北方偉業(yè)計(jì)量集團(tuán)有限公司
文章重點(diǎn)介紹了黃曲霉毒素、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、鏈格孢霉毒素等毒性較強(qiáng)的真菌毒素污染食品狀況和毒性,并就當(dāng)前國(guó)內(nèi)外常用的真菌毒素檢測(cè)方法進(jìn)行了概述,分析了各方法的優(yōu)缺點(diǎn),最后對(duì)今后真菌毒素檢測(cè)方法的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
真菌毒素是由真菌分泌的一類天然代謝產(chǎn)物,食品生產(chǎn)的每個(gè)階段均可產(chǎn)生,會(huì)污染食品,并通過(guò)食物或動(dòng)物飼料間接傳遞給消費(fèi)者,對(duì)人類健康造成威脅。食品中真菌毒素的存在是全球關(guān)注的問(wèn)題,聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計(jì),全球糧食有25%受到真菌毒素污染,其中對(duì)食品安全威脅最大的真菌毒素包括黃曲霉毒素(AFs)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)、玉米赤霉烯酮(ZEN)等。隨著科學(xué)家們對(duì)真菌毒素毒性的不斷探索與研究,真菌毒素給國(guó)家經(jīng)濟(jì)、人民健康帶來(lái)的危害逐漸明晰,越來(lái)越多的消費(fèi)者開(kāi)始注重食品安全,越來(lái)越多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)關(guān)注如何精準(zhǔn)檢測(cè)和消減食物中真菌毒素,很多國(guó)家和地區(qū)也出臺(tái)了食品中真菌毒素限量規(guī)定,這些均有力地推動(dòng)了各種毒素檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。從經(jīng)典的薄層色譜法到生物芯片等新型技術(shù),食品安全檢測(cè)技術(shù)有了巨大的進(jìn)步,但目前如何便捷高效準(zhǔn)確地測(cè)定食品中真菌毒素含量仍是研究的重中之重,對(duì)于食品安全具有重大意義。文章擬綜述真菌毒素的主要類型以及檢測(cè)方法,分析各方法的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)其未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行展望,以期為食品安全監(jiān)控以及未來(lái)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供依據(jù)。
1 食品中主要真菌毒素種類
1.1 黃曲霉毒素(AFs)
AFs主要是由黃曲霉和寄生曲霉等霉菌產(chǎn)生,在玉米、大豆、花生等糧油產(chǎn)品、堅(jiān)果類產(chǎn)品、乳制品中易被檢出。AFs有B1、B2、B2a、G1、G2、M1等多種類型,其中AFB1毒性最強(qiáng),若被人體食用,輕則膽管增生,重則引起肝臟病變甚至癌變,同時(shí)對(duì)食用者后代仍具有致癌、致畸作用。目前對(duì)于食品中AFs的檢測(cè)主要有薄層色譜法、高效液相色譜法以及免疫分析法等。
1.2 脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)
DON又稱嘔吐毒素(Vomitoxin),主要由禾谷鐮刀菌和粉紅鐮刀菌在低溫、潮濕的環(huán)境中產(chǎn)生,污染小麥等糧農(nóng)產(chǎn)品。DON的理化性質(zhì)穩(wěn)定,在日常烹飪和加工中難以被破壞,進(jìn)入人體后,會(huì)產(chǎn)生頭疼、發(fā)燒、嘔吐等不良反應(yīng),DON還可與其他毒素一起產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),誘發(fā)更大的生理毒性。近幾年糧食企業(yè)檢測(cè)DON時(shí)廣泛應(yīng)用基于間接酶聯(lián)免疫原理的試劑盒法,而高效液相色譜法仍是實(shí)驗(yàn)室常用的DON檢測(cè)手段。
1.3 鏈格孢霉毒素(Alternaria toxins)
