文章导读

食品安全是全球关注的焦点，病原体污染问题每年引发数百万病例，对公共卫生构成巨大威胁。传统的食品病原体检测方法存在诸多限制，如耗时长、成本高、需要专业设备和人员等。随着科技的进步，肽类生物传感器和电子鼻技术作为新兴的检测手段，展现出快速、灵敏、成本效益高的潜力，为食品安全检测领域带来了革命性的变革。本篇由法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学Yanxia Hou团队撰写并发表于 Biosensors 期刊的文章综述了基于肽类的生物传感器和电子鼻在食品病原体检测领域的最新研究进展，是食品安全和微生物检测策略的重要一环。本文揭示了如何利用这些高技术手段更快速、准确、低成本地检测食品中的病原体。

综述内容

1. 肽类生物传感器的创新之路

生物传感器以其高灵敏度、特异性和操作简便性而受到重视。肽类生物传感器利用肽段作为生物识别分子，通过特定的结合特性来检测目标病原体。文章首先介绍了肽生物受体的选择策略，包括从生物体中分离天然抗菌肽、利用噬菌体展示技术筛选肽库，以及运用计算工具进行理性设计。这些策略为开发新型生物传感器提供了多样化的选择。

2. 肽生物受体的选择策略

• 天然抗菌肽 (AMPs) 的分离：从生物体中直接提取具有抗菌活性的肽。
• 噬菌体展示技术：通过噬菌体展示的肽库筛选，快速识别具有高亲和力的肽。
• 计算工具的使用：利用生物信息学工具进行肽的理性设计和筛选。

3. 生物传感器技术的应用

文章提供了基于不同转导系统 (如电化学、光学、机械或这些技术的组合) 的肽类生物传感器发展现状的概述。这些技术包括：

• 电化学生物传感器：利用电荷变化检测目标物，具有高灵敏度和快速响应的特点。
• 光学生物传感器：基于光波特性的变化，如荧光、颜色变化或表面等离子共振 (SPR)。
• 纳米机械生物传感器：基于微/纳尺度悬臂梁的机械振动或位移变化。

4. 电子鼻技术的突破

电子鼻技术通过模拟人类的嗅觉系统，能够检测和分析由食品病原体产生的挥发性有机化合物 (VOCs)。与传统方法相比，电子鼻具有无需样品预处理、能够实时监测，以及对复杂样品中微量成分敏感等优势。文章详细讨论了电子鼻在食品病原体检测中的应用，并展望了其在未来食品安全监测中的潜力。

5. 技术融合与挑战

肽类生物传感器和电子鼻技术的结合使用，为食品病原体的快速检测提供了新的可能性。然而，这些技术在实际应用中仍面临挑战，包括如何提高检测的准确性和重复性、如何适应复杂食品样品的基质效应，以及如何实现低成本和便携式设备的开发。

• 图片统计了2002~2021年期间发表的关于检测方法中食源性病原体的检测的文献。通过在Scopus中搜索“食源性病原体检测”和同义词作为关键词，对文献中的2424篇文章进行方法学分类，得到数值。拟合趋势曲线并预测未来4年的趋势。

• 图片统计了2002~2022年期间发表的关于生物传感器检测食源性病原体的文献。通过将2002~2022年Scopus中“食源性病原体检测”和同义词作为关键词的文章搜索限制在生物传感器范围内，然后根据目标食源性病原体和转导技术对1167篇文章进行分类，得到的值。

• 图为基于短抗菌肽对的夹心电位法检测单核增生乳杆菌的示意图。

文章总结

文章对肽类生物传感器和电子鼻技术的未来发展方向进行了展望。随着新材料的开发、检测算法的优化以及微流控技术的集成，预计这些技术将更加成熟，能够满足现场快速检测的需求，并在食品安全领域发挥更大的作用。肽类生物传感器和电子鼻技术作为食品安全检测的新兴工具，具有巨大的发展潜力和应用前景。随着技术的不断进步和创新，它们有望成为传统检测方法的有效补充，为保障食品安全提供更加强有力的支持。尽管在实验室环境中表现出巨大的潜力，但要将这些技术应用于不同环境中的现场测试，仍然面临挑战。例如，环境因素如pH值、温度和离子强度可能影响肽的结合亲和力和特异性。此外，发展能够检测多种生物分子的生物传感器也是一个挑战。

原文出自 Biosensors 期刊

Escobar, V.; Scaramozzino, N.; Vidic, J.; Buhot, A.; Mathey, R.; Chaix, C.; Hou, Y. Recent Advances on Peptide-Based Biosensors and Electronic Noses for Foodborne Pathogen Detection. Biosensors 2023, 13, 258. https://doi.org/10.3390/bios13020258

Biosensors 期刊介绍

期刊主要发表生物传感器及其技术和应用方面的研究论文。内容涵盖 DNA 芯片、微流体装置、纳米生物传感器及其应用、生物传感器制造、生物传感器材料、芯片实验室技术和生物传感器在生物医药、食品质量与安全等领域的应用。

• 2024 Impact Factor: 5.6
• 2024 CiteScore: 9.8