以纳米金为免疫标记物的检测技术的发展
作为现代四大标记技术之一的纳米金标记技术(nanogold labelling techique),实质上是蛋白质等高分子被吸附到纳米金颗粒表面的包被过程。吸附机理可能是纳米金颗粒表面负电荷,与蛋白质的正电荷基团因静电吸附而形成牢固结合,而且吸附后不会使生物分子变性,由于金颗粒具有高电子密度的特性,在金标蛋白结合处,在显微镜下可见黑褐色颗粒,当这些标记物在相应的配体处大量聚集时,肉眼可见红色或粉红色斑点,因而用于定性或半定量的快速免疫检测方法中。由于球形的纳米金粒子对蛋白质有很强的吸附功能,可以与葡萄球菌A蛋白、免疫球蛋白、毒素、糖蛋白、酶、抗生素、激素、牛血清白蛋白等非共价结合,因而在基础研究和实验中成为非常有用的工具。
1.1 作为显微镜示踪物
1978年,Geobegan等将纳米金标记抗体用于普通光镜下检测B淋巴细脑表面膜免疫球蛋白,建立了光镜水平的免疫金染色(immunogold staining,IGS)。1981年 Danscher用银显影方法增强金颗粒的可见度,并提高了灵敏度。Holgate等人于1983年建立了用银显影液光镜下金颗粒的可见性的免疫金银染色法(immunogold-siliver staining,IGSS),利用银的增强作用,加大单独金粒子在光镜下可视粒子的半径,增加了小颗粒金粒子的标记密度,提高了灵敏度。1986年Fritz等人又在IGSS法基础上成功地进行了彩色IGSS法,使得结果更加鲜艳夺目。尽管如此,由于亚硝酸银化合物是光敏性的,需要在暗室里进行标记,实验操作非常的不便,改用非光敏的醋酸银化合物,价格又过于昂贵,所以纳米金在光镜中的应用日渐减少。而利用纳米金的高电子密度,能在电镜下清晰的分辨颗粒,作为在透射电镜(TEM)、扫描电镜(sEM)和荧光显微镜的示踪物在电镜免疫化学和组织化学中得到了广泛应用。
1.2 应用于均相溶胶颗粒免疫测定技术
均相溶胶颗粒免疫测定法(sol particle immunoassay, SPIA)是利用免疫学反应时金颗粒凝聚导致颜色减退的原理,将纳米金与抗体结合,建立微量凝集试验检测相应的抗原,如间接血凝一样,用肉眼可直接观察到凝集颗粒。已成功地应用于PCG的检测,直接应用分光光度计进行定量分析。
l.3 应用于流式细胞仪
应用荧光素标记的抗体,通过流式细胞仪(Flow CytoMeter,FCM)计数分析细胞表面抗原,是免疫学研究中的重要技术之一。但由于不同荧光素的光谱相互重叠,区分不同的标记很困难。Boehmer等研究发现,纳米金可以明显改变红色激光的散射角,利用纳米金标记的羊抗鼠Ig抗体应用于流式细胞术,分析不同类型细胞的表面抗原,结果纳米金标记的细胞在波长632nm时,90度散射角可放大10倍以上,同时不影响细胞活性。而且与荧光素共同标记,彼此互不干扰。因此,纳米金可作为多参数细胞分析和分选的有效标记物,分析各类细胞表面标志和细胞内含物。
1.4 应用于斑点免疫金银染色技术
斑点免疫金银染色法(Dot-IGS,IGSS)是将斑点ELISA与免疫纳米金结合起来的一种方法。将蛋白质抗原直接点样在硝酸纤维膜上,与特异性抗体反应后,再滴加纳米金标记的第二抗体,结果在抗原抗体反应处发生金颗粒聚集,形成肉眼可见的红色斑点,此称为斑点免疫金染色法(Dot-IGS)。此反应可通过银显影液增强,即斑点金银染色法(Dot-IGS/IGSS)。
1.5 应用于免疫印迹技术
免疫印迹技术(immunoblotting,IBT)也称为免疫转印技术,其原理是根据各种抗原分子量大小不同,在电泳中行走的速度不同,因而在硝酸纤维素膜上占据的位置也不同;把含有特异性抗体的血清和这一薄膜反应,那么特异性的抗原抗体反应就显色。而纳米金免疫印迹技术相比酶标记免疫印迹技术具有简单、快速、具有相当高的灵敏度。而且应用纳米金将硝酸纤维素膜上未反应抗体进行染色,评估转膜效率,校正抗原一抗体反应的光密度曲线,即可进行定量免疫印迹测定。
1.6 应用于斑点金免疫渗滤测定技术
