨床醫(yī)學以及食品中大腸桿菌的檢測中，在實際的應(yīng)用過程當中，用于對大腸桿菌進行檢測的核酸探針有著很多種類型，其中利用的靶基因大多是能夠產(chǎn)生毒素的基因，例如VT、eaeA等，在檢測的過程中絕大多數(shù)時候使用的是生物素以及熒光素等非放射性的物質(zhì)對大腸桿菌進行標記，而熒光探針以及寡核苷酸探針已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到了水質(zhì)大腸桿菌的檢測過程當中，并取得了十分突出的成效，這一類生物探針技術(shù)在應(yīng)用中由于具備檢測精度較高，再加上檢測時間較短的優(yōu)勢，能夠更為快速地對水質(zhì)環(huán)境當中的大腸桿菌進行檢測，而且在實際檢測中DNA探針都會和PCR技術(shù)實現(xiàn)有機結(jié)合，促進大腸桿菌檢測效率的提升。

1.2 聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)

所謂的聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)，也就是PCR技術(shù)，這是在1983年由Millus和Cetus共同發(fā)明的一種DNA快速擴散技術(shù)，PCR技術(shù)在實際應(yīng)用中能夠?qū)λ|(zhì)環(huán)境中致病性的大腸桿菌檢測起到良好的效果。就現(xiàn)階段而言，PCR技術(shù)在實際的應(yīng)用中可以分為多種技術(shù)類型，例如實時定量PCR、多重PCR以及ELISA-PCR等，但是就針對水質(zhì)大腸桿菌檢測而言，較為常用的是實時定量PCR以及多種PCR等這兩種技術(shù)，到目前為止，PCR檢測技術(shù)在實際的應(yīng)用過程當中，主要是針對水質(zhì)環(huán)境當中致病性大腸桿菌的致病基因進行檢查的，一部分國外專家學者利用PCR檢測技術(shù)對大腸桿菌進行檢測的過程中，利用了99種不同環(huán)境中的水質(zhì)，并得到了和標準檢測方法完全吻合的結(jié)果，使得PCR技術(shù)得到了世人的認可。

1.3 基因芯片技術(shù)

基因芯片又被稱為DNA芯片，基因芯片技術(shù)是一種能夠大范圍高效率獲取相關(guān)生物信息的方式，在實際的應(yīng)用過程當中，基因芯片技術(shù)主要應(yīng)用到了水質(zhì)大腸桿菌的檢測過程當中，這一技術(shù)能夠檢測到15種大腸桿菌的毒力因子。而且隨著基因芯片技術(shù)的快速發(fā)展，能夠為水質(zhì)大腸桿菌的檢測提供更為準確的結(jié)果，并且在實際的應(yīng)用時，能夠有效地縮短水質(zhì)大腸桿菌檢測的工作時間，提升檢測工作的效率。

2 免疫分析法的大腸桿菌檢測

免疫分析法主要是通過合理地利用抗原以及抗體之間所存在的特異性反應(yīng)，對反應(yīng)物之上的示蹤物進行檢測，從而實現(xiàn)對抗原或者抗體的定性檢測，在應(yīng)用到水質(zhì)大腸桿菌檢測工作當中時，免疫分析法主要可以

分為：

2.1 酶免疫分析技術(shù)

就現(xiàn)階段的應(yīng)用而言，酶免疫分析技術(shù)在水質(zhì)大腸桿菌的檢測過程當中有著十分廣闊的應(yīng)用，其中最為常用的一種檢測方式是酶聯(lián)免疫吸附分析法，這種方法在實際操作過程當中具有操作簡便、特異性較強、迅速靈敏的特點，在水質(zhì)大腸桿菌檢測中應(yīng)用較為廣泛。

2.2 化學發(fā)光免疫分析技術(shù)

化學發(fā)光免疫分析技術(shù)主要指的是，在實際的應(yīng)用過程當中把化學發(fā)光物當作反應(yīng)物中的標記物，利用高靈敏度的化學發(fā)光測定技術(shù)以及高特異性的免疫反應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，對水質(zhì)大腸桿菌進行綜合性的檢測。在實際的應(yīng)用過程當中，一部分研究人員能夠在9h內(nèi)對水樣環(huán)境當中大腸桿菌菌群進行檢測，使得水質(zhì)大腸桿菌檢測技術(shù)得到了明顯提升，促進了水質(zhì)的安全性提高。

2.3 免疫磁珠技術(shù)

免疫磁珠技術(shù)是一種利用磁珠當作抗體的承載體，并利用抗體抗原能夠在磁力作用下實現(xiàn)力學移動的特征，從而起到特異性抗原實現(xiàn)分離的目標。利用這一檢測技術(shù)，并與熒光免疫法相互結(jié)合能夠?qū)λ|(zhì)環(huán)境當中的致病性大腸桿菌進行快速的檢測。此外，這一技術(shù)與電化學發(fā)光技術(shù)相比較而言不具備較高的靈敏性，但是在實際的應(yīng)用過程當中，操作更加方便。

