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        海產(chǎn)品中霍亂弧菌、副溶血性弧菌和單增李斯特菌三重?zé)晒舛縋CR檢測方法的建立

        2017-03-14 09:05:39張繼倫王糧子劉代新
        食品工業(yè)科技 2017年4期
        關(guān)鍵詞:霍亂弧菌單增溶血性

        李 濤,王 艷,張繼倫,*,王糧子,劉代新

        (1.上海震旦學(xué)院公共衛(wèi)生與護(hù)理學(xué)院,上海 201908;2.上海出入境檢驗(yàn)檢疫局,上海 200135;3.江蘇同科醫(yī)藥科技有限公司,江蘇蘇州 215000)

        海產(chǎn)品中霍亂弧菌、副溶血性弧菌和單增李斯特菌三重?zé)晒舛縋CR檢測方法的建立

        李 濤1,王 艷2,張繼倫2,*,王糧子2,劉代新3

        (1.上海震旦學(xué)院公共衛(wèi)生與護(hù)理學(xué)院,上海 201908;2.上海出入境檢驗(yàn)檢疫局,上海 200135;3.江蘇同科醫(yī)藥科技有限公司,江蘇蘇州 215000)

        目的:建立一種同時(shí)定量檢測霍亂弧菌、副溶血性弧菌、單增李斯特菌的三重PCR方法。方法:依據(jù)霍亂弧菌CTX遺傳單元中zot毒力基因;副溶血性弧菌TDH中tl基因;單增李斯特菌hly基因,設(shè)計(jì)特異性引物探針,建立和評價(jià)了檢測試劑盒性能。結(jié)果:霍亂弧菌、副溶血性弧菌、單增李斯特菌濃度在102~105cfu/mL標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)分別為0.9998、0.999、0.9963。三種致病菌105cfu/mL與103cfu/mL兩種檢測濃度對數(shù)值,批內(nèi)變異系數(shù)分別為0.40%、0.83%、0.49%與0.75%、0.81%、0.64%;0.76%、1.03%、0.62%與1.06%、0.72%、1.26%;0.62%、0.51%、0.81%和1.38%、0.76%、2.34%;批間變異系數(shù)分別為0.58%與0.76%;0.83%與1.01%;0.66%與1.58%。檢測靈敏度分別為:23、16、35 cfu/mL。結(jié)論:本文所建立的檢測試劑盒適合于海產(chǎn)品等產(chǎn)品中三種致病菌的快速篩檢。

        霍亂弧菌,副溶血性弧菌,單增李斯特菌,多重?zé)晒舛縋CR

        霍亂弧菌(Vibriocholerae)、副溶血性弧菌(VibrioParahaemolyticus)、單核細(xì)胞增生李斯特菌(Listeriamonocytogenes,下文簡稱為單增李斯特菌)是公認(rèn)具有高致病性的細(xì)菌,這些致病菌可能來源于魚、蝦、蟹、貝類和海藻等海產(chǎn)品,多個(gè)國家均把這三種菌列入法定檢測項(xiàng)目[1-5]。

        表2 霍亂弧菌、副溶血性弧菌和單增李斯特菌特異性引物探針信息Table 2 The specific primers and probes of Vibrio cholera,Vibrio Parahaemolyticus and Listeria monocytogenes

        三種致病菌經(jīng)典和標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法是:選擇性增菌,分離培養(yǎng),生化鑒定,血清分型等,該方法受操作者經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基質(zhì)量影響大,檢測所需時(shí)間長,無法滿足食品及原料快篩的要求。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,PCR技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于病毒和細(xì)菌致病基因檢測和溯源中。江迎鴻,段強(qiáng)德,蔣蔚等采用普通PCR方法[6-9],陳麗,李宏,胡興娟選擇實(shí)時(shí)熒光PCR[10-13]對霍亂弧菌、副溶血性弧菌和單增李斯特菌進(jìn)行單獨(dú)和不同組合檢測的研究,結(jié)果表明PCR技術(shù)與傳統(tǒng)培養(yǎng)方法比較具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn),而多重?zé)晒舛縋CR技術(shù)能在同一PCR反應(yīng)體系中實(shí)現(xiàn)對多種病原體的同步檢測,為食源性微生物檢定提供了高效、靈敏、特異、準(zhǔn)確的方法。本研究基于熒光PCR技術(shù),選用三重?zé)晒鈽?biāo)記,能夠?qū)崿F(xiàn)三菌同時(shí)聯(lián)合檢測,另本研究選用特異毒力基因作為目標(biāo)基因能夠?qū)崿F(xiàn)特異毒力菌株的針對性篩檢,同時(shí)配有梯度標(biāo)準(zhǔn)品能夠?qū)崿F(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果的定量化,為實(shí)現(xiàn)海產(chǎn)品中霍亂弧菌、副溶血性弧菌及單增李斯特菌的快速聯(lián)合檢測提供技術(shù)支持。

