基于适配体识别-酶催化显色的真菌毒素和重金属检测方法研究

来源 :江南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:flyinghdl1
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真菌毒素和重金属是危害食品安全的重要风险因子,污染分布广、防控难,极易从农田到餐桌全程污染食品原料和食品,并对人体健康和公共卫生造成不利影响,因此切实提高检测技术水平、及时监控发现该类危害隐患对于保障食品安全至关重要。本研究选择了伏马毒素B1、玉米赤霉烯酮、重金属镉和铅四种典型食品安全危害物,以特异性强、亲和力高的核酸适配体为识别探针,基于生物酶催化显色反应原理、纳米酶促显色和信号增强效应,结合信号放大技术,构建了系列耗时短、结果直观、方法简易的真菌毒素和重金属高灵敏显色检测方法,旨在为基层食品危害物检测工作提供更简单更直观更便捷的技术方法选择,为丰富和提高食品安全检测技术提供技术支撑。首先,构建了基于适配体-辣根过氧化物酶催化显色的检测方法体系,用于检测伏马毒素B1。将标记生物素的伏马毒素B1适配体通过生物素-链霉亲和素反应固定在微孔板上,再通过生物素-链霉亲和素反应将辣根过氧化物酶(HRP)标记在适配体互补链上,互补链与目标毒素竞争结合适配体,适配体优先捕获目标毒素,随着目标毒素浓度增加,显色反应信号降低,溶液颜色由深黄趋向淡黄直至无色,通过肉眼观察和测量450nm处吸光度值实现对目标物的定性和定量检测。在实验优化条件下,该方法对伏马毒素B1的线性范围0.5-300 ng/m L,检测限为0.30 ng/mL,将该方法用于玉米和啤酒样品中伏马毒素B1的检测,结果与酶联免疫检测法一致。其次,在上一检测方法基础上,成功将适配体探针技术、纳米金标记技术与酪胺信号放大技术结合,构建了基于适配体和纳米金-酪胺信号放大系统的酶催化显色检测方法体系,并将其应用于玉米赤霉烯酮的检测。玉米赤霉烯酮和适配体互补链竞争性结合适配体,通过生物素结合链霉亲和素-辣根过氧化物酶复合物,作为HRP的底物,酪胺发挥信号放大作用,大量沉积在HRP反应位点附近,再向体系中加入过氧化氢酶,过氧化氢和氯金酸,过氧化氢酶优先催化过氧化氢分解。过氧化氢浓度影响氯金酸还原速率,生成蓝色的团聚态纳米金或红色的均匀分散态纳米金,目标毒素的浓度与溶液颜色相对应,从而达到肉眼检测的目的。在实验优化条件下,该方法对玉米赤霉烯酮的线性检测范围为0.2-200 ng/mL,检测限为0.11 ng/mL,该方法被用于检测玉米样品,结果与酶联免疫检测法一致。第三,在前两个酶催化显色反应方法的基础上,研究并利用纳米结构的类过氧化物酶启动催化反应。制备了纳米金负载二硫化钼纳米片复合纳米结构,结合适配体探针技术、成功构建了基于适配体和纳米金-二硫化钼纳米酶的显色检测方法体系,并将其用于重金属镉的检测。被纳米金修饰后,二硫化钼的类过氧化物酶催化能力得到强化,使得酶促反应信号强度、显色区分效果更加明显。将纳米金负载在二硫化钼纳米片的表面制备复合纳米结构,将镉适配体固定在酶标板上,镉适配体互补链通过范德华力和配位键与纳米金-二硫化钼复合纳米酶连接形成检测探针。适配体优先捕获重金属镉,显色反应强度随重金属浓度增加而减弱,溶液颜色逐渐变浅。在实验优化条件下,该方法对重金属镉的检测线性范围为0.3-500 ng/m L,检测限为0.18 ng/mL,该方法被用于检测白葡萄酒中重金属离子镉,结果与石墨炉原子吸收法一致。第四,在上一方法引入纳米酶的基础上,探索由多种纳米酶组成的复合纳米酶,制备了石墨烯/四氧化三铁/纳米金复合纳米酶结构,基于该纳米酶协同增强催化显色反应特性,构建了基于适配体和石墨烯/四氧化三铁/纳米金复合纳米酶的检测体系,用于检测重金属铅。将铅适配体连接在氨基化磁珠上形成捕获探针,以石墨烯具备类过氧化物酶能力为基础,制备石墨烯/四氧化三铁/纳米金复合纳米酶,负载在石墨烯表层的四氧化三铁颗粒(Fe3O4)和纳米金颗粒(AuNPs)也具有一定的类过氧化物酶催化活性,发挥协同增效作用,进一步促进了石墨烯的催化能力。磁珠-适配体优先结合目标物,经过磁分离去除磁珠后,适配体寡核苷酸互补链因π-π共轭被石墨烯吸附,占据复合纳米酶的催化位点,抑制了纳米酶的活性,进而影响了酶促显色反应信号强度,并由此实现可视化检测。在实验优化条件下,该方法的检测线性范围为0.1-300 ng/mL,检测限为0.057 ng/m L,被用于检测自来水样品中的重金属铅,结果与石墨炉原子吸收法一致。
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