斑点金免疫渗滤测定法(dot immuno-gold filtration assay,DIGFA)是斑点免疫测定法(dot immunoboding assay,DIBA)中的一种,是1982年由Hawkes等人在免疫印迹技术基础上改良发展起来的一项免疫学新技术。其原理完全同斑点免疫金染色法,只是在硝酸纤维膜下垫有吸水性强的垫料,即为渗滤装置。在加抗原(抗体)后,迅速加抗体(抗原),再加金标记第二抗体,由于有渗滤装置,反应很快,在数分钟内即可显出颜色反应。与斑点免疫渗滤测定法(d o t immunotietration assay,DIFA)相比,所不同的是免加底物液,直接由红色胶体金探针显色,结果鲜艳,背景更清楚,可以在室温下保存。该方法已成功地应用于人的免疫缺陷病病毒(HI)的检查和人血清中甲胎蛋白的检测。目前使用的有HCG试剂盒,AFP试剂盒,消化道肿瘤筛检试剂盒。
1.7 应用于免疫层析技术
免疫层析法(gold immunochromatography assay, GICA)是将各种反应试剂以条带状固定在同一试纸条上,待检标本加在试纸条的一端,将一种试剂溶解后,通过毛细作用在层析条上渗滤、移行并与膜上另一种试剂接触,样品中的待测物同层析材料上针对待测物的受体(如抗原或抗体)发生特异性免疫反应。层析过程中免疫复合物被截留、聚集在层析材料的一定区域(检测带),通过可目测的纳米金标记物得到直观的显色结果。而游离标记物则越过检测带,达到与结合标记物自动分离之目的。GICA特点是单一试剂,一步操作,全部试剂可在室温长期保存。这种新的方法将纳米金免疫检测试验推进到~个崭新的阶段。
1.8 生物传感器
生物传感器(biosensor)是指能感应(或响应)生物、化学量,并按一定规律将其转换成可用信号(包括电信号、光信号等)输出的器件或装置。在生物传感器方面,纳米金主要设计为免疫传感器,是利用生物体内抗原与抗体专一性结合而导致电化学变化设计而成。另外由于纳米金的氧化还原电位是+1.68V,具有极强的夺电子能力,能大大提高作为测定血糖的生物传感器葡萄糖氧化酶膜的活性,金颗粒越细,活性越大。
1.9 生物芯片
生物芯片是以膜、玻璃、硅等固相介质为载体,其最大的优点在于高通量、并行化、微型化。一次实验可同时检测多种或多份生物样品。生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片。目前,生物芯片用于食品安全检测领域的应用主要包括农药、兽药残留检测,食品微生物检测、动物疫病监测、转基因动物植物检测等。2002年Park等在《Science》杂志上介绍了一种以纳米金为探针的基于电荷检测的新型基因芯片,该芯片具有非常好的灵敏度及特异性,可以在十万分之一比率中检测出单碱基突变的基因片段。
纳米金技术在食品安全快速检测中的应用
目前食品检测分析一般采用化学分析法(CA)、薄层层析法(TLC)、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC),但需要繁琐、耗时的前处理,样品损失也较大。相对于灵敏度较低的CA和TLC方法,GC、HPLC的灵敏度较高,但操作技术要求高、仪器昂贵,并不适合现场快速测定和普及,而以纳米金为免疫标记物的检测技术正弥补了这些技术的缺点,在现代食品分析检测中的运用也越来越多。
2.1 兽药残留
所谓兽药残留是指动物产品的任何可食部分所含兽药的母体化合物及,或其代谢物,以及与兽药有关的杂质的残留。兽药残留既包括原药也包括药物在动物体内的代谢产物。主要的残留兽药有抗生素类、磺胺药类、呋喃药类、抗球虫药、激素药类和驱虫药类。兽药通常是通过在预防和治疗动物疾病用药、在饲料添加剂中使用以及在食品保鲜中引入药物而带来对食品的污染。人长期摄入含兽药的动物性食品后,不但会对人体产生毒性作用,出现过敏反应,而且动物体内的耐药菌株可传播给人体,当人体发生疾病时,就给临床上感染性疾病的治疗带来一定的困难,延误正常的治疗。另外有些残留物还具有致畸、致癌、致突变作用。
