组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
玉米赤霉烯酮家族霉菌毒素（zearalenone, ZEN；zearalanone, ZAN；α-zearalanol, α-ZAL；β-zearalanol, β-ZAL；α-zearalenol, α-ZEL；β-zearalenol, β-ZEL）；样品基质：牛奶及乳制品（脱脂乳、半脱脂乳、全脂乳、生乳、咖啡奶油）
检测原理
遗传改造酿酒酵母组成型表达雌激素受体 ERα，并携带受激素响应元件 HRE 控制的萤火虫荧光素酶报告基因 luc。当样品中雌激素样霉菌毒素进入细胞并与 ERα 结合后，受体-配体复合物结合 HRE，诱导 luc 转录表达。诱导期后加入 D-荧光素（D-luciferin），荧光素酶催化 D-荧光素、ATP 和 O2 生成氧化荧光素、AMP、CO2、PPi 和黄绿色光。被测物浓度越高，诱导产生的荧光素酶越多，生物发光 RLU 越高，呈 S 形剂量响应。该方法通过报告基因转录放大将低浓度配体结合事件转换为可测光信号，无需化学标记或酶催化沉积。
检测灵敏度
LOD: 1 nM（α-zearalanol、α-zearalenol）；2 nM（zearalanone）；9 nM（zearalenone）；15 nM（β-zearalanol）；71 nM（β-zearalenol，表1）；讨论另报 258 nM（β-zearalenol）
效应效果
该全细胞生物传感器对玉米赤霉烯酮家族霉菌毒素呈纳摩尔级 S 形响应，检测时间约2.5 h，可在96孔板中自动化完成。三重复孔间标准偏差平均约10%。对照发光菌株 BMA64luc 显示脂肪含量本身和乳品浊度对发光无统计学显著影响，表明主要干扰来自脂溶性毒素在乳脂中富集而降低进入细胞。脱脂、半脱脂、全脂乳（0–3.5%脂肪）响应相近；生乳和咖啡奶油（约4%和19%脂肪）信号降低，作者认为4%脂肪可能是可靠检测上限，高脂样品需先脱脂。与需24 h的GFP酵母法相比，本方法更快、成本低、劳动强度小，适合作为常规化学分析前的快速初筛和预警方法。
传感器的构成
- 换能器/传感单元：遗传改造酿酒酵母 S. cerevisiae BMAEREluc/ERα，作为全细胞传感单元，表达雌激素受体与荧光素酶报告基因
- 识别元件：组成型表达的雌激素受体 ERα，识别雌激素样霉菌毒素并启动报告基因转录
- 报告基因/信号元件：萤火虫荧光素酶报告基因 luc，受激素响应元件 HRE 控制，被诱导表达
- 信号底物：D-荧光素 D-luciferin（1 mM，0.1 M Na-citrate buffer，pH 5），与荧光素酶和 ATP 反应产生光
- 反应介质：合成葡萄糖培养基 SD（酵母氮源、D-glucose、adenine、L-histidine、L-leucine），支持酵母生长与诱导
- 样品基质：牛奶及乳制品（脱脂乳、半脱脂乳、全脂乳、生乳、咖啡奶油），加标霉菌毒素后与酵母混合
- 读出装置：Chameleon Multilabel Detection Platform，测量生物发光 RLU
中文摘要
本研究开发了一种利用生物发光全细胞生物传感器检测牛奶中雌激素样霉菌毒素残留的方法。将不同组成的乳制品加标雌激素霉菌毒素玉米赤霉烯酮（zearalenone）及其代谢物 zearalanone、α-zearalanol、β-zearalanol、α-zearalenol 和 β-zearalenol。雌激素反应由遗传改造的酿酒酵母全细胞生物传感器检测；在雌激素化合物存在下，该菌株表达萤火虫荧光素酶，并在提供 D-荧光素（D-luciferin）底物后发光。结果表明，酵母传感器在纳摩尔浓度下对霉菌毒素呈典型 S 形响应，且不同脂肪含量乳制品中的响应存在差异。由于检测时间少于3小时并可自动化，该方法可作为更详细化学分析前的生物利用度和活性筛查方法。
英文摘要
In this study, a method for detecting estrogenic mycotoxin residues in milk was developed utilizing bioluminescent whole-cell biosensors. Milk products of various compositions were spiked with the estrogenic mycotoxins zearalenone and its metabolites zearalanone, alpha-zearalanol, beta-zearalanol, alpha-zearalenol and beta-zearalenol. The estrogenic response was detected by a whole-cell biosensor based on a genetically modified Saccharomyces cerevisiae strain that in the presence of an estrogenic compound produces firefly luciferase-enzyme and further light emission within a system provided with D-luciferin substrate. The results show that the yeast sensor reacts to mycotoxins with typical sigmoidal response at nanomolar concentrations. The response differs in different milk products with regard to the fat content of the milk. Due to short assay time of less than 3h and automation the approach can be used as a bioavailability and activity screening method prior to more detailed chemical analysis.