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        實(shí)驗(yàn)過程中使用的霍亂弧菌、副溶血性弧菌和單增李斯特菌等13株標(biāo)準(zhǔn)菌株 均來自中國藥品生物制品檢定研究院,具體信息請見表1;蛋白胨、酵母浸提物 購自英國OXOID公司;Premix Ex Taq(Probe qPCR) 購自大連寶生生物工程有限公司;細(xì)菌DNA提取試劑盒(DP302)及海洋動物組織基因組DNA提取試劑盒(DP324) 購自天根生化科技有限公司;其余試劑 為進(jìn)口或國產(chǎn)分析純。

        表1 標(biāo)準(zhǔn)菌株信息Table 1 Information of standard bacteria strains

        ABI 7500型熒光定量PCR儀 購自美國 ABI 公司;高速冷凍離心機(jī)(SORVALL Stratos) 購自Thermo Scientific公司;SHP 250型生化培養(yǎng)箱、THZ-312型臺式恒溫振蕩培養(yǎng)器 購自上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;SW-CJ-2FD型超凈工作臺、BSC-1300IIB2型生物安全柜 購自上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司。

        1.2 引物與探針

        霍亂毒素(cholera toxin,CT)是霍亂弧菌主要致病因素,CTX遺傳單元中zot毒力基因相對保守,并廣泛存在于O1群流行株和O139群菌株中[14],選用zot基因作為霍亂弧菌的特異序列。選用副溶血性弧菌通用型特異性基因tl基因?yàn)樘禺惏谢颉_x用hly基因序列作為單增李斯特菌特異靶基因進(jìn)行引物探針設(shè)計(jì)[15]。表2中特異性引物探針委托上海英俊生物技術(shù)有限公司合成。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        1.3.1 DNA模板的制備 各取過夜培養(yǎng)的霍亂弧菌、副溶血性弧菌、單增李斯特菌菌液1 mL,選用天根生化科技有限公司細(xì)菌DNA提取試劑盒(DP302)提取基因組;實(shí)驗(yàn)用海產(chǎn)品組織基因利用海洋動物組織基因組DNA提取試劑盒(DP324)進(jìn)行提取,提取方法按照說明書進(jìn)行。

        1.3.2 三重?zé)晒釶CR反應(yīng)體系 熒光PCR反應(yīng)體系為50 μL,反應(yīng)體系組成:Premix Ex Taq(2×),25 μL;引物Vp-F(10 μmol/L)1 μL;Vp-R(10 μmol/L)1 μL;VC-R(10 μmol/L)1 μL;VC-F(10 μmol/L)1 μL;Lm-F(10 μmol/L)1 μL;Lm-R(10 μmol/L)1 μL;探針Vp-P(10 μmol/L)0.5 μL;VC-P(10 μmol/L)0.5 μL;Lm-P(10 μmol/L)0.5 μL;ddH2O,12.5 μL,DNA probe,5 μL。反應(yīng)程序?yàn)?95 ℃預(yù)變性10 min;進(jìn)入循環(huán),95 ℃變性5 s,60 ℃退火30 s,共反應(yīng)45個(gè)循環(huán)。

        1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)品的制備 取在37 ℃過夜培養(yǎng)的副溶血性弧菌、霍亂弧菌、單增李斯特菌培養(yǎng)液各1 mL,按照10倍梯度進(jìn)行稀釋并平板活菌計(jì)數(shù),每個(gè)濃度3個(gè)平行實(shí)驗(yàn),取平均值計(jì)算原液中的細(xì)菌濃度。

        將經(jīng)活菌計(jì)數(shù)的副溶血性弧菌、霍亂弧菌、單增李斯特菌菌液,分別進(jìn)行10倍梯度稀釋,選取102~105cfu/mL四個(gè)濃度梯度級別各1 mL菌液,分別利用1.3.1中的方法進(jìn)行核酸提取。將提取后的副溶血性弧菌、霍亂弧菌、單增李斯特菌DNA,依據(jù)同級別濃度梯度分別進(jìn)行等體積混合得系列標(biāo)準(zhǔn)品A(105cfu/mL)、B(104cfu/mL)、C(103cfu/mL)、D(102cfu/mL)。