Verheijen利用胶体金标记纯化的抗链霉素单克隆抗体,对链霉素的检测限为160ng/ml,检测方便快速,不需要其他试剂和仪器,时间仅需lOmintl41。而使用胶体金免疫层析试纸条,在检测虾肉等组织试样中残留氯霉素(chloramphenicol,CAP)残留时,灵敏度可达到 lng/ml,只需5~10min,并且与类似物没有交叉反应。Yong Jin等也使用金标法来检测动物血浆和牛奶中的新霉素残留,其检测限为10ng/mltl6J。盐酸克伦特罗即β2受体兴奋剂,俗称“瘦肉精”能增强脂解和减慢蛋白质分解代谢,若在畜牧生产中使用,可明显提高饲料转化率和瘦肉率;但使用剂量过大,则会对动物和人(间接)的肝脏、肾脏等器官产生严重的毒副作用。尽管欧盟于1996年禁止在畜牧生产中使用该药(EC Direc. tive 96/22/EC),我国农业部也于1997年明令禁止,但国内“瘦肉精”中毒事件时有发生。刘见使用金标试纸法快速检测检测盐酸克伦特罗,最小检测量达到40ng/ml。现在商品化的试纸条产品现在也比较成熟,比利时UCB Bio-products公司开发的Tlhe Beta STAR检测法就是将特定的β-内酰胺受体固定在试纸条上,用胶体金有色微粒作为标记物,5min内可以检测到青霉素和头孢霉素残留。而国内的刘平在用生物电化学传感器检测牛奶中残留的青霉素时,认为使用纳米金将有助于提高传感器的检测限。
2.2 动物传染病
动物传染病不但会影响动物养殖经济,也对人类健康构成威胁,联合国粮农组织和世界卫生组织已把预防和控制严重的动物流行病作为其工作重点之一。虾白斑病毒(white spot syndrome virus,WSSV)是阻碍虾养殖业发展的主要因素,至今还没有有效的药物,所以及早检测出病毒,显得尤其重要。Wang Xiaojie等已成功研究了斑点免疫金渗滤法(DIGFA)t19~和金标试纸法来检测虾白斑病毒,其中金标试纸法的检测限为1 μg/ml,而使用银增强,可以达到0.0lμg/ml。赖清金等使用金标试纸条来检测猪瘟病毒,10~15min就能检出结果,并可根据检测结果合理指导猪瘟免疫和建立适宜的免疫程序。禽流感病毒(AIV)是引起禽类急性死亡的烈性、病毒性传染病,而且能感染人,我国许多地区也先后报道有高致病性禽流感的发生,给养禽业造成了重大的经济损失,也严重威胁了人类的健康。刘永德等将兔抗禽流感H5、H9亚型病毒抗体纯化后,分别与制备的胶体金研制成免疫金探针,用改良的渗滤法安全快速地检测被检材料中禽流感H5、H9亚型病毒,3min即可得到结果,检测灵敏度分别为1.62ug/ml和1.25μg/ml。
2.3 农药残留
农药残留分析的困难包括:样品基质背景复杂、前处理过程繁琐,需要耗费较多的时间、被测成分浓度较低、分析仪器的定性能力受到限制、仪器检测灵敏度不够等一系列问题,但使用金标记的快速检测可以很好的解决以上问题。国内的王朔分别使用纳米金免疫层析和纳米金渗滤法检测西维因的残留,整个检测过程只需5min,检测限也分别达到100ug/L和50μg/L。国内的生物技术公司也开发出了成熟的商品化产品,如克百威农残速测试纸条等。
2.4 致病微生物检测
目前基于金标记的快速检测研究在致病微生物方面比较多,检测的种类也比较多。最早Hasan以免疫磁性分离技术为基础的免疫胶体金技术已成功应用于01群霍乱弧菌(Vibriocholerae)的检测。国内洪帮兴等人研究了以硝酸纤维膜为载体纳米金显色的寡核苷酸芯片技术,为在分子水平快速简便的鉴别致病菌提供了可能,甚至可以检出致病菌的耐药性变异。该芯片技术对大肠埃希氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌、变形杆菌、单核细胞增生李斯特菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒梭菌和空肠弯曲菌等10种(属)具有高灵敏度和特异性,检出水平可达10CFU/mlt251。