基于链置换扩增的荧光适体传感器检测谷物中赭曲霉毒素A研究

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赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA)是由青霉属和曲霉菌属产生的一种次级代谢产物,广泛存在于啤酒、葡萄酒、谷物及其衍生产品中,有较强的肝毒性、肾毒性、免疫毒性和生殖毒性。国家标准(GB 5009.96-2016)规定了食品中OTA的标准检测方法,但这些方法在检测时通常需要复杂的前处理过程和大量的有机试剂,操作步骤复杂,需要大型仪器和专业的操作人员,成本较高,无法满足样品的快速检测。基于抗原-抗体的酶联免疫分析方法(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)简单快速,但存在有抗体制备复杂和稳定性差的局限性。因此,迫切需要建立一种操作简便、具有高特异性和高灵敏度的方法用以检测食品中的OTA,对于保障食品安全具有重要意义。近年来,基于适体的真菌毒素检测技术得到了快速发展。由指数富集的配体系统进化技术(Systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)筛选得到的OTA特异性适体能够克服抗体稳定性差的缺点,以高亲和力和高特异性识别并结合OTA,且易于修饰和合成,现已广泛应用于OTA的快速检测。链置换扩增技术(Strand displacement amplification,SDA)作为一种快速、灵敏的核酸等温扩增方法,反应体系简单,无需变温循环,即可实现对DNA的指数扩增。本研究将适体与DNA发卡结构相结合作为OTA识别元件,结合荧光染料SYBR GreenⅡ(SG Ⅱ),构建了一种基于适体和SDA技术的荧光传感器检测平台用以检测食品中OTA。主要研究内容和结果如下:(一)含OTA特异性适体的发卡及SDA引物的设计利用mfold、NUPACK、DINAMelt分子生物学软件设计并筛选发卡结构以及引物序列,同时分析发卡结构以及引物在不同温度下的二级结构及互补杂交情况。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(Polyacrylamide gel electro phoresis,PAGE)验证发卡及引物的合理性。(二)构建基于适体和SDA技术的荧光传感器检测方法将含有OTA特异性适体的发卡结构作为OTA识别元件和SDA扩增模板,建立OTA-发卡孵育体系及SDA扩增体系。在OTA存在的情况下,OTA特异性识别发卡中适体序列并与其结合,使发卡结构被打开,此时体系中游离的引物特异性识别并结合至发卡茎部,启动SDA扩增反应,产生大量重复的单链DNA(Single-stranded DNA,ssDNA),体系中游离的荧光染料SG Ⅱ与ssDNA结合,激发高荧光强度,从而完成检测。基于以上研究内容,首先构建了基于发卡结构的荧光适体传感器预反应检测体系。然后分析对比OTA存在与不存在情况下的荧光检测结果,验证了该方法的可行性;对孵育及扩增过程的试验参数进行优化,确定了 OTA与发卡的最适孵育时间为30 min,引物浓度为500 nmol/L;扩增过程中,Bst DNA聚合酶的活力为0.8 U/μL,Nb.BsrDI内切酶活力酶活力为1.0 U/μL,反应温度为65℃。在最佳试验条件下,该方法可检测最低OTA浓度为0.01 ng/mL,且在0.01~50 ng/mL范围内具有良好的线性相关性,相关系数为0.9936;特异性试验表明,只有含OTA的检测体系发生了扩增,证明该技术具有良好的特异性;人工加标样本试验中发现,本研究建立的方法回收率在92%~99.9%之间,与国标中的ELISA方法(GB5009.96-2016)相比,检测结果具有较高的准确性。综上所述,本研究将OTA适体与发卡相结合,实现了对OTA的特异性识别。然后利用SDA技术实现信号放大,提高方法的灵敏度。本研究构建的荧光传感器为食品中OTA的快速检测提供了一种新型的检测策略,同时为其他真菌毒素的检测提供了新思路,在食品安全检测领域具有良好的应用前景。
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