为使老百姓放心的喝到真正的健康奶、优质奶,提高乳品安全检测技术水平十分重要。目前,我国乳品领域检测技术主要分为仪器分析法和免疫分析法。其中,特异性强、灵敏度高、简便快捷、经济安全的免疫学方法在检测乳品中的风险因子中占有重要地位。本文根据不同检测技术的特点及优劣势对其在乳品安全领域的应用进行论述。
仪器分析技术概述
仪器分析法是我国检测方法中的国家标准方法之一。目前,仪器检测方法主要包括液相色谱法(LC)和液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS),LC可与多种检测器结合使用,LC-MS/MS是兼分离、定性和定量的一种联用技术,适用于复杂基质中的确证分析。仪器分析法结果准确可靠、重复性好、可用于多种危险因子同步检测,但仪器购买和维护费用昂贵,对操作人员要求较高,不适宜现场大量样本的快速检测[2]。
样品前处理是仪器法检测技术的关键步骤,样品前处理在整个仪器法检测过程中耗时长,是该方法的主要误差来源。在以往使用过程中,主要的净化方法包括固相萃取、超临界萃取、液-液分配等。传统的净化方法会存在本底干扰,耗时操作复杂,容易被污染等问题。因此,样品前处理方法在检测过程中起到十分重要的作用。近年来,免疫亲和柱、多功能净化柱和固相萃取柱在检测前处理方面应用较为广泛。其中,免疫亲和柱主要利用抗原抗体特异性结合的原理,目标物吸附在亲和柱上,非目标物顺柱流出,最后通过洗脱得到纯化后的目标物。另外,可通过合适的保存方法使亲和柱重复使用[3]。由于免疫亲和柱抗原抗体特异性结合的原理,免疫亲和柱较固相萃取柱而言提取物纯度更高,纯化效果是普通方法的1000~10000倍。
目前免疫亲和柱净化能大大提高检测效率,随着检测仪器的稳定性、灵敏度和特异性的不断提高,仪器方法抗干扰能力的不断增强,有些不需要净化的前处理方法也逐渐出现。
免疫分析技术概述
免疫学快速检测方法包括胶体金免疫层析法、荧光免疫分析法和酶联免疫吸附法等,应用最广泛的是胶体金免疫层析法和酶联免疫吸附法(ELISA)两大类[2],前者适用于现场快速筛查,简单快捷;后者适用于实验室大批量检测,实现高通量筛查。
胶体金免疫层析法
胶体金免疫层析法利用了抗原抗体特异性结合原理,在硝酸纤维素膜(反应载体)上固定了检测蛋白(抗体或抗原)与包含有干燥金标的金标垫(玻璃纤维)连接。待检物质中的抗原或者抗体可与金颗粒发生特异性结合。将待检液体点样在样品垫时,通过毛细血管力在金标垫扩散,金标物质可与待测样品中的分析物质结合,分析物-金标复合物在膜上扩散,移向检测蛋白,通过观察显色线(T线)和控制线(C线)判断检测结果和质量情况[4]。胶体金免疫层析法操作简单快速、方便操作、经济安全。目前,在乳品安全检测方面,利用该方法进行定性检测是实现现场快速检测最常见的方法,已被广泛应用于乳品安全监测。乳品中常见的真菌毒素如黄曲霉毒素、农兽药残留、违法添加等都是该方法的主要应用对象。近年来,胶体金免疫层析法正逐渐从定性筛查向精准定量发展和过渡[5]。目前,在各个领域已有很多企业使用该方法进行定量检测,更加清晰明确地了解风险程度,便于进行评估和制定风险监测计划。
荧光免疫层析法
荧光免疫层析法依据荧光强度的变化对待检样品中微量或痕量物质进行定量检测,丰富了目前快速检测市场对样本检测准确定量的要求。
某些物质能够在紫外光的激发下辐射出不同颜色、不同强度的可见光,这种光线会随着激发光的消失,在其不到1秒后消失,辐射的光叫做荧光,荧光通过电子从高能态跃迁至基态,能量以光的形式被释放出来。将这些物质作为荧光标记物应用到荧光免疫吸附法中[6]。按照检测原理和形式差异,利用亲和素-生物素与功能性基团,使荧光标记物偶联抗原、抗体等分子,形成具有示踪并可以显示免疫进程的荧光探针。目前常用的荧光免疫层析法有荧光微球免疫层析、量子点免疫层析、上转换发光免疫层析、时间分辨荧光免疫层析[7]。
荧光免疫层析法具有灵敏度高、稳定性好、受自然荧光本底干扰低、快速定量等优点,是目前食品质量安全快速检测分析研究的热点。但在实际应用中,受到环境因素、人为操作因素等影响,该方法的准确性受到了一定的限制,解决荧光免疫层析法在实际应用中检测的准确性问题是该技术在食品安全检测行业发展的关键点。