殷涌光等在使用集成化手持式Spreeta TM SPR传感器快速检测大肠杆菌时,引入胶体金复合抗体作为二次抗体大幅度增加质量,进一步扩大了检测信号,同时延长胶体金复合抗体与微生物的结合过程,使检测信号进一步稳定与放大,从而显著提高了检测精度,使该传感器对大肠杆菌的检测精度由10 6 CFU/ml提高到10 1CFU/ml。金免疫渗滤法重要的食源性致病菌之一大肠埃希氏菌0157:H7,目前的检测通常先以山梨醇麦康凯琼脂(sMAC)进行初筛,然后用生化和血清学试验做鉴定,一般需要24~48h,而采用胶体金免疫渗滤法检测却非常的简便,在很短时间即可得到结果。
在致病菌快速检测中金标试纸条的研究越来越广泛。谢昭聪等应用胶体金免疫层析法检测水产品中霍乱弧菌的研究中,增菌液霍乱弧菌含量为1CFU/ml,通过增菌12h后,即可应用胶体金免疫层析法诊断试剂检出,而一般水产品霍乱弧菌检测所采用的传统常规方法,检测时限长,增菌培养需8~16h,分离培养需14~20h,初步报告需30h以上,实际操作中,需要3d以上才能出报告。肠杆菌科的大属沙门氏菌可引起人的沙门氏菌性食物中毒,王中民等人采用免疫渗滤法可检出85%的引起食物中毒的沙门氏菌,灵敏度为2.4×107CFU/ml,对最常见的鼠伤寒、猪霍乱和肠炎沙门氏菌,检出率达100%,而采用胶体金免疫层析法的灵敏度为2.1×106CFU/mlt30j。被美国列为七种主要食源性致死病菌之一的李斯特菌,如果按照传统的分离培养和鉴定技术需要l~2周时间,而采用免疫胶体金层析法只需10min就能得到检测结果,灵敏度达到87.5%。
2.5 真菌毒素的检测
真菌毒素(Mycotoxin)是由真菌(Fungi)产生的具有毒性的二级代谢产物,广泛存在食品和饲料中,人类若误食受污染的食品,就会中毒或诱发一定疾病,甚至癌症。检测食品中的真菌毒素常用理化方法或生物学方法。但理化法需要较昂贵的仪器设备,操作复杂。而运用免疫技术检测真菌毒素敏感性高,特异性强,非常适用于食物样品的检测。D.J.Chiao等使用金标免疫层析法在10min之内即可检测50ng/ml的肉毒杆菌毒素B(BoNT/B),如果使用银增强则其检测限可以达到50pg/ml,而且对A、E型肉毒杆菌毒素没有交叉反应。貉曲霉毒素是曲霉属和青霉属产生的一类真菌毒素,其中毒性最大、与人类健康关系最密切、对农作物的污染最重、分布最广的是赭曲霉素A(OTA),赖卫华等研制的赭曲霉毒素A快速检测胶体金试纸条,检测限达到了10ng/mlt331,远远低于目前我国对赭曲霉毒素的限量要求5μg/L。黄曲霉毒素B z的快速检测国内也有很多研究,孙秀兰研制的黄曲霉毒素B,金标免疫试纸条,其最低检测限达到2.5ng/ml,而且能定性或半定量检测食品中的黄曲霉毒素B,含量。
小 结
随着科学技术的不断发展,食品分析检测技术也在不断地更新、完善和迅速发展,尤其是快速检测技术更能适应现代高效、快速的节奏和满足社会的要求。仪器分析法可以保证数据的精确性和准确性,但其流程仍比较烦琐。尽管以纳米金为标记物的免疫分析法及其它速测技术的开发过程需投入较多资金和较长时间,但具有简单、快速、灵敏度高、特异性强、价廉、样品所需量少等优点,其灵敏度与常规的仪器分析一致,适合现场筛选,而且其中的金免疫层析技术正在向定量、半定量检测和多元检测的方向发展,更加体现出金标技术的优势。总之,快速检测技术的快速、灵敏、简便等优点,使之在食品卫生检疫和环境检测中有着广泛的应用价值和发展前景。
食品安全快速检测技术的技术进展
有机磷农药残留快速检测方法探究进展
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关键词:有机磷农药最初农药残留检测技术仅限于化学法论文 比色法和生物测定法论文 检测方法缺乏专一性论文 灵敏度也不高。20世纪60年代气相色谱应用于农药和药物残留分析论文 大大提高了农药和药物残留?
