Ứng dụng cảm biến sinh học để phát hiện nhanh vi khuẩn Escherichia coli trong thực phẩm
Vi khuẩn Escherichia coli (E.coli) là vi khuẩn hiếu khí phổ biến trong đường tiêu hóa người, các loài động vật máu nóng. E.coli thuộc nhóm Coliform phân, hình que, gram âm, di động, chúng kị khí tùy ý, không tạo bào tử. Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường và sinh hơi, có khả năng khử nitrat thành nitrit. E.coli có enzyme tryptophanse, nếu trong môi trường có tryptophan, chúng sẽ phân giải tryptophan thành Indol. Dòng vi khuẩn Escherichia coli O157:H7 là tác nhân gây bệnh đường ruột ở người.bệnh gây ra bởi vi khuẩn này có thể từ nhẹ đến rất nặng.
Một phương pháp để phát hiện mầm bệnh nhanh
chóng là sử dụng cảm biến sinh học. Đó
là một loại cảm biến miễn dịch dựa trên tương tác kháng nguyên - kháng thể đặc
hiệu. Một số loại cảm biến sinh học đã được nghiên cứu để dò phát hiện vi khuẩn
E.coli trong thực phẩm gồm: Cảm biến cộng hưởng plasmon bề mặt, Cảm biến trở
kháng điện hóa, Cảm biến Amperometric, Cảm biến đánh dấu huỳnh quang, Cảm biến
dẫn điện, Cảm biến trao đổi điện tích trực tiếp và Cảm biến impedimetric.
Có 3 phương pháp chủ yếu để phát hiện nhanh vi
khuẩn dựa trên mẫu sinh hóa, chuỗi DNA và tương tác kháng thể. Trong đó, phương
pháp tương tác kháng thể được áp dụng nhiều nhất. Hiện nay, phương pháp kiểm
nghiệm nhanh để phát hiện vi sinh vật được nhiều nước áp dụng là phương pháp
PCR và phương pháp ELISA.
Nếu so sánh về giới hạn phát hiện, cảm biến
sinh học không có khác biệt nhiều so với phương pháp PCR hay ELISA. Mặc dù
phương pháp ELISA và PCR phát hiện vi sinh vật cũng khá nhanh, nhưng cảm biến
sinh học có thời gian phân tích ngắn
hơn, độ chính xác cao, đồng thời cách xử lý mẫu đơn giản và có thể phát hiện
một loạt các chất phân tích trong các mẫu phức tạp. hầu hết các cảm biến sinh
học đề cho kết quả trong vòng 20-90 phút. Một lợi thế của việc sử dụng cảm biến
sinh học là kết quả được đọc thông qua
các tín hiệu kỹ thuật số và không phụ thuộc vào định kiến chủ quan của cá
nhân,.
Cảm biến sinh học phát học vi khuẩn E.coli
O157:H7 vẫn đang ngày càng phát triển nhanh chóng. Độ nhạy của cảm biến tốt hơn
so với phương pháp miễn dịch sẵn có hiện nay như ELISA, vì thế, đây là một dụng
cụ có giá trị để làm giảm các bước làm giàu và rút ngắn thời gian phát hiện,
giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Ưu
điểm chính của sử dụng cảm biến sinh
miễn dịch là độ nhay cao, thời gian thử nghiệm ngắn, tự động hóa, không
cần những tiến trình thực hiện bằng tay, có thể kết hợp với các thiết bị
internet để thực hiện điều khiển từ xa và đặc biệt là loại bỏ những thành kiến
của con người.
Qua quá trình nghiên cứu cho thấy, cảm biến
sinh học được xem là phương pháp đầy hứa hẹn để phát hiện vi sinh vật trong
thời gian khá ngắn.
Nghiên cứu trên do tác giả Nguyễn Kim Phụng, Khoa
Nông nghiệp - Thủy sản, Trường Đại học Trà Vinh thực hiện.
Tạp chí Khoa học - Trường ĐH Trà Vinh, số 10 (tháng 9/2013)