3 免疫傳感器大腸桿菌檢測

在當前水質(zhì)大腸桿菌的生物檢測過程當中，免疫傳感器作為一種能夠?qū)⒖乖蛘呖贵w當作生物分子識別元件而進行水質(zhì)檢測的一種技術(shù)，在實際的應(yīng)用中有著較多的類型，如壓電晶體免疫傳感器、表面聲波免疫傳感器以及電流免疫傳感器等。

3.1 壓電晶體免疫傳感器

在具體的應(yīng)用過程當中，壓電晶體免疫傳感器主要是采用壓電晶體在震蕩之時所發(fā)出的頻率對晶體表層質(zhì)量負載的高度敏感性以及免疫反應(yīng)的高度特異性相互結(jié)合而逐漸興起的新型生物傳感器技術(shù)。在實際的應(yīng)用中具有檢測速度較快且花費成本較為低廉的優(yōu)勢。一部分國外研究人員在對水質(zhì)大腸桿菌進行檢測之時，采用壓電晶體免疫傳感器，能夠有效地尋找到大腸桿菌的抗原，并研究出相應(yīng)的克隆抗體。例如，在利用壓電晶體免疫傳感器進行大腸桿菌的檢測之時，在細胞濃度處于106～109CFU/mL的范圍內(nèi)之時，免疫傳感器能夠?qū)Υ竽c桿菌的菌群數(shù)量進行較為準確的檢測，最終的檢測結(jié)果與常規(guī)性的計數(shù)檢測方法所得到的結(jié)果大致相當，但是這種檢測方法在實際的應(yīng)用過程當中更為簡捷，能夠在短時間內(nèi)得到檢測的結(jié)果。

3.2 表面聲波免疫傳感器

在實際的應(yīng)用之時，表面聲波免疫傳感器和壓電晶體免疫傳感器有著相似之處，都是需要通過在晶體表面發(fā)生免疫反應(yīng)而使得晶體表面的負重得到改變，從而再利用改變超聲波頻率的方式對待測樣品當中的抗原進行檢測。這一項技術(shù)在對水質(zhì)大腸桿菌檢測中，檢測限能夠達到106CFU/mL，檢測時間僅僅3h，能夠檢測到400～105CFU/mL的大腸桿菌，有效地提升了大腸桿菌的檢測效率。

3.3 電流免疫傳感器

就目前而言，在免疫傳感器使用的過程當中，電流免疫傳感器是使用較為廣泛的一種類型，它的應(yīng)用原理是在電位恒定的條件之下，電極的表面能夠在發(fā)生還原反應(yīng)的過程中對電流造成影響，利用電流的變化對待測物質(zhì)中的成分進行檢測，一部分研究結(jié)果表明，電流免疫傳感器在對水質(zhì)大腸桿菌進行檢測的過程當中，能夠在10min內(nèi)分析大腸桿菌O157：H7，并能夠?qū)z測的結(jié)果精確到10CFU/mL的范圍之內(nèi)。同時還有部分研究者通過大腸桿菌中DH5a鏈的多克隆抗體進行分析，開發(fā)出了一種能夠?qū)λ|(zhì)大腸桿菌進行檢測的完全電位交互生物傳感器，實際的檢測時間僅僅需1.5h，檢測限能夠達到10CFU/mL，使得水質(zhì)大腸桿菌的檢測結(jié)果精準度大大

提升。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著時代的發(fā)展，飲用水安全性對于人們有著十分重要的影響，特別是在將安全視為生命線的航空產(chǎn)業(yè)來說尤其是這樣。然而在水質(zhì)環(huán)境當中由于大腸桿菌等細菌的存在，要想提高飲用水的安全性，就需要將一系列新型檢測技術(shù)應(yīng)用到實踐當中，促進水質(zhì)大腸桿菌檢測質(zhì)量的提升。生物技術(shù)作為一種新型檢測技術(shù)，在對水質(zhì)大腸桿菌檢測的過程當中有著較大的優(yōu)勢，其中在實際的應(yīng)用過程當中需要對分子生物學檢測技術(shù)、免疫分析檢測技術(shù)以及免疫傳感器等進行綜合的分析，根據(jù)實際的情況，有針對性地選擇切實可行的生物檢測技術(shù)，為水質(zhì)大腸桿菌檢測質(zhì)量的提升奠定堅實的基礎(chǔ)，為人們提供高質(zhì)量的飲水安全。

參考文獻

[1] 孫超.水體中大腸桿菌的檢測分析新方法研究[D].東 華大學，2010.

[2] 任艷.水體中大腸桿菌的檢測分析新方法初探[J].中 華民居，2014，（27）.

[3] 嚴虞虞.基于PCR-FRET的大腸桿菌快速檢測新方法 的建立[D].大連理工大學，2015.

[4] 姜思遠，郭明英，吳艷玲，等.生物技術(shù)在食品生 產(chǎn)加工與檢測中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2014， （22）.

作者簡介：鄭循志（1988-），男，四川成都人，四川省機場集團有限公司助理工程師，研究方向：水質(zhì)化驗。

（責任編輯：王 波）