摘要:
关键词 有机磷农药 最初农药残留检测技术仅限于化学法、比色法和生物测定法,检测方法缺乏专一性,灵敏度也不高。20世纪60年代气相色谱运用于农药和药物残留探析,大大提高了农药和药物残留量的检测水平。20世纪80年代以来,高效液相色谱法开始广泛运用于对热不稳定和离子型农药及其代谢物的探析。色谱法虽然定量准确、灵敏度高,但所需设备昂贵,需要专业人员操作,且探析时间长不利于现场监测。本文就当前农药和药物残留快速检测探析技术探究进展做一综述。 1 发光菌检测技术 探究表明,不同种类的发光细菌的发光机制相同〔1〕。即由分子氧功效,胞内荧光酶催化,将还原态的黄素核甘酸(FMNH2)及长链脂肪醛氧化为FMN及长链脂肪酸,同时释放出最大发光强度在波长450~490nm的蓝绿光。常用的发光菌有弧菌属和发光杆菌属的一些细菌。袁东星〔2〕等人采用发光细菌快速检测蔬菜中有机磷农药的残留量,通过发光菌对蔬菜中几种有机磷农药的抑光反应,得出发光强度和试样中有机磷农药浓度呈负相关的结果,其最小检测限可达到3mg/L。目前,发光菌检测技术广泛地运用于环境监测及食品平安检测中,其在食品平安检测中主要用于农药兽药残留检测、重金属生物毒性检测等〔3〕,方法快速、简便、灵敏。但是发光菌被激活后,它的发光强度会随时间的变化而改变,造成检测结果不稳定。此外,由于食品中成分复杂,污染物浓度较低,检测仪器达不到如此低的检测限,所以该法在食品平安检测中的运用还不多见。 2 化学发光技术 化学发光(CL)是以发光物质鲁米诺(Luminol)、没食子酸(Gallicacid)等和有机磷农药进行的一些非凡的化学反应,反应的中间体或反应物吸收反应所释放出的化学能而跃迁到激发态,当它们从激发态回到基态时会发生光辐射,光子通过光电倍增管和放大器后,转变为电流且被放大,在一定条件下电流大小和有机磷浓度成正比〔4〕。根据反应原理有以下4种检测方法:(1)对乙酰胆碱酶抑制的CL方法;(2)对碱性磷酸酯酶的催化CL方法;(3)对于过氧化物和吲哚反应的方法;(4)对于鲁米诺和过氧化氢(H2O2)反应的方法。采用化学发光法检测有机磷农药,其检测限可达到ng/kg级水平。Ayyagari〔5〕根据碱性磷酸酯酶可以催化含磷酸酯化合物发生去磷酸化功效,即乐果抑制磷酸酯酶的活性,并产生微弱的发光信号检测乐果,检测限为500ng/L。饶志明〔6〕等人以鲁米诺-H2O2体系对有机磷农药-甲基对硫磷进行化学发光探析,发现聚乙二醇对反应有显著的增敏功效,并建立了流动注射化学发光法(FIA-CL)测定甲基对硫磷的方法,检测限可达002μg/ml。目前探究较多的是化学发光和免疫探析、分子印迹、微流控芯片等技术联用检测食品中农药兽药的残留〔7〕,但仍处于实验室阶段,实际运用还很少。化学发光技术具有灵敏度高,反应速度快,选择性好,仪器设备简单等优点,更适合现场监测工作的开展。 3 免疫探析技术 运用于农药残留探析的免疫探析技术主要有放射性免疫探析(RIA)和酶联免疫探析(EIA)。由于RIA在仪器设备要求上的局限性,使得EIA成为农药残留探析中运用最为广泛的技术之一。EIA在实际运用中有直接法、间接法、抗体夹心法、竞争法、抑制法等。免疫探析是根据抗原抗体特异性识别和结合反应为基础的探析方法。有机磷农药是小分子量农药(MW%26lt;2500),要将农药小分子以半抗原的形式通过一定碳链长度的连接分子和分子量大的载体(一般为蛋白质)以共价键相偶联制备人工抗原,以人工抗原免疫动物产生对该农药具有特异性反应的抗体(多克隆抗体),利用杂交瘤技术制备出具有抗原特异性单一的抗体(单克隆抗体)。M A Kumar〔8〕等采用酶联免疫探析技术和流动注射技术结合检测环境和食品中的甲基对硫磷,其灵敏度高、特异性好。我国1999年刘曙照〔9〕等研制出甲萘威酶免探析线性浓度范围在10-1~10-4μg/ml,检测限低于001ng/ml。