CN102206485A - 荧光素标记物及基于荧光偏振的有机磷农药均相多残留免疫检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种荧光素标记物及基于荧光偏振的有机磷农药均相多残留免疫检测方法。本发明通过将待测样品、荧光示踪物和有机磷农药多特异性抗体混合，荧光示踪物和有机磷农药多特异性抗体结合后产生可检测的荧光偏振值，测量混合物的荧光偏振值，通过一系列已知浓度的有机磷农药标准物建立的标准曲线，利用标准曲线计算待测样品中有机磷农药的浓度。本发明方法样品前处理简单，反应过程中无需洗涤分离，检测时间低于3～5min，操作方便；可以同时测定20种有机磷农药，灵敏度在0.003～1.0mg/kg之间；采用96微孔板可以同时测定42个样品（每个样品2次平行），是一种快速、简便、高灵敏度的有机磷农药高通量检测方法。
Description
技术领域
本发明属于食品安全检测技术领域，涉及一种荧光素标记物及基于荧光偏振的有机磷农药均相多残留免疫检测方法。
背景技术
有机磷农药（organophosphorus pesticides）是一类广谱杀虫剂，在有机氯农药的使用被禁止后，有机磷农药成为我国使用量最大的农药，约占农药杀虫剂总量的70%。由于有机磷农药对人类及动物具有潜在的毒性，其大量的使用已经造成我国蔬菜、食品及环境水等的残留严重超标，不仅对人体产生直接毒害，而且对生态环境造成污染，由饮食品中农药残留量过高而引发的食物中毒事故频繁发生。因此，加强对有机磷农药的监测十分必要。
目前针对有机磷农药的检测主要采用仪器检测的方法和基于胆碱酯酶抑制的酶法。仪器方法如气相色谱（GC）、气-质联用（GC-MS或GC-MS/MS）、高效液相色谱（HPLC）、液-质联用（HPLC-MS或HPLC-MS/MS）等虽然检测灵敏度高，准确度好，但是这些仪器方法价格昂贵，且方法操作复杂，需受过专门训练的人员才能操作，而且存在着适用范围窄、设备昂贵、成本高等问题。基于酶抑制法的产品如酶法速测卡、酶法速测试剂等广泛应用于我国蔬菜水果中有机磷农药的快速检测，不过由于该种方法存在灵敏度较差（0.1～10mg/kg）以及准确度不高（一般低于80%）等不足，已经不能满足目前我国高标准的检测要求。
免疫检测方法以其灵敏、特异、快速、简便的优点在药物残留检测领域已被广泛应用，比起理化检验方法有很多优势。目前，非均相的酶联免疫吸附测定法（ELISA）以其高效、低成本和高灵敏的优势应用的最广，目前已经有许多关于有机磷农药ELISA方法的研究报道，国外也已经有关于有机磷农药商业化的ELISA试剂盒。但是该方法每一步的反应都需要分离反应结合物和未反应的游离试剂，并且需要多步的反应、洗涤，比较非常繁琐。因此，有必要发展一种快速、简便的高通量均相检测方法。
均相的荧光偏振免疫方法，只需一步反应，将待测样品、示踪物和特异性的抗体混合，无需分离洗涤操作，几分钟就可以实现定量检测的目的，非常适合高通量，自动化的免疫检测。虽然目前已有关于有机磷农药的荧光偏振免疫检测方法的零星报道（Kolosova等，J. Agric. Food Chem. 2003, 51, 1107-1114；Tang等，J. Immunoassay Immunochem. 2008, 29,356-369.），但这些方法都是针对单一有机磷农药对象的荧光偏振方法，且灵敏度比较差。目前针对一次可以同时检测多种有机磷农药对象的多残留荧光偏振免疫检测方法，国内外尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有有机磷农药残留严重、多种对象同时残留以及非均相免疫检测技术中操作复杂、耗时等不足，提供一种荧光标记物，其可应用于基于荧光偏振的有机磷农药均相多残留免疫检测方面。
本发明另一目的在于提供所述荧光标记物的制备方法。
本发明还有一目的在于提供基于荧光偏振的有机磷农药均相多残留免疫检测方法。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
提供一种应用于有机磷农药均相多残留免疫检测的荧光素标记物，具有式（Ⅰ）、（Ⅱ）或（Ⅲ）所示结构：
（Ⅰ）
（Ⅱ）
（Ⅲ）
所述荧光标记物的制备方法是采用异硫氰酸荧光素与有机磷农药半抗原偶联得到。具体包括以下步骤：
