工程院食品安全院士团队

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一、蜡样芽孢杆菌及其危害

蜡样芽孢杆菌是一种广泛存在于环境、食品、植物根际以及动物肠道中的革兰氏阳性菌。它能产生多种肠毒素，如非溶血性肠毒素（Nhe）、溶血素BL（HBL）、细胞毒素K（CytK）等，这些毒素可引起腹泻或呕吐等食物中毒症状。特别是在米饭、面条、面粉和乳制品等食品中，蜡样芽孢杆菌的污染风险较高。据美国疾病控制与预防中心（CDC）统计，每年因食用受污染食品而导致的食物中毒病例超过63,400例。

二、传统检测方法的局限性

传统的检测方法主要包括生物学方法、免疫学方法和分子生物学方法。生物学方法虽然可以定性检测Nhe毒素，但其特异性较差且存在伦理限制；免疫学方法基于抗原-抗体反应，可用于定性和定量检测，但传统抗体的制备过程复杂且成本高昂；分子生物学方法如常规PCR、RT-PCR、多重PCR（mPCR）、环介导等温扩增（LAMP）和CRISPR等，虽然具有较高的灵敏度，但操作繁琐、耗时较长，需要提取DNA并进行特定片段的扩增。

三、新型重组抗体检测技术

为了克服传统方法的不足，研究人员开发了一种基于重组抗体的检测技术，该技术结合了双抗体夹心酶联免疫吸附试验（DAS-ELISA）和侧向流动免疫层析法（LFIA）。具体步骤如下：

图 1. 单克隆抗体的制备、筛选及抗原 - 抗体相互作用分析。（a）单克隆抗体的制备与筛选，（b）重组全长抗体的生产方案，（c）模型抗体、抗原与抗体之间的分子对接和分子动力学分析。

1、 高纯度Nhe A抗原表达与纯化：通过生物信息学工具预测Nhe A的信号肽、跨膜区域、等电点和构象，选择合适的表达载体（pET28a），并在大肠杆菌（Escherichia coli）中表达和纯化Nhe A蛋白。结果显示，诱导温度为16℃、IPTG浓度为0.3 mM时，Nhe A的表达量最高，纯度可达90%以上。

2、单克隆抗体（mAbs）制备与筛选：使用纯化的Nhe A抗原免疫小鼠，获得单克隆抗体（mAbs）。通过棋盘法筛选出最佳配对的mAbs（5C1-8G7和13E12-8G7），并建立了DAS-ELISA检测体系，检测限（LOD）分别为0.35 ng/mL和1.25 ng/mL。

3、重组抗体（rAbs）表达与纯化：从杂交瘤细胞中提取重链（VH）和轻链（VL）基因，构建表达质粒并转染Expi293F细胞，最终获得了高产量的重组抗体（rAbs），最高产量可达100 mg/L。

4 、LFIA建立与优化：利用金纳米颗粒（AuNPs）标记rAbs，建立了LFIA检测平台。通过对AuNPs标记量、捕获抗体浓度、检测抗体浓度和缓冲液pH值等条件的优化，实现了对Nhe A的快速、灵敏检测。在实际样品检测中，LFIA对生菜、白菜和牛奶中Nhe A的检测限分别为5.52 ng/mL、3.28 ng/mL和2.6 ng/mL。

图2 不同食品基质中 LFIA 的性能评估（a - c）图像以及（d - f）应用于生菜、大白菜和牛奶的 LFIA 相应校准曲线，误差棒表示标准偏差（n = 3）。

四、分子对接与动力学模拟

为进一步揭示抗原-抗体相互作用机制，研究人员进行了分子对接和动力学模拟研究。结果表明，氢键在Nhe A与rAbs（5C1、8G7和13E12）的结合过程中起着重要作用。具体来说，5C1 VH中的TYR33、TRP50和THR58与Nhe A中的LYS236、GLN70和HIS386形成了氢键；8G7 VH中的THR28、ASN31、ASN59和TYR94也与Nhe A中的多个氨基酸残基形成了氢键。此外，分子动力学模拟显示，5C1-Nhe A和8G7-Nhe A复合物在模拟过程中表现出良好的稳定性和结合亲和力。

五、结论与展望

本研究成功开发了一种基于重组抗体的非溶血性肠毒素快速检测技术，不仅解决了传统杂交瘤细胞染色体丢失的问题，还为抗体序列保护提供了新的思路。该技术在实际应用中表现出优异的灵敏度和特异性，能够在8分钟内完成检测，成本低廉且易于操作。未来，研究人员将进一步扩展该技术的应用范围，涵盖更多种类的食品基质，如大米、肉类和海鲜等，为食品安全监管提供更加全面的技术支持。

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.137825

来源：微生物安全与健康网，作者~杨融。