王刚垛〔10〕等人合成甲基对硫磷人工抗原并建立ELISA探析方法,其检测限达到5ng/ml。目前免疫探析技术主要以食品、环境中的农药、兽药残留作为检测对象,据报道,已有上百种农药建立起ELISA检测方法,如多菌灵、克百威、对氧磷、对硫磷、甲基对硫磷等。某些有机磷农药的检测限可达到ng甚至pg级,一些试剂盒已经商品化,广泛用于现场样品和大量样品的快速监测〔11,12〕。至今为止由于它有很强的特异性,1种试剂盒只能检测单一有机磷农药不能检测农药的多残留,并且对结构类似的化合物还有一定程度的交叉,再加上抗体制备难度大,试剂盒的成本高,这就限制了其在农残检测中的广泛运用。 4 生物传感器技术 生物传感器通常是指由一种生物敏感部件和转换器紧密配合,对特定种类化合物或生物活性物质具有选择和可逆响应的探析工具〔13-16〕。当待测物和分子识别元件(由具有识别能力的生物功效物质如酶、微生物、抗原和抗体等构成)特异性地结合后,产生的光、热等通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等,由检测器经过电子技术处理,在仪器上显示或记录下来,从而达到探析检测的目的。 41 酶生物传感器 有机磷农药和乙酰胆碱酶酯基的活性部位发生不可逆的键合从而抑制酶活性,酶反应产生的pH值变化由电位型生物传感器检测。其优点是快速、准确、可重复使用,但是酶对底物具有高度专一性且稳定性较差。Bernabeil M在一个生物传感器上偶联几种酶促反应从而增加了待测物的数目,即用乙酰胆碱酶和胆碱氧化酶双酶系统,制备了检测对氧磷和涕灭威的电流型H2O2传感器。 42 免疫生物传感器 利用抗体和抗原之间的免疫化学反应来制作的生物传感器。可以高灵敏度、高选择性、方便、快速地检测待测样品中的农药残留量。Wan〔17〕等人研制了便携式的光纤免疫传感器检测甲基对硫磷,其最小检测限为01ng/ml。Anis等研制开发的光纤免疫生物传感器用于测定样品中的对硫磷和色谱法相比,该法简便快速,探析周期缩短了4/5。 43 微生物传感器 利用活微生物的代谢功效检测污染物,一类是利用微生物在同化底物时消耗氧的呼吸功效;另一类是利用不同微生物含有不同的酶,把它作为酶源。具有能够适应宽范围的pH和温度的优点,但选择性较差。Mulchandani等人将携带有机磷水解酶(OPH)基因片断的质粒转入一种摩拉氏菌的菌体内,筛选得到可在胞外表达OPH的改良菌,从而制备的传感器对甲基对硫磷和对氧磷的检测限可低达l×10-6mol/L和2×10-7mol/L〔18〕。生物传感器已在环境监测、食品、医药等领域得到广泛运用。在有机磷的检测和其他探析技术相比,生物传感器具有体积小、成本低、选择性及抗干扰能力强、响应快等优点,也可同时检测多个样品,灵敏度高。但目前生物传感器技术还存在稳定性差,使用寿命短等新问题。< 5 展望 目前农药残留检测:发光菌技术主要运用于水质检测及环境规划,随着技术的发展发光菌法将和电子技术以及光电技术相结合,逐步发展为在线监测系统,为有机磷农药现场监测提供更加快速的检测探析手段。化学发光是近年来发展起来的一种高灵敏的微量及痕量有机磷残留检测探析技术,今后在改进和健全原有发光试剂和体系的同时,新发光试剂的合成及和其他技术(如微流控芯片技术、传感器技术等)的联用,更显示出化学发光探析技术快速、灵敏、简便的优点。ELISA技术和生物传感器技术目前还处于起步阶段,随着探析技术的不断改进,ELISA减少交叉反应的发生,进一步提高灵敏度及稳定性,免疫试剂盒不断的商业化;生物传感器的多功效化(1个传感器可检测多种农药残留),降低产品成本,提高灵敏度、稳定性和延长寿命,它们在农药残留检测领域中会得到进一步的运用和推广,使我国的农药残留快速检测技术的运用出现多元化的局面。 