基于同时免抗原和抗体策略快速检测真菌毒素和三聚氰胺

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食品中小分子危害因子对消费者的健康构成了较大威胁。免疫分析方法(如酶联免疫吸附法)已被应用于食品中小分子危害因子的分析。然而,传统的免疫分析方法依赖检测抗原(部分检测抗原对人体危害较大)和经繁琐工作制备的抗体,限制了其在小分子危害因子检测中的应用。基于单链结合蛋白-适配体或盐离子调控胶体金纳米粒子(gold nanoparticles,Au NPs)聚集建立的方法虽具有免检测抗原和抗体的优势,但仍存在样本检测能力不足或盐离子调控Au NPs聚集过程易受干扰、检测方法不稳定等问题。本文基于单链结合蛋白-适配体以及电荷中和策略,利用其免检测抗原和抗体的优势,建立了可用于真菌毒素和三聚氰胺快速检测的稳定、灵敏的方法。避免了检测抗原和经繁琐工作制备的抗体的使用;提高了基于单链结合蛋白-适配体建立的方法的样本检测能力;解决了基于盐离子调控Au NPs聚集检测方法稳定性差的问题。主要研究方法和结论如下:(1)基于单链结合蛋白-适配体,设计了一种新型酶联免疫吸附方法,用于黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素A和玉米赤霉烯酮的检测。方法以单链结合蛋白取代真菌毒素检测抗原避免真菌毒素造成的危害,以真菌毒素适配体取代抗体避免繁琐的抗体制备。建立的新方法成功应用于真菌毒素的检测,具有较好的特异性和灵敏度(黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素A和玉米赤霉烯酮的灵敏度分别为112、319和377 ng L-1)。本研究将单链结合蛋白-适配体首次应用于ELISA中,通过ELISA高通量的检测能力,解决了以往基于单链结合蛋白-适配体建立的方法样本检测能力不足的问题。(2)基于单链结合蛋白-适配体所建立的新型酶联免疫吸附方法,虽避免了检测抗原和抗体的使用,提高了样本检测能力,但裸眼快速筛查真菌毒素仍较困难。因此,本研究基于电荷中和策略,构建了新颖的比色和表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)方法,用于伏马毒素B1的裸眼定性和SERS定量检测。样本中没有伏马毒素B1存在时,Au NPs将在2 min内完成聚集。样本中如果有伏马毒素B1存在时,SYBR Green I的正电荷被带负电荷的伏马毒素B1中和。因此,SYBR Green I不能引起Au NPs聚集。建立的比色和SERS方法检测玉米样品中伏马毒素B1的灵敏度分别为500μg kg-1和54.86μg kg-1,并且具有较好的精密度(变异系数<8.3%)。本研究基于电荷中和策略建立了比色和SERS检测方法,在避免检测抗原和抗体使用的同时,解决了基于单链结合蛋白-适配体建立的ELISA方法不能裸眼检测真菌毒素的问题,也解决了基于盐离子调控Au NPs聚集检测方法稳定性差的问题,为食品中小分子危害因子的快速筛查提供了新思路。(3)基于电荷中和策略建立的检测伏马毒素B1方法,目标物浓度与信号强度呈负相关,不利于方法学灵敏度的提高。本研究基于电荷中和策略,构建了Au NPs两步聚集信号放大方法,信号强度与目标物呈正相关,实现了牛奶样本中MEL的高灵敏检测。带正电荷的SYBR Green I通过电荷中和,使得Au NPs聚集为小尺寸的Au NPs聚集体。带正电的SYBR Green I降低了Au NPs表面的负电荷,有利于Au NPs的进一步聚集。三聚氰胺也可以通过降低Au NPs表面的负电荷聚集Au NPs,并通过氢键在Au NPs表面自组装。因此,当牛奶样品中存在较低浓度的三聚氰胺时即可引起小尺寸的Au NPs聚集体发生聚集。建立的Au NPs两步聚集的比色(0.60 mg L-1)和SERS(0.089 mg L-1)方法,检测三聚氰胺的灵敏度分别是基于Au NPs一步聚集的15倍和2.2倍,且在牛奶样本中具有较高的精密度(变异系数<8.0%)。进一步为具有免检测抗原和抗体优势的电荷中和策略在小分子危害因子中的快速筛查提供技术支撑。(4)基于电荷中和策略建立的检测伏马毒素B1和三聚氰胺方法,由于受待检物的限制,不适用于一般小分子危害因子的快速检测。本研究基于电荷中和策略,通过引入适配体,开发了具有普适性的、可同时免检测抗原和抗体的比色和荧光双通道检测方法,并用于玉米样本中玉米赤霉烯酮的裸眼定性和荧光定量检测。裸眼检测灵敏度为2.5μg kg-1,定量检测灵敏度为0.89μg kg-1。通过引入适配体,本研究扩展了基于电荷中和策略建立的检测方法的应用范围,为小分子危害因子的精准检测提供了新思路。综上所述,基于单链结合蛋白-适配体以及电荷中和策略建立的稳定、灵敏和快速的检测方法,可以避免有害检测抗原的使用以及繁琐的抗体制备工作,较好地满足了当前小分子危害因子检测的需求,为食品安全监测提供了新思路。
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