北方偉業(yè)計(jì)量集團(tuán)有限公司
畜牧業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的廣泛濫用,導(dǎo)致抗生素在動(dòng)物源性食品中殘留超標(biāo),危害食品安全及人民身體健康?;跈z測(cè)成本高、速度慢、效率低等問(wèn)題的考慮,傳統(tǒng)的理化方法已經(jīng)難以滿足日益嚴(yán)峻的食品質(zhì)量檢測(cè)的需要,人們需要靈敏度更高、特異性更強(qiáng)、更簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)方法,現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用使這種要求成為可能。本文對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)在動(dòng)物源性食品抗生素殘留檢測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,闡述了各種現(xiàn)代生物技術(shù)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀并進(jìn)行了展望,以期為相關(guān)機(jī)構(gòu)及研究者提供參考。
抗生素類藥物在畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中是一類重要的藥物,除用于預(yù)防或治療疾病外,還可以作為非治療用途的抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑添加入動(dòng)物飼料中。而在抗生素的使用過(guò)程中,存在著盲目隨意用藥、人藥獸用、使用禁用抗生素等問(wèn)題。
由于抗生素在畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)有如此廣泛的用途且存在如此多的問(wèn)題,在養(yǎng)殖過(guò)程中向飼料中添加過(guò)量的抗生素從而導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的動(dòng)物源性食品中抗生素殘留量超標(biāo),進(jìn)而通過(guò)食物鏈富集效應(yīng)在攝入此類食品的人群體內(nèi)堆積,導(dǎo)致相應(yīng)人群健康受損。長(zhǎng)期食用抗生素殘留超標(biāo)的食品將導(dǎo)致人體產(chǎn)生耐藥性、人畜共患病風(fēng)險(xiǎn)增加、腸胃功能受損、組織器官病變、超敏反應(yīng)等健康問(wèn)題。嚴(yán)格控制動(dòng)物源性食品中抗生素殘留量,在食品安全、人民健康保障方面意義深遠(yuǎn)。
目前動(dòng)物源性食品抗生素殘留檢測(cè)常用的檢測(cè)方法有高效液相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法、分子印跡固相萃取-高效液相色譜法、表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)、近紅外光譜技術(shù)等,這些方法大多具有前處理過(guò)程程序復(fù)雜、分析過(guò)程步驟繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、環(huán)境不友好等不足,這與食品質(zhì)量監(jiān)管所亟待要求的現(xiàn)場(chǎng)、快速、實(shí)時(shí)、低廉、環(huán)保分析不相一致。
現(xiàn)代生物技術(shù)是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一,雖然只有40多年的發(fā)展歷史,但憑借著巨大的發(fā)展?jié)摿?,自誕生以來(lái),它一直受到人們的廣泛關(guān)注。20世紀(jì)末,隨著一些關(guān)鍵技術(shù)取得巨大突破,生命科學(xué)領(lǐng)域的研究得到了飛速發(fā)展。與此同時(shí),以微生物工程、酶工程、細(xì)胞工程、基因工程、生化工程、蛋白質(zhì)工程、代謝工程等為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅速崛起,并且開(kāi)始全面影響和改變著人們的生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活方式。
將現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用到分析檢測(cè)領(lǐng)域的現(xiàn)代生物技術(shù)檢測(cè)方法,不僅具有特異的生物識(shí)別功能,極高的選擇性,而且它可與現(xiàn)代的物理化學(xué)方法相結(jié)合,產(chǎn)生一些簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)精確、靈敏、專一和快速、低廉、環(huán)保的檢測(cè)方法,因此在動(dòng)物源性食品抗生素殘留檢測(cè)中占有越來(lái)越重要的地位。
本文就現(xiàn)代生物技術(shù)在動(dòng)物源性食品抗生素殘留檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述,闡述動(dòng)物源性食品抗生素殘留檢測(cè)中的現(xiàn)代生物技術(shù)的研究現(xiàn)狀、種類及特點(diǎn),以期能為政府部門制定標(biāo)準(zhǔn)及研究者發(fā)展新型檢測(cè)技術(shù)提供技術(shù)參考。
1免疫學(xué)方法
免疫學(xué)方法,是利用抗體與抗原的特異性結(jié)合特性來(lái)實(shí)現(xiàn)食品中污染物檢測(cè)的方法。由于抗原抗體反應(yīng)的特異性所以該方法具有專一性(即抗雜質(zhì)干擾的能力強(qiáng))、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。
1.1酶聯(lián)免疫吸附法
酶聯(lián)免疫吸附法(Enzyme-linkedImmunosorbentAssay,ELISA)是以免疫學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ),將抗原、抗體的特異性反應(yīng)與酶對(duì)底物的高效催化作用相結(jié)合起來(lái)的一種敏感性很高的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。ELSA技術(shù)的本質(zhì)是抗原或抗體的固相化及抗原或抗體的酶標(biāo)記。