参考文献 〔1〕 Thomtdka KW.Use of bioluminesecent bacterium photobacterium phosphoreum to detect potentially biohazardous materials in water〔J〕.Bull Environ Contam Toxicol,1993,51(4):538. 〔2〕 袁东星,邓永智,林玉晖.蔬菜中有机磷农药残留的发光菌快速检测〔J〕.环境化学,1997,16(1):77-81. 〔3〕 凌云,赵渝.发光细菌法在食品平安性检测中的运用〔J〕.食品和生物技术学报,2005,24(6):106-110. 〔4〕 韩鹤友,游子涵.化学发光联用技术在兽药残留探析中的运用进展〔J〕.探析科学学报,2005,21(5):552-556. 〔5〕 Ayyagari MS,Kamtrkar S,Pande R,et al.Biosenors for pesticide detection based on alkaline phosphates catalyzed chemiluminescence〔J〕.Materials Science and Engineering,1995,C2:191-196. 〔6〕 饶志明,王建宁,李隆弟.流动注射化学发光测定甲基对硫磷的探究〔J〕.探析化学,2001,4:1-5. 〔7〕 黄梓平,王建宁.利用化学发光技术对有机磷农药进行检测探析〔J〕.青海师范大学学报:自然科学版,2003,(1):59-63. 〔8〕 Kumar M A,Chuhan R S,Thakur M S,et al.Automated flow enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)system for analysis of methyl parathion〔J〕.Analytica Chimica Acta,2006,(560):30-34. 〔9〕 刘曙照.九十年代农药残留探析新技术〔J〕.农药,1998,37(6):11-13. 〔10〕 王刚垛,何凤生,鱼涛,等.甲基对硫磷ELISA探析方法的建立及初步运用〔J〕.中国工业医学杂志,2001,14(6):327-333. 〔11〕 赵人王争,陈景衡,杨俊.生物酶技术和酶免疫技术在农残快速探析方面的运用和探究进展〔J〕.中国卫生检验杂志,2002,12(5):640-641. 〔12〕 韩丽君,贾明宏,钱传范,等.甲基对硫磷的酶联免疫吸附探析(ELISA)探究〔J〕.农业环境学学报,2005,24:187-190. 〔13〕 Nunes GS,Barcelo D.Electrochemicalbiosensors for pesticide determination in food samples〔J〕.Pesticide Analysis,1998,26:156-159. 〔14〕 刘宗林,彭义交.有机磷传感器的研制〔J〕.食品科学,2004,25(2):130-134. 〔15〕 乌日娜,李建科.生物传感器在农药残留探析中的探究目前现状及展望〔J〕.食品和机械,2005,21(2):54-76. 〔16〕 陈帆,何奕.有机磷水解酶传感器及其运用探究进展〔J〕.传感器技术,2004,23(4):5-9. 〔17〕 Wan Lixing,Li Renma.Portable fiber-optic immunosensor for detection of methsulfuron methyl〔J〕.Talanta,2000,(52):879-883. 〔18〕 Mulchandani P,Chen W,Mulchandani A,et a1.Amperometricmicrobial biosensor for direct determination of organophosphate epesticides using recombinant microorganism with surface expressedorganophosphorus hydrolase〔J〕.Biosensors %26amp; Bioelectronics,2001(16):433-437.<