鏈格孢霉毒素是一種新發(fā)現(xiàn)的真菌毒素,存在于植物、種子、農(nóng)產(chǎn)品、大氣和土壤中,其主要代謝產(chǎn)物—鏈格孢酚(AOH)、鏈格孢酚單甲醚(AME)、細(xì)交鏈孢菌酮酸(TeA)、騰毒素(TEN)等毒素具有誘變性、慢性及急性毒性和三致效應(yīng),可污染食物,使哺乳類動(dòng)物頭暈、嘔吐以及運(yùn)動(dòng)功能障礙,最終導(dǎo)致死亡。近幾年因鏈格孢霉毒素引起的健康風(fēng)險(xiǎn)已備受關(guān)注,但目前缺乏針對(duì)食品中鏈格孢霉毒素制定監(jiān)管限制或監(jiān)測(cè)指南,關(guān)于其限量規(guī)定也尚未見(jiàn)報(bào)道,多數(shù)采用LC-MS法檢測(cè)鏈格孢霉毒素。
2 傳統(tǒng)檢測(cè)方法
2.1 薄層色譜法(TLC)
TLC法于1990年被列為AOAC標(biāo)準(zhǔn)方法,是檢測(cè)真菌毒素的經(jīng)典方法,通過(guò)對(duì)待測(cè)毒素進(jìn)行提取濃縮及薄層分離,在紫外光下進(jìn)行顯色反應(yīng),依據(jù)熒光特性進(jìn)行定性分析,根據(jù)熒光斑點(diǎn)的大小進(jìn)行定量分析,該法多用于食品藥品領(lǐng)域。Rocha等采用基于QuEChERS的TLC法對(duì)巴西南部地區(qū)48個(gè)小麥面粉樣品中DON含量進(jìn)行分析,檢測(cè)限和定量限分別為30,100ng/mL,回收率為80.2%~105.4%,變異系數(shù)<10%,證明該法用于DON評(píng)價(jià)是可靠的。TLC法成本低,樣品前處理簡(jiǎn)單,但是靈敏度低,只能定量,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,目前逐漸被其他方法所取代。
2.2 氣相色譜(GC)及氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)
GC是一種常用于青霉素、鏈格孢霉毒素的檢測(cè)手段,在測(cè)定ZEN時(shí)需先進(jìn)行衍生化,其所用試劑對(duì)濕度敏感,有一定的局限性。而GC-MS的出現(xiàn)既避免了GC難以定性的劣勢(shì),又彌補(bǔ)了MS無(wú)法分析的缺點(diǎn),被應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。Mcmaster等為克服基質(zhì)干擾和信號(hào)抑制,將穩(wěn)定同位素d1-DON作為內(nèi)標(biāo)加入到傳統(tǒng)的GC-MS中,使用這種改進(jìn)的穩(wěn)定同位素稀釋法(SIDA)測(cè)定了98份高粱品種196份樣品中的DON含量。通過(guò)采用改進(jìn)的SIDA,基于d1-DON回收率的計(jì)算,發(fā)現(xiàn)用GC-MS法可以準(zhǔn)確可靠地定量高粱樣品中的DON含量。
2.3 液相色譜(LC)及液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)
LC-MS是一種集分離系統(tǒng)與檢測(cè)系統(tǒng)于一體的檢測(cè)手段,可同時(shí)定性定量分析,操作簡(jiǎn)單、特異性強(qiáng)、靈敏度高,在生化、藥物、食品保健分析和環(huán)境污染方面被廣泛應(yīng)用。LC-MS法是多種真菌毒素分析的首選技術(shù),Guo等采用超高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法(UHPLC-MS)建立了一種簡(jiǎn)單可靠且能同時(shí)測(cè)定葡萄中鏈格孢酚(AOH)、交鏈格孢酚單甲醚(AME)、細(xì)交鏈格孢菌酮酸(TeA)和騰毒素(TEN)等幾種鏈格孢霉毒素的分析方法,通過(guò)測(cè)定線性(R2>0.99)、回收率(77.8%~101.6%)、靈敏度(檢測(cè)限0.03~0.21μg/kg,定量限0.09~0.48μg/kg)和精密度(RSD≤12.9%)進(jìn)行驗(yàn)證,表明所開(kāi)發(fā)方法的準(zhǔn)確性、可重復(fù)性和敏感性是可接受的,成功揭示了葡萄中鏈格孢屬毒素的污染狀態(tài)。Yan等結(jié)合QuEChER預(yù)處理,將LC-MS法應(yīng)用于同時(shí)定量不同豬組織(心臟、肝臟、脾臟和肌肉)中的9種真菌毒素,發(fā)現(xiàn)其目標(biāo)毒素檢出限為0.5~1.0ng/g,定量限為1~2ng/g,加標(biāo)組織回收率為70%~110%,重現(xiàn)性良好,驗(yàn)證結(jié)果表明LC-MS法結(jié)合QuEChERS樣品前處理方法是有效的,準(zhǔn)確可靠,重現(xiàn)性好,可滿足大量樣品的多組分同時(shí)檢測(cè)。
3 免疫學(xué)快速檢測(cè)方法
3.1 酶聯(lián)免疫法(ELISA)