（1）制备乙二胺衍生化的异硫氰酸荧光素；
（2）活化有机磷农药半抗原：将有机磷农药半抗原、N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)和N-羟基琥珀亚酰胺（NHS）溶于N,N’二甲基甲酰胺（DMF）中，室温搅拌反应过夜，离心去除沉淀得活化的半抗原上清液；
（3）在步骤（2）的离心上清中加入乙二胺衍生化的异硫氰酸荧光素，反应产物用制备型薄层层析板分离纯化即得荧光标记物。
所述有机磷农药半抗原可参见本申请人在申请号为200910036525.X（公开号为CN101475587）说明书中描述的内容。
本发明中所述的有机磷农药多特异性抗体包括有机磷农药的多克隆抗体、单克隆抗体或基因工程抗体，可参见本申请人在申请号为200910036527.9（公开号为CN101463086）说明书中描述的内容。
基于上述荧光标记物，本发明同时提供一种基于荧光偏振的有机磷农药均相多残留免疫检测方法，包括以下步骤：
（1）将待测样品与上述荧光标记物和有机磷农药多特异性抗体混合；
（2）测量所述混合物的荧光偏振值；
（3）根据有机磷农药标准品所建立的标准曲线计算待测样品中有机磷农药的浓度。
将待测样品、荧光标记物和有机磷农药多特异性抗体混合，经过短暂时间的反应，测量混合物的荧光偏振值。混合物的荧光偏振值随着待测样品中有机磷农药浓度的变化而变化。根据已知浓度的有机磷农药标准样品所建立的标准曲线计算待测样品中有机磷农药的浓度。
上述荧光标记物中更为优选的是结构式为（Ⅱ）的偶联物。
本发明方法应用于环境水、蔬菜和水果等待测样品的测定，效果很好。
本发明的有益效果是：
现有的有机磷农药非均相免疫检测技术操作繁琐，均相免疫检测技术只能检测一个对象有机磷农药，不能满足高通量快速检测的要求。针对这一技术不足，本发明设计适宜的荧光标记物，在此基础上建立的基于荧光偏振免疫的有机磷农药均相多残留免疫检测法，样品前处理简单，一步反应，反应过程中无需洗涤分离，检测时间只需10 min左右，操作方便，可使用微孔板进行大量样品检测，可以同时测定20种有机磷农药，灵敏度在0.003～1.0mg/kg之间；尤其是采用96微孔板，可以同时测定90个样品以上，是一种快速、简便、灵敏度的有机磷农药高通量检测方法。
附图说明
图1以3种荧光标记物（H1-EDF-FTIC, H2-EDF-FTIC和H3-EDF-FTIC）分别建立的对硫磷的荧光偏振方法标准曲线；
图2以H2-EDF-FTIC建立的对硫磷的标准曲线；
图3以H2-EDF-FTIC建立的蝇毒磷的标准曲线；
图4以H2-EDF-FTIC建立的辛硫磷的标准曲线；
图5式（Ⅰ）化合物（H1-EDF-FTIC）的一级质谱图；
图6式（Ⅰ）化合物（H1-EDF-FTIC）的二级质谱图；
图7式（Ⅱ）化合物（H2-EDF-FTIC）的一级质谱图；
图8式（Ⅱ）化合物（H2-EDF-FTIC）的二级质谱图；
图9式（Ⅲ）化合物（H3-EDF-FTIC）的一级质谱图；
图10式（Ⅲ）化合物（H3-EDF-FTIC）的二级质谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1 荧光标记物的制备方法
所述荧光标记物的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：制备乙二胺衍生化的异硫氰酸荧光素(EDF-FITC)
参照文献（Nistor et al. Anal. Chim. Acta, 2001, 426, 185–195）进行条件优化合成得到EDF-FTIC。具体是将20mg（0.3mmol）乙二胺和11.7mg（0.03 mmol）异硫氰酸荧光素 (fluorescein isothiocyanate, FITC)，分别溶于5mL和1mL甲醇（含三乙胺1% v/v）溶液中。将FITC溶液逐滴加到乙二胺溶液中，室温避光搅拌反应1小时。旋转蒸发浓缩反应液后，得到粉末状的乙二胺衍生化的异硫氰酸荧光素(EDF-FITC)。
步骤（2）：有机磷农药半抗原活化