        1.3.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立 以1.3.3制備的標(biāo)準(zhǔn)品為模板,在最佳條件下用熒光定量PCR儀同時(shí)擴(kuò)增,反應(yīng)結(jié)束后以Ct值為X軸,以起始模板對應(yīng)的菌液濃度對數(shù)值為Y軸繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

        1.3.5 特異性實(shí)驗(yàn) 表1中霍亂弧菌、副溶血性弧菌、單增李斯特菌作為目標(biāo)菌,混合其余十個(gè)常見菌作為對照菌,菌液濃度約為103cfu/mL,加入菌液量100 μL。提取出DNA作為模版進(jìn)行擴(kuò)增檢測,判斷試劑盒的特異性。

        1.3.6 精密度(重復(fù)性)實(shí)驗(yàn) 分別選用兩個(gè)濃度梯度的霍亂弧菌、副溶血性弧菌、單增李斯特菌DNA,進(jìn)行精密度評價(jià)(各10次重復(fù)),分別計(jì)算濃度對數(shù)值的批內(nèi)變異系數(shù)和批間變異系數(shù)。

        1.3.7 檢測下限實(shí)驗(yàn) 將經(jīng)逐級10倍梯度稀釋的菌液分別取1 mL按照1.3.1中的方法進(jìn)行DNA提取,并進(jìn)行20次熒光PCR檢測,以其中17次反應(yīng)曲線典型S型且Ct值大于40的最低濃度確定為檢測下限。

        1.3.8 人工模擬樣本檢測 將完成計(jì)數(shù)的霍亂弧菌、副溶血性弧菌、單增李斯特菌菌液混合后進(jìn)行適當(dāng)稀釋,使每種菌液濃度均達(dá)到107cfu/mL以上,并進(jìn)行梯度稀釋,作107、106、105、104、103、102cfu/mL濃度梯度,將以上濃度菌液混合液1 mL分別加入到10 g不含以上三種菌的三文魚肉及青口貝肉中混合均勻,利用天根生物海洋動物組織基因組DNA提取試劑盒(DP324)對以上模擬樣品進(jìn)行基因組提取并測試。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

        圖1 標(biāo)準(zhǔn)品中不同濃度霍亂弧菌擴(kuò)增曲線Fig.1 The amplification curves of Vibrio cholerae with different concentration in standard substance

        圖2 標(biāo)準(zhǔn)品中不同濃度副溶血性弧菌擴(kuò)增曲線Fig.2 The amplification curves of Vibrio Parahaemolyticus with different concentration in standard substance

        圖3 標(biāo)準(zhǔn)品中不同濃度單增李斯特菌擴(kuò)增曲線Fig.3 The amplification curves of Listeria monocytogenes with different concentration in standard substance

        圖4 霍亂弧菌標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.4 The standard curve of Vibrio cholerae

        圖5 副溶血性弧菌標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.5 The standard curve of Vibrio Parahaemolyticus

        圖6 單增李斯特菌標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.6 The standard curve of Listeria monocytogenes

        以1.3.3制備的標(biāo)準(zhǔn)品為模版進(jìn)行定量檢測,以循環(huán)數(shù)為X軸,以相對熒光強(qiáng)度為Y軸,獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖1~圖3)。反應(yīng)結(jié)束后以Ct值為X軸,以起始模板濃度對數(shù)值為Y軸繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖4~圖6),所測得的霍亂弧菌標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:y=-0.2732x+10.746,相關(guān)系數(shù)R2為0.9998;副溶血性弧菌標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:y=-0.2738x+10.886,相關(guān)系數(shù)R2為0.999;單增李斯特菌標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:y=-0.2589x+10.242,相關(guān)系數(shù)R2為0.9963。將待測樣品擴(kuò)增得到的Ct值(X值)代入公式,即得到待測樣本的濃度(cfu/mL)。

        由圖1~圖6可知,構(gòu)建的副溶血性弧菌、霍亂弧菌、單增李斯特菌DNA三聯(lián)檢測標(biāo)準(zhǔn)品可以得到較好的擴(kuò)增曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線,并且線性關(guān)系良好,可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量。

        表3 霍亂弧菌精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 The results of precision experiment of Vibrio cholera

        注:霍亂弧菌105cfu/mL與103cfu/mL濃度對數(shù)值,批間變異系數(shù)分別為0.58%和0.76%。

        2.2 特異性實(shí)驗(yàn)