結(jié)合在固相表面的抗原或抗體仍然可以保持其免疫活性,酶標(biāo)記的抗原或抗體既能保留其免疫學(xué)活性,又保留酶的活性。在實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí),受檢標(biāo)本(測(cè)定其中的抗體或抗原)與固相載體表面的抗原或抗體起反應(yīng)。用洗滌的方法可以使固相載體上形成的抗原-抗體復(fù)合物與液體中的其他物質(zhì)分開(kāi)。再加入被酶標(biāo)記的抗原或抗體,也通過(guò)反應(yīng)而結(jié)合在固相載體上。此時(shí)固相上的酶含量與標(biāo)本中受檢物質(zhì)的含量呈一定的比例。
加入酶反應(yīng)的底物后,底物被酶催化成為有色產(chǎn)物,產(chǎn)物的量與標(biāo)本中受檢物質(zhì)的量呈一定相關(guān)性,故可根據(jù)呈色的深淺度進(jìn)行定性或定量分析。其優(yōu)點(diǎn)是酶的催化效率很高,間接地放大了免疫反應(yīng)的結(jié)果,使測(cè)定方法達(dá)到很高的敏感度。ELISA技術(shù)是繼免疫熒光和免疫組織化學(xué)技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的一種免疫酶技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)自20世紀(jì)70年代初問(wèn)世以來(lái),發(fā)展十分迅速,目前已被廣泛用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)的許多領(lǐng)域。
JavierAdrian等開(kāi)發(fā)了對(duì)牛奶樣品中強(qiáng)力霉素(DC)進(jìn)行特異性分析的免疫測(cè)定方法。此方法合理設(shè)計(jì)了特征明確的免疫半抗原(13-[(2-羧乙基)硫醇]-5-羥基-6-α-脫氧四環(huán)素,TC1)。該免疫半抗原的化學(xué)結(jié)構(gòu)能夠最大程度地識(shí)別四環(huán)素特征部分,四環(huán)素特征部分定義為TCs的下邊緣加上由位于C-5位置的羥基(B環(huán))和A環(huán)中的二甲基氨基組成的上邊緣區(qū)域。針對(duì)TC1的多克隆抗體與crab蹄鐵(HCH)偶聯(lián),用于開(kāi)發(fā)同源間接競(jìng)酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)。該ELISA法可以檢測(cè)低至0.1μg/L的緩沖液中的DC。ELISA已被證明可以耐受多種離子強(qiáng)度和pH。該測(cè)定法對(duì)DC的選擇性很高,甲環(huán)素的干擾較小(32%的交叉反應(yīng)幾率)。對(duì)全脂牛奶樣品進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明,采用簡(jiǎn)單的處理方法即可直接分析樣品,檢測(cè)值低于5μg/L。
ChenYanni等研制了針對(duì)四環(huán)素(TCs)的敏感類特異性單克隆抗體,并用于開(kāi)發(fā)測(cè)定牛奶和蜂蜜樣品中的四環(huán)素(TC),土霉素(OTC)和金霉素(CTC)殘留的酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)。該法四環(huán)素(TC)檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍為0.26~2.00μg/L,半數(shù)抑制濃度(IC50)為0.72μg/L。土霉素(OTC)和金霉素(CTC)的半數(shù)抑制濃度(IC50)值分別為3.2μg/L和6.4μg/L。牛奶樣品中TC、OTC和CTC的回收率分別為82%~102%、91%~105%和90%~101%,蜂蜜樣品中的回收率分別為88%~101%、89%~101%和89%~95%。在免疫色譜分析中,牛奶中TC、OTC和CTC的截?cái)嘀捣謩e為15、15和50μg/L,蜂蜜中分別為40、40和40μg/L。結(jié)果表明,酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)可用于牛奶和蜂蜜樣品中TC、OTC和CTC的快速靈敏檢測(cè)。
1.2均相酶聯(lián)免疫分析法
均相酶聯(lián)免疫分析法(AmplifiedLuminescentProximityHomogeneous-linkedImmunosorbentAssay,AlphaLISA)整個(gè)過(guò)程中不需要洗滌,操作非常簡(jiǎn)單,靈敏度高,可完全取代傳統(tǒng)的ELISA技術(shù)。AlphaLISA動(dòng)態(tài)范圍寬(3~4個(gè)數(shù)量級(jí)),親和范圍大(高低親和力的抗體均可應(yīng)用),抗干擾能力強(qiáng),易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。該技術(shù)尤其適合于進(jìn)行稀有的生物標(biāo)記物和生物治療物的檢測(cè),以及通量很大樣品的檢測(cè)。很多高通量檢測(cè)公司,如諾和諾德、GSK、諾華、Amgen、Sorono等都采用了AlphaLISA進(jìn)行檢測(cè),以取代繁瑣的ELISA技術(shù)。
ZhangYi等使用開(kāi)發(fā)了一種用于檢測(cè)氯霉素(CAP)的均相酶聯(lián)免疫分析技術(shù)。該技術(shù)基于兩種不同的磁珠,即光敏供體磁珠和包含化學(xué)發(fā)光劑的磁珠(也稱為受體磁珠)。使用人工抗原包被的受體珠,多克隆抗體,生物素化的山羊抗兔IgG和鏈霉親和素包被的供體珠建立了競(jìng)爭(zhēng)性AlphaLISA方法。結(jié)果:檢測(cè)的靈敏度為0.0086ng/mL,工作范圍為0.0096至25ng/mL。批內(nèi)和批間變異系數(shù)均低于10%。加標(biāo)濃度為0.0510ng/mL的牛奶,蜂蜜和雞蛋的平均回收率分別為103.2%、108.4%和91.6%。從樣品獲得的數(shù)據(jù)與ELISA法測(cè)定結(jié)果對(duì)比顯示出良好的相關(guān)性。該法靈敏,特異且快速,適用于篩查大量樣品。
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