其中,荧光微球免疫层析法有效改良了较早发展起来的荧光素标记法,大大提高了免疫层析试纸条检测的灵敏度;量子点免疫层析法与传统染料方法相比,发射的荧光很稳定,不仅量子产率高,还可抗荧光漂白,该方法的检测灵敏度优于胶体金试纸条,具有可定量、多标记及高通量检测等特点,具有潜力;上转换发光免疫层析法原料与荧光染料和量子点纳米颗粒相比,颗粒毒性低,灵敏度高,受外界干扰小,光源的信号稳定性能优秀,基本不受样品中荧光基质干预,是理想的荧光标记物之一,但目前该技术主要应用于生物大分子检测方面,在试纸条方面较少,由于其技术制约和成本问题,限制了其在食品检测行业的发展;时间分辨荧光免疫层析法,稳定性更好,灵敏度较胶体金法高2-3个数量级[7],是今后定量、多标记免疫分析的发展方向,在食品检测行业具有广阔的发展前景。
酶联免疫吸附法(ELISA)
利用抗原抗体的高度特异性以及免疫酶的高效催化效果相结合而实现的一种免疫分析法。它通过抗原(或抗体)的固相化及其酶标记。在固相载体表面的抗原(或抗体)表现出免疫活性。在固相载体上,酶标抗原和抗体的被结合量和受检标本当中的抗体抗原量会形成一定的比例,而在加入酶底物之后完成显色,通过对有色产物进行定性定量的方式来确定其中的待测物含量。酶联免疫吸附技术有直接检测法、间接检测法、直接竞争法、间接竞争法、双抗体夹心法、斑点免疫吸附法、组织印迹法等不同检测方法。
在乳品安全检测方面,ELISA得到了广泛运用,该方法在高通量检测的同时,可提高检测的准确性和稳定性[9]。
相比胶体金免疫层析法,ELISA具有抗干扰能力强、精准度高、高通量等优势,主要应用在实验室检测。在实际应用中,企业通常采用胶体金免疫层析法进行现场筛查检测,当出现阳性检测结果后,实验室再以ELISA法进行复测。研究显示,ELISA的检测结果与高效液相色谱法相差较小[10]。因此,ELISA检测试剂盒使用十分广泛。
目前,ELISA技术研究却仍处于发展阶段,在实际应用中依然存在反应时间较长,难以同时分析多种成分、操作相对试纸条较复杂等问题。未来,可通过与色谱技术、质谱技术等先进技术的结合,使其成为更有效的食品检验技术手段。
免疫层析法未来发展
免疫层析检测法具有简单快速、灵敏度高、特异性强、不需要仪器设备辅助等特点,在检测时间、仪器设备、人员要求、费用、安全性等诸多方面较仪器法具有更突出的优势,已广泛应用于食品安全检测领域,是现场快速检测的重要方法。随着免疫层析检测法的不断发展,该检测方法也从定性、半定量向定量检测的方向不断进步,尤其在定量检测方面取得了巨大的进展。未来免疫层析法的发展方向依然是定量、灵敏、多元化、高通量检测[8]。
在发展过程中,新技术不断涌现出来,新型标记探针的开发、双信号(比色和荧光)的输出的检测模式的建立, 都可提高检测准确度;同时,通过信号增强,以提高检测灵敏度, 也是未来检测发展的方向。随着量子点和纳米酶等新型高灵敏纳米标记物逐渐被开发优化,结合生物化学、材料科学、光电技术和微流控技术,为快速检测提供了更多的未来发展方向与多样性。
展望
乳品安全已成为现代社会关注的一项重点问题,质量检测和监督已深入人心。先进快速的检测技术对乳品安全的发展尤为重要。综上所述,目前国家标准中要求仪器法,可进行精确定量分析,灵敏度高,作为一种实验室检测技术有较大优势,但仪器分析法通常需要较为复杂的前处理方式,耗时、耗力,需要专业技术人员,检测成本高,不利于在基层和生产企业中推广应用。因此,急需开发价格低廉、简便快捷的快速检测方法,以满足不同环节对乳品安全的检测需求。由于乳品种类丰富,体系复杂,检测项目众多,如何提高检测样本的丰富性,降低组分干扰,增加检测通量,提高准确度,并将其应用要实际生产中,是未来乳品安全检测发展的重要方向。■
【参考文献】
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[7]汤轶伟,张宏,崔芷萌,焦雪晴,刘欢,钟克利,刘秀英,高子媛,徐志祥,丁浩宸,励建荣.荧光标记免疫层析技术在食品安全检测中的应用研究进展[J].食品工业科技,2018,39(02):314-319.
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实验与分析
展源
何发
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