        按照1.3.5特異性實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行檢測,如圖7所示,經(jīng)過多重?zé)晒釶CR檢測,在添加有標(biāo)準(zhǔn)菌株混合樣中,副溶血性弧菌、霍亂弧菌、單增李斯特菌均出現(xiàn)明顯的擴(kuò)增曲線,顯示為陽性。添加其它干擾菌均無明顯擴(kuò)增,結(jié)果為陰性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本研究建立的多重?zé)晒舛繖z測方法對副溶血性弧菌、霍亂弧菌、單增李斯特菌有較好的特異性,與其他相關(guān)細(xì)菌無交叉反應(yīng)。

        圖7 多重?zé)晒舛縋CR檢測標(biāo)準(zhǔn)菌株特異性的擴(kuò)增結(jié)果Fig.7 The amplification results of multiple real-time PCR method to detect standard bacteria strains

        2.3 精密度實(shí)驗(yàn)

        按照1.3.6的實(shí)驗(yàn)方法,按照1.3.2的試劑用量,采用3個(gè)批號試劑,每批不少于20次(依據(jù)下表3~表5,每批檢測數(shù)10×2個(gè))檢驗(yàn)量。結(jié)果如表3~表5所示?;魜y弧菌、副溶血性弧菌、單增李斯特菌分別選擇105cfu/mL及103cfu/mL兩種濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果標(biāo)明,霍亂弧菌兩個(gè)濃度對數(shù)值的批內(nèi)變異系數(shù)分別為0.40%、0.83%、0.49%與0.75%、0.81%、0.64%,批間變異系數(shù)為0.58%與0.76%;副溶血性弧菌兩個(gè)濃度對數(shù)值的批內(nèi)變異系數(shù)分別為0.76%、1.03%、0.62%和1.06%、0.72%、1.26%,批間變異系數(shù)為0.83%和1.01%;單增李斯特菌兩個(gè)濃度對數(shù)值的批內(nèi)變異系數(shù)分別為0.62%、0.51%、0.81%和1.38%、0.76%、2.34%,批間變異系數(shù)為0.66%和1.58%。變異系數(shù)均小于5%,說明該方法的重復(fù)性良好。

        表4 副溶血性弧菌精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 The results of precision experiment of Vibrio Parahaemolyticus

        注:副溶血性弧菌105cfu/mL與103cfu/mL濃度對數(shù)值,批間變異系數(shù)分別為0.83%和1.01%。

        表5 單增李斯特菌精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 The results of precision experiment of Listeria monocytogenes

        注:單增李斯特菌105cfu/mL與103cfu/mL濃度對數(shù)值,批間變異系數(shù)分別為0.66%和1.58%。

        2.4 檢測下限實(shí)驗(yàn)

        按照1.3.7檢測限實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行檢測,分別對霍亂弧菌2.3×103、2.3×102、2.3×101cfu/mL濃度進(jìn)行檢測;對副溶血性弧菌1.6×103、1.6×102、1.6×101cfu/mL濃度進(jìn)行檢測;對單增李斯特菌3.3×103、3.3×102、3.3×101cfu/mL濃度進(jìn)行檢測。結(jié)果表明:霍亂弧菌檢測下限濃度為23 cfu/mL;副溶血性弧菌檢測下限濃度為16 cfu/mL;單增李斯特菌為33 cfu/mL,以上表明本研究建立的方法有較好的檢測靈敏度。

        圖8 三文魚肉中不同濃度霍亂弧菌擴(kuò)增曲線Fig.8 The amplification curves of Vibrio cholerae with different concentration in salmon meat

        2.5 人工模擬樣本檢測結(jié)果

        圖8~圖13結(jié)果表明:人工模擬樣本三文魚肉和青口貝肉中,霍亂弧菌、副溶血性弧菌及單增李斯特在230、160、330 cfu/g均能檢出,在此濃度以下均未檢出。本研究建立的方法在實(shí)際應(yīng)用中,具有較好的靈敏度,能夠?qū)崿F(xiàn)以上三菌的聯(lián)合檢驗(yàn)。

        圖9 青口貝肉中不同濃度霍亂弧菌擴(kuò)增曲線Fig.9 The amplification curves of Vibrio cholerae with different concentration in mussel meat

        圖10 三文魚肉中不同濃度副溶血性弧菌擴(kuò)增曲線Fig.10 The amplification curves of Vibrio Parahaemolyticus with different concentration in salmon meat