将10 mg（40 mmol）有机磷农药半抗原 (本实施例使用的半抗原结构分别如式（Ⅳ）、（Ⅴ）、（Ⅵ）所示)，16 mg（80 mmol）N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)和10 mg（80 mmol）N-羟基琥珀亚酰胺（NHS）溶于0.5 mL N,N’二甲基甲酰胺（DMF）中，室温搅拌反应过夜，离心去除沉淀。
（Ⅳ）半抗原1 （Ⅴ）半抗原2 （Ⅵ） 半抗原3
步骤（3）：荧光标记
上述步骤（2）的离心上清中加入4.5 mg （10 mmol）乙二胺衍生化的异硫氰酸荧光素（EDF-FITC），室温下搅拌反应3 h，产物用制备型薄层层析板分离纯化，展开剂比例为氯仿:甲醇 = 4:1。半抗原1相对应的荧光示踪物（Rf=0.7，命名为H1-EDF-FITC），半抗原2相对应的荧光示踪物（Rf=0.7，命名为H2-EDF-FITC），半抗原3相对应的荧光示踪物（Rf=0.8，命名为H3-EDF-FITC）。甲醇溶解，避光–20℃保存。本申请人将所述产物委托中山大学分析测试中心采用LC-MS/MS方法对产物进行鉴定，结果如下：H1-EDF-FTIC：ESI-MS (negative) m/z 720.0 [M-H]–;H2-EDF-FITC：ESI-MS (negative) m/z 685.1 [M-H]–；H3-EDF-FITC：ESI-MS (negative) m/z 713.0 [M-H]–。产物的一级质谱和二级质谱都能很好归属，谱图分别见说明书附图5～10，说明产物合成获得成功。
实施例2 样品前处理
检测前，样品需要简单处理，前处理方法分别采用如下方法：
（1）环境水样品：如有杂质用0.45 μm孔径的微孔滤膜过滤除去颗粒杂质。如无杂质可直接用于检测。
（2）水果和蔬菜样品：分别取15mL离心管，每管加入2 g切碎的水果或蔬菜样品，加入5 mL无水甲醇，振荡提取10 min，室温5000 rpm/min离心10 min，吸取上层澄清液，用硼酸缓冲液稀释后用于检测。
实施例3 标准曲线的绘制
使用硼酸缓冲液（50 mmol/L, pH 8.5）作为所有样品的稀释液。将90μL 15 nmol/L的荧光标记物，20μL系列浓度的有机磷农药标准品和90 μL 200倍稀释的有机磷农药多特异性抗体加入96孔式荧光微孔板中，10 mins后通过荧光偏振免疫分析仪测定荧光偏振值（mP）。以mP值为纵坐标，有机磷农药标准品浓度对数值为横坐标，应用originPro 7.5 软件四参数对数函数进行曲线拟合：
其中，A和D分别代表药物浓度最小和最大时的荧光偏振值（mP），C为中点浓度，当标准品浓度等于C时的荧光偏振值为（A＋D）/2，正处于曲线的拐点处，半数抑制量浓度为IC50，B表示曲线的陡峭程度，称斜率因子；以IC10为检测限，以IC20～IC80为检测范围。以3种荧光标记物（H1-EDF-FTIC, H2-EDF-FTIC和H3-EDF-FTIC）建立对硫磷的荧光偏振方法标准曲线，结果附图1，相关标准曲线参数见表1。结合附图1和表1可知，以H2-EDF-FTIC建立的标准曲线具备典型的S型曲线，检测灵敏度较好，且检测时间较短，因此H2-EDF-FTIC为优选的荧光标记物。
表1 不同荧光标记物的荧光偏振方法对对硫磷标准曲线参数
| 荧光标记物 | 抗体效价 | δmP | IC50 (ng/mL) | LOD(ng/mL) | LOQ(ng/mL) |
| H1-EDF-FTIC | 1/1200 | 155 | 60.4 | 5.3 | 11.6–166.4 |
| H2-EDF-FTIC | 1/800 | 118 | 26.6 | 5.4 | 10.1–65.9 |
| H3-EDF-FTIC | 1/1200 | 166 | 21.6 | 2.8 | 5.3–139.7 |
以荧光标记物（H2-EDF-FITC）所建立的基于荧光偏振免疫的对硫磷、蝇毒磷和辛硫磷标准曲线见附图2～4所示。所建立的标准曲线在缓冲溶液中的最低检测限（LOD）为3.14 ng/mL，半数抑制量（IC50）为23.37 ng/mL，检测范围（LOQ）为7.5～64.0 ng/mL。以对硫磷作为参照，该方法其他有机磷农药的检测参数如表2所示。
表2 基于荧光偏振的有机磷农药多残留免疫检测方法的灵敏度
| 序号 | 待测物 | IC50（ng/mL） | 交叉反应（%） | LOQ（ng/mL） | LOD（ng/mL） |