ELISA是一種將現(xiàn)代檢測(cè)手段與免疫技術(shù)相結(jié)合的微量檢測(cè)技術(shù),其彌補(bǔ)了以往儀器法和化學(xué)法的一些缺陷,在食品、藥品等領(lǐng)域有較高應(yīng)用價(jià)值。Wang等采用單克隆抗體13D8建立了間接競(jìng)爭(zhēng)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(icELISA),可同時(shí)檢測(cè)AOH和AME,其檢出限分別為0.7,1.0ng/mL,添加小麥樣品的平均回收率為84.5%~107.6%,變異系數(shù)<10%,其檢測(cè)結(jié)果與LC-MS法一致,表明該方法適用于小麥中AOH和AME的同時(shí)檢測(cè),但icELISA法有時(shí)會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果,且不能用于多種毒素的同時(shí)檢測(cè)。
3.2 膠體金免疫層析法(GICA)
GICA法是一種以膠體金為示蹤劑,用于抗原抗體的檢測(cè)技術(shù),其操作簡(jiǎn)便、成本低,適用于基層檢測(cè)。Hu等基于GICA快速篩選了藥材根和根莖中毒性最強(qiáng)的AFB1,樣品中的遷移分析物(AFB1)和固定在測(cè)試條上的抗原之間發(fā)生競(jìng)爭(zhēng),爭(zhēng)奪膠體金標(biāo)記的抗體結(jié)合的結(jié)合位點(diǎn),此法達(dá)到了≤0.1ng/mL的高靈敏度,且與LC-MS法測(cè)定結(jié)果一致。盡管中藥基質(zhì)復(fù)雜,但該方法具有較高的靈敏度和選擇性,且樣品處理簡(jiǎn)單,被證明是一種快速、經(jīng)濟(jì)、可靠的現(xiàn)場(chǎng)篩查富含淀粉和多糖的中草藥中真菌毒素的技術(shù)。付寧等用GICA法測(cè)定了100批次中藥材中的AFB1含量,假陽(yáng)性率為20.8%,假陰性率為0,符合率為83.3%。為了降低篩查的假陽(yáng)性率,可以采取增強(qiáng)檢測(cè)信號(hào)的手段,提高準(zhǔn)確率和精確度,或者將此法與生物傳感器技術(shù)聯(lián)用以達(dá)到更為理想的效果。
3.3 時(shí)間分辨熒光免疫分析技術(shù)(TR-FIA)
TRFIA是一種集抗原抗體的特異性和示蹤劑靈敏性于一體的超微量技術(shù),Hu等建立了以Eu3+標(biāo)記的免疫球蛋白為示蹤劑定量檢測(cè)飼料中AFB1含量的TRFIA法,與ELISA法相比,該方法的變異系數(shù)為1.25%~3.73%,平均回收率為93.71%~97.80%,具有較高靈敏度和精密度,通過(guò)與HPLC比較,證實(shí)了該方法的可靠性,此外可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)樣品,大大降低了工作人員的檢測(cè)強(qiáng)度,減小了人為誤差,提高了工作效率和準(zhǔn)確性,因而在安全檢測(cè)方面具有重要價(jià)值。
4 其他快速檢測(cè)方法
4.1 表面等離子體共振技術(shù)(SPR)
SPR技術(shù)可實(shí)時(shí)分析天然狀態(tài)下生物分子間相互作用,無(wú)需破壞生物分子,主要被應(yīng)用于醫(yī)療、藥物、食品檢測(cè)等方面。Wei等建立了基于自組裝單層膜的SPR法,測(cè)得AFB1、赭曲霉毒素A(OTA)、DON的最低檢出限分別為0.59,1.27,3.26ng/mL,所有真菌毒素的交叉反應(yīng)性較低。此外,將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與LC-MS分析結(jié)果進(jìn)行比較,兩者吻合度較好,結(jié)果可靠,表明所建立的同時(shí)檢測(cè)多種真菌毒素的SPR方法靈敏度高、線性好、特異性強(qiáng),能夠滿足谷物類食品的檢測(cè)要求,可實(shí)時(shí)分析以及免標(biāo)記,為真菌毒素檢測(cè)工作帶來(lái)了極大便捷。
4.2 表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)(SERS)