        圖11 青口貝肉中不同濃度副溶血性弧菌擴(kuò)增曲線Fig.11 The amplification curves of Vibrio Parahaemolyticus with different concentration in mussel meat

        圖12 三文魚肉中不同濃度單增李斯特菌擴(kuò)增曲線Fig.12 The amplification curves of Listeria monocytogenes with different concentration in salmon meat

        圖13 青口貝肉中不同濃度單增李斯特菌擴(kuò)增曲線Fig.13 The amplification curves of Listeria monocytogenes with different concentration in mussel meat

        3 結(jié)論

        本研究建立了一種霍亂弧菌、副溶血性弧菌和單增李斯特菌三菌聯(lián)檢的熒光定量PCR檢測方法。增菌培養(yǎng)8~16 h,DNA提取1.5 h,加樣和檢測約2.5 h,合計(jì)所需時(shí)間20 h以內(nèi),遠(yuǎn)少于經(jīng)典分離培養(yǎng)鑒定所需的一周時(shí)間。該方法具有特異性強(qiáng)、快速、高效、靈敏、可標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了三種致病菌的同時(shí)檢測,檢出結(jié)果還包含公認(rèn)致病基因信息,極大提高了檢測效率,較好滿足了食品及原料快速檢測的需要,該技術(shù)有望應(yīng)用于食品及原料的快速篩檢。該方法與普通PCR法比較,檢測速度更快,數(shù)據(jù)更易保存分析,避免了普通PCR電泳過程氣溶膠污染,能有效降低假陽性,檢測結(jié)果更準(zhǔn)確。熒光PCR檢測技術(shù)基于檢測目標(biāo)菌特異片段,待檢樣中只要存在無論死活的目標(biāo)菌,就會檢出,但因目前還無法提供定量、分型等信息,不能替代經(jīng)典培養(yǎng)生化鑒定等標(biāo)準(zhǔn)方法,作為檢出致病菌確認(rèn)依據(jù)。

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        Establishment of triple real-time PCR detection method forVibriocholera,VibrioParahaemolyticusandListeriamonocytogenesin marine food products

        LI Tao1,WANG Yan2,ZHANG Ji-lun2,*,WANG Liang-zi2,LIU Dai-xin3

        (1.College of Public Health and Nursing,Shanghai Aurora Vocational College,Shanghai 201908,China;2.Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Shanghai 200135,China;3.Jangsu Toneker Pharmaceutical Technology Co.,Ltd.,Jangsu 215000,China)

        Objective:In order to establish a effective method to detectVibriocholera,VibrioParahaemolyticusandListeriamonocytogenesby triple real-time PCR. Methods:Specific primers and probes were designed,which based on the zot toxin gene of CTX inVibriocholera,tlgene of TDH inVibrioParahaemolyticusandhlygene ofListeriamonocytogenes. What is more,the performance of the test kit was established and evaluated. Results:The correlation coefficients of standard curve linears forVibriocholera,VibrioParahaemolyticusandListeriamonocytogeneswere 0.9998,0.999 and 0.9963. The intra-assay coefficient variables of the three pathpgens at 105cfu/mL and 103cfu/mL concentration logarithm were 0.40%,0.83%,0.49% and 0.75%,0.81%,0.64%;0.76%,1.03%,0.62% and 1.06%,0.72%,1.26%;0.62%,0.51%,0.81% and 1.38%,0.76%,2.34%;inter-assay coefficient variables were 0.58% and 0.76%,0.83% and 1.01%,0.66% and 1.58%. The sensitivity indicated that the lowest accurate quantitative concentrations ofVibriocholerae,Vibrioparahaemolyticus,Listeriamonocytogeneswere 23,16,35 cfu/mL. Conclusion:A rapid detection method for testing the three pathogens of aquatic products was established.

        Vibriocholerae;VibrioParahaemolyticus;Listeriamonocytogenes;multiplex real-time PCR

        2016-09-19

        李濤(1985-),女,碩士,講師,研究方向:食品病原菌檢測,E-mail:litao09@126.com。

        *通訊作者:張繼倫(1964-),男,博士,主任技師,研究方向:病原菌檢測,E-mail:jilunzhang@126.com。

        上海市科委技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)課題(13DZ05022702);上海市晨光計(jì)劃(13CGB25)。

        TS254.7

        A

        :1002-0306(2017)04-0081-07

        10.13386/j.issn1002-0306.2017.04.007

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