食品安全快速检测技术经历了从20世纪80年代最早的纸片发展到当今的便携式仪器,从简单的几个项目的检测发展到上百个项目的检测,从初期的食物中毒突发现场处理到今天的全民食品安全预防食品安全快速检测技术经历5个阶段的变革:快速检测试剂(包括试剂盒和试纸);快速检测箱(包括试剂盒、试纸及辅助工具);快速检测仪器(读数仪和辅助仪器);怏速检测箱(包括试剂盒、试纸、辅助工具、读数仪器及辅助仪器);快速检测车。
现场快速检测方法与国家标准方法和仪器法相比具有操作简单、快速的优点,但由于大多数快速检测方法在样品前处理、操作规范性方面还有许多待完善之处,目前还只能作为快速筛选的手段而不能作为最终诊断的依据,兼具快速和准确两大优点是快速检测方法追求的目标。随着高新技术的不断应用,食品安全现场快速检测主要呈现4大趋势:①检测灵敏度越来越高,残留物的分析水平已达到IV-g;②检测速度不断加快;③选择性不断提高;④检测仪器向小型化、便携化方向发展,使实时、现场、动态、快速检测正在成为现实。针对中国的特殊国情,目前中国基层单位很多速测技术的应用还只处于定性或半定量水平,易用型的小型化仪器的应用是快速检测技术的发展趋势。 农药残留快速检测方法中主要采用的技术是免疫分析技术、生物化学技术和生物传感器技术。在农药快速检测的应用研究中十分活跃,测定几十种农药的酶免疫检测试剂盒检测灵敏度高。检测快速(lOmin出结果),成本低,使用简便,安全可靠,操作人员不需特殊培训,样品不需净化,若配备小型光度计,在th内即可同时完成20多个样品的检测,其可信度可达95%以上。胆碱酯酶抑制的生物化学技术可以用于检测有机磷和氨基甲酸酯类农药。
如速测卡法、速测片法和农药残毒光度计法。目前国内应用较多的是农药速测卡法、速测片法和农药残毒光度计法,农药速测卡特别适用于对农贸市场上的蔬菜进行初筛。研制出的生物传感器在检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留时具有灵敏度高、选择性好和检出限低(×10-6数量级)等特点。这堂传感器检测速度快,几分钟内可同时检测8个样品,准确度高,经复活剂处理可反复使用。 用于抗生素残留的快速检测方法主要有酶联免疫吸附检测法(ELISA)、放射免疫检测法、免疫传感器和生物芯片等方法。兽药残留将成为今后食品安全问题中最重要的问题之一。食用动物的饲养和疾病防治中大量使用抗生素和甾体激素等药物的现象十分普遍,兽药残留包括抗生素和盐酸克仑特罗(瘦肉精)等。其中抗生素包括六大类50余种。
ELISA试剂盒已得到广泛应用,国家质量监督检验检疫总局推荐ELISA试剂盒作为动物激素和抗生素残留的首选筛选试剂;ELISA试剂盒已用于盐酸克仑特罗(CLB)的检测,其优点是灵敏度高、操作简便、检测迅速且价格便宜,缺点是仍不能实现现场检测并且假阳性率较高。 中国农产品中他学有害物质和食品中添加剂的快速检测大都采用比色法,通过试纸或试管中被检测样品的溶液颜色变化实现样品定性或定量检测。
对于食品安全快速检测技术而言,残留分析包括样品前处理和检测两大基本主题。传统样品前处理技术主要是索氏提取、液液分配、柱色谱等,现代技术涉及固相萃取技术 (SPE)、固相微萃取技术(SPME)、基体分散固相萃取(MSPD)、分子印迹技术(MIT)、免疫亲和色谱(IAC)、凝胶渗透色谱(GPC)、加速溶剂萃取(ASE)、超临界流体萃取技术(SFE)、微波辅助萃取(MAE)等,得到了广泛应用。快速检测技术通常采用化学和生物两方面分析技术。化学方面主要指化学检测试剂盒(试纸、卡)和电化学传感器等;生物方面包括免疫学方法、分子生物学技术、生物传感器技术和生物芯片等。