粮食中真菌毒素的荧光定量免疫层析技术研究

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食品安全问题(微生物污染、农兽药残留和违禁物质添加等)严重威胁人畜的生命健康,其中由食品中微生物繁殖后产生的真菌毒素诱发的食源性疾病已广泛引起大家的关注。目前已分离鉴定出的300多种真菌毒素中有30多种的危害较大,又以黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)和赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA)等毒性强、具有“三致”作用的毒素的污染概率最高,主要存在于粮食及其制品中。且一些真菌可同时产生多种毒素,多种毒素混合污染一种粮食的情况也普遍存在。加强检测技术的研发是保障粮食质量安全的重要手段。荧光免疫层析检测技术(fluorescent immunochromatographic assay,FICA)具有灵敏、准确、快速、高通量、低成本,有多种荧光标记物可供选择,能实现多组分的同步检测等优势。本论文旨在建立荧光免疫层析法检测粮食中的真菌毒素,为政府监管提供参考。首先通过肟化改造AFB1得到半抗原AFB1-CMO,采用活泼脂法偶联载体蛋白钥孔血蓝蛋白(Keyhole limpet hemocyanin,KLH)、牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)和卵血清白蛋白(ovalbumin,OVA),合成全抗原(AFB1-CMO-KLH、AFB1-CMO-BSA和AFB1-CMO-OVA)。然后通过动物免疫和单克隆抗体技术,制备出能稳定分泌AFB1的单克隆抗体的细胞株,命名为3B6,重链为IgG1型,轻链为λ型,IC50(half maximal inhibitory concentration,IC50)为0.01112μg/L,对其他结构类似物交叉反应率均小于22.8%,对其他真菌毒素、抗生素和激动剂类药物的交叉反应率均小于0.1%。建立基于时间分辨荧光微球(time-resolved fluorescent nanobeads,TRFN)、量子点微球(quantum dot submicrobeads,QB)、量子点(quantum dots,QD)的三种检测粮食中AFB1的荧光定量免疫层析检测方法(TRFN-FICA、QB-FICA和QD-FICA),并首次在使用相同抗原、抗体的条件下对三种方法进行了系统地、全面地比较。结果表明,TRFN-FICA比QB-FICA和QD-FICA的包被原消耗量(0.30μg、0.65μg和0.65μg)、每张检测卡的抗体消耗量(0.015μg、0.09μg和0.03μg)少,免疫反应时间(25分钟、30分钟和35分钟)短。在最优条件下,TRFN-FICA、QB-FICA和QD-FICA的检测限和定量检测范围分别为0.00061 ng/mL、0.003680.04804 ng/mL,0.00405 ng/mL、0.009210.06375 ng/mL和0.01066 ng/mL、0.01560.07776 ng/mL,TRFN-FICA的灵敏度最高,检测范围最宽。TRFN-FICA的样本添加回收率为83.64%125.61%,变异系数为3.10%6.75%;QB-FICA的样本添加回收率为80.29%129.45%,变异系数为2.88%7.16%,QD-FICA的样本添加回收率为64.53%-133.86%,变异系数为2.34%-8.96%,TRFN-FICA的准确度和精密度最优。用液相色谱-质谱/质谱技术(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)、TRFN-FICA、QB-FICA和QD-FICA同时分析60份粮食样本,TRFN-FICA的检测结果与LC-MS/MS的一致性最高。相对于QB-FICA和QD-FICA,TRFN-FICA更适于定量检测粮食中的黄曲霉毒素B1。建立粮食中AFB1、ZEN和OTA的多重TRFN-FICA,搭配便携式多通道荧光读取仪,可在现场15 mim内同时得到三种毒素的定量检测结果。在最优条件下,该方法对AFB1、ZEN和OTA的IC50分别为0.01638 ng/mL、0.06427 ng/mL和0.04496 ng/mL,定量检测范围分别为0.003870.06924 ng/mL、0.014350.28789ng/mL和0.00990.20423 ng/mL。在六种粮食样本(玉米、大豆、高粱、小麦、大米、燕麦)中以LOD、2LOD、4LOD分别单独和混合添加三种毒素,AFB1、ZEN和OTA的添加回收率为66.94%148.41%、71.38%145.29%和68.94%138.00%,变异系数<8%。实际样本的检测值与LC-MS/MS的检测结果符合度较高,在真菌毒素混合污染监测领域具有广阔的应用前景。
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