一、研究背景

食品安全是公众健康和福祉的一个重要方面。尽管最近在食品保存技术和食品安全措施方面取得了进展，但与食源性病原体（如细菌、真菌和病毒）相关的重大疾病暴发仍在全球范围内发生。细菌，包括大肠杆菌、单核细胞增生乳杆菌、肉毒梭菌和沙门氏菌，是食源性疾病最常见的原因。在有利条件下，这些微生物可在食物中迅速繁殖，造成严重的健康后果。根据世界卫生组织（世卫组织）的数据，不安全食品在全世界每年造成6亿例食源性疾病和42万人死亡。

频繁的食源性疾病暴发对环境卫生管理提出了重大挑战，并构成全球健康危害。可靠的食源性细菌检测方法对于确保遵守既定的法律和监管食品安全标准至关重要。

越来越多的新方法被开发出来，包括基于杂交的方法、基于阵列的方法、光谱学、环介导的等温扩增（LAMP）和生物传感器。其中，生物传感器设备已经成为一种有前途的解决方案，在研究和商业市场上都获得了极大的普及。这些设备为临床诊断、食品分析和环境监测中检测各种分析物提供了许多机会。与传统检测方法相比，生物传感器具有许多优点，包括便携性、可负担性、简单性、选择性、灵敏度和快速测定时间。例如，图1显示了生物传感器与其他方法（如基于培养的技术、免疫扩散试验、RT-qPCR、免疫磁分离-傅里叶变换红外光谱（IMS-FTIR）、免疫磁分离-环介导等温扩增-核酸侧流条（IMS-LAMP-NALFS）、伏安生物传感器和阻抗生物传感器）之间的检测时间和检测限的比较，这些方法专门用于检测牛奶中的沙门氏菌。与其他方法相比，这两种生物传感器都具有较低的检测时间和限制。尽管有这些优势，但在提高不同条件下的敏感性、特异性和适应性方面仍然存在挑战。为了解决这些挑战，研究人员越来越多地转向纳米技术来提高生物传感器的能力。纳米材料显著提高了生物传感器的灵敏度、选择性和响应时间，通常分为三维：0 D（量子点、富勒烯和纳米颗粒）、1 D（纳米纤维、纳米管、纳米线和纳米棒）、2 D（层和纳米片）和3 D（纳米花和框架）（图2）。

图1.比较牛奶中沙门氏菌不同检测方法（培养法、免疫扩散法、RT-qPCR、免疫磁分离-傅里叶变换红外光谱法（IMS-FTIR）、免疫磁分离-环介导等温扩增-核酸侧流条带法（IMS-LAMP-NALFS）、伏安生物传感器和阻抗生物传感器）在(a)检测限和(b)检测时间方面的差异。结果表明，与其他方法相比，这两种生物传感器具有较低的检测限和较短的检测时间。

图2.纳米结构材料的各种形态范围从零到三维。

在这些纳米材料中，纳米纤维由于其独特的性能（如高表面积体积比）而成为生物传感器的有前途的材料。它们已被研究并用于制造操作简单的传感器，并且具有增强的负载能力，提高的灵敏度和加速的响应时间。制备纳米纤维膜的技术多种多样，其中静电纺丝被认为是最简单、性价比最高的方法。本文综述了基于静电纺纳米纤维的生物传感器的原理和应用，重点介绍了其在检测沙门氏菌、大肠杆菌、单核细胞增生乳杆菌、金黄色葡萄球菌和恶臭杆菌等常见食源性细菌中的应用。

二、摘要

食品污染已成为一个重大的全球健康问题，对食品工业构成重大挑战。细菌是食源性疾病的主要原因。因此，开发准确、高效的检测平台来检测食品中的食源性细菌至关重要。在各种检测方法中，生物传感器因其便携性、可负担性、简单性、选择性、灵敏度和快速性而成为一种有前途的解决方案。静电纺纳米纤维在提高生物传感器性能方面越来越受到人们的欢迎。这些纳米纤维具有独特的三维结构，提供了大的表面积和易于制备。本文综述了静电纺丝技术、纳米纤维和纳米纤维基生物传感器的研究进展。并探讨了其在沙门氏菌、单核增生李斯特菌（L. monocytogenes）、大肠杆菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）和恶臭假单胞菌（P. putida）等食源性细菌检测中的作用机制和应用。

三、结论

本文综述了基于电纺丝纳米纤维的生物传感器在细菌检测中的应用，包括沙门氏菌、大肠杆菌、单核细胞增生乳杆菌、金黄色葡萄球菌和恶臭杆菌。静电纺纳米纤维具有许多优点，如表面积大、孔隙率高、制作简单、柔韧性好和稳定性好。这些特性增强了传感器的性能，从而改善了LOD、选择性、灵敏度、可重复性、响应性和较短的恢复时间。尽管有这些优点，但电纺纳米纤维仍然存在挑战，例如缺乏耐用性，工业应用的均匀性，以及不可生物降解。在真正的食物样品中检测细菌也很困难，因为食物介质可能有很大的不同。未来的研究和开发工作应该集中在解决这些挑战上，以实现更准确、更经济、更快速、更环保的现场测试解决方案。