SERS是一種有極強(qiáng)拉曼散射增強(qiáng)效應(yīng)的分子振動(dòng)光譜技術(shù),Rostami等建立了基于多孔SERS檢測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)OTA無(wú)標(biāo)記檢測(cè)的SERS法,可將支持液膜提取法與SERS法結(jié)合定量葡萄酒樣品中的OTA,其在白葡萄酒中檢測(cè)限為115ng/mL,與LC-MS法定量相當(dāng)。但是紅葡萄酒中基質(zhì)效應(yīng)會(huì)干擾檢測(cè),而支持液膜提取與SERS法結(jié)合為OTA檢測(cè)提供了一種有效減少時(shí)間和成本的方法,這是優(yōu)于其他提取和直接檢測(cè)方法的明顯優(yōu)勢(shì)。Li等展示了一種基于微陣列SERS的小分子免疫傳感器的復(fù)用能力,可實(shí)現(xiàn)AFB1、ZEN、OTA 3種毒素的同時(shí)分析,其檢測(cè)范圍分別為0.061~0.066,0.530~0.570,0.260~0.290μg/kg,回收率為83.8%~108.1%,變異系數(shù)<15%。通過(guò)與常規(guī)儀器分析進(jìn)行比較,二者所得結(jié)論一致,說(shuō)明該方法準(zhǔn)確可靠,具有較高靈敏度、高重現(xiàn)性、高穩(wěn)定性、寬檢測(cè)范圍,但目前僅限于實(shí)驗(yàn)室使用,無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè),其在痕量檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
4.3 生物芯片技術(shù)(BcT)
BcT是一種快速微型分析技術(shù),將生物大分子固化至載體表面,使二者緊密結(jié)合,根據(jù)分子間反應(yīng),采用儀器快速分析信號(hào)完成檢測(cè),在營(yíng)養(yǎng)學(xué)、微生物學(xué)、毒理學(xué)與轉(zhuǎn)基因食品領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。王云霞等采用該技術(shù)同時(shí)測(cè)定了OTA、DON、AFB1和ZEN在奶牛飼料中的殘留量,并與HPLC方法進(jìn)行結(jié)果比對(duì),在1倍檢出限加標(biāo)回收試驗(yàn)和2倍檢出限加標(biāo)回收試驗(yàn)中,4種毒素回收率均為80%~120%,其準(zhǔn)確性良好,變異系數(shù)均≤15%,可滿足定量測(cè)定要求,并且前處理簡(jiǎn)便,檢測(cè)過(guò)程耗時(shí)短,適合大批量樣品的現(xiàn)場(chǎng)篩查工作。但是從生物芯片的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看,其還存在一些限制因素,如缺少規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)靈敏度雖有提升但受到諸多條件影響、檢測(cè)系統(tǒng)昂貴以及需大量準(zhǔn)確的DNA片段信息等,這些問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究。
5 結(jié)束語(yǔ)
中國(guó)是人口大國(guó),民以食為天,糧食污染問(wèn)題不容忽視,如何實(shí)現(xiàn)食品行業(yè)中真菌毒素準(zhǔn)確、靈敏、便捷高效檢測(cè)仍是未來(lái)食品安全檢測(cè)中的重點(diǎn)內(nèi)容與發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的薄層色譜法靈敏度低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力,無(wú)法滿足快速檢測(cè)的需要。氣相色譜法、氣相—質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜法和液相—質(zhì)譜聯(lián)用法具有檢測(cè)限低、重現(xiàn)性好、回收率高等優(yōu)勢(shì),但由于其操作繁瑣、檢測(cè)周期長(zhǎng),故不適合應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)?;诿庖邔W(xué)原理的酶聯(lián)免疫吸附法、膠體金免疫層析技術(shù)和時(shí)間分辨熒光免疫分析技術(shù)具有快速、靈敏、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),但也存在抗原抗體制備困難、有底物干擾、假陽(yáng)性多等缺點(diǎn)。一些新興的檢測(cè)方法如表面等離子體共振技術(shù)、表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)和生物芯片技術(shù)等在毒素的快速檢測(cè)方面也得到了一定發(fā)展,但由于缺少規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn),將其推廣使用仍需進(jìn)一步的研究。
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