| 1 | 对硫磷 | 23.37 | 100.0 | 7.5–64.0 | 3.14 |
| 2 | 蝇毒磷 | 33.92 | 68.9 | 13.3–74.8 | 5.24 |
| 3 | 辛硫磷 | 28.46 | 82.1 | 5.9–89.8 | 3.27 |
| 4 | 喹硫磷 | 100.18 | 23.3 | 11.22–456.92 | 3.63 |
| 5 | 三唑磷 | 105.10 | 22.2 | 16.09–511.84 | 5.86 |
| 6 | 乙基谷硫磷 | 300.66 | 7.8 | 41.93–1008.02 | 14.69 |
| 7 | 异氯磷 | 287.08 | 8.1 | 42.69–1255.24 | 14.76 |
| 8 | 伏杀硫磷 | 555.93 | 4.2 | 9.98–1218.92 | 6.80 |
| 9 | 除线磷 | 678.87 | 3.4 | 212.45–1261.88 | 77.79 |
| 10 | 甲基对硫磷 | 769.10 | 3.0 | 84.89–2511.57 | 38.04 |
| 11 | 乙拌磷 | 946.45 | 2.5 | 54.13–2596.41 | 14.34 |
| 12 | 乙基溴硫磷 | 1210.80 | 1.9 | 403.6–3632.4 | 258.41 |
| 13 | 甲拌磷 | 1059.27 | 2.2 | 150.97–2730.55 | 57.53 |
| 14 | 毒死蜱 | 2759.17 | 0.8 | 419.7–5518.3 | 211.45 |
| 15 | 乙硫磷 | 5853.34 | 0.4 | 1951.1–11706.7 | 931.93 |
| 16 | 杀螟氰 | 5357.13 | 0.4 | 503.4–10714.3 | 210.64 |
| 17 | 二嗪磷 | 10167.96 | 0.2 | 768.3–2033.6 | 392.77 |
| 18 | 氯唑磷 | 12099.74 | 0.2 | 1078.5–24199.5 | 267.13 |
| 19 | 治螟磷 | 14080.96 | 0.2 | 2693.6–28161.9 | 407.19 |
| 20 | 杀螟硫磷 | 15050.38 | 0.2 | 2508.7–30100.8 | 95.52 |
实施例4 样品检测
将90 μL 1 nmol/L的荧光标记物H2-EDF-FITC，20μL样品和90μL 200倍稀释的有机磷农药多特异性抗体加入荧光微孔板中，10分钟后通过荧光偏振免疫分析仪测定荧光偏振值（mP），通过有机磷农药标准曲线计算出样品中有机磷农药的浓度。本方法使用荧光微孔板，每块板可同时检测96个样品，检测通量很高。
为了评价方法的准确度，分别用阴性的环境水和蔬菜进行有机磷农药添加回收实验，测定结果如表3和表4所示：
表3 环境水样品中有机磷农药的添加回收率
表4 蔬菜样品中有机磷农药的添加回收率
其他有机磷农药的添加回收率实验本技术领域的技术人员可以参照本发明进行，没有一一赘述。由表3和表4可见，环境水样和蔬菜中有机磷农药的添加回收率在82.0%～126.4%之间，相对标准偏差CV低于15.0%，表明本发明方法准确可靠。
本发明所建立的基于荧光偏振的有机磷农药均相多残留免疫检测方法，回收率高，准确性好，稳定可靠，一步反应，不需洗涤，是一种快速的高通量的免疫检测方法。
Claims (7)
1.一种应用于有机磷农药均相多残留免疫检测的荧光素标记物，其特征在于具有式（Ⅰ）、（Ⅱ）或（Ⅲ）所示结构：
（Ⅰ）；
（Ⅱ）；
（Ⅲ）。
2.一种权利要求1所述荧光标记物的制备方法，其特征在于是采用异硫氰酸荧光素与有机磷农药半抗原偶联得到，包括以下步骤：
（1）制备乙二胺衍生化的异硫氰酸荧光素；
（2）活化有机磷农药半抗原：将有机磷农药半抗原、N,N’-二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀亚酰胺溶于N,N’二甲基甲酰胺中，反应后去除沉淀得活化的半抗原上清液；
（3）在步骤（2）的半抗原上清液中加入乙二胺衍生化的异硫氰酸荧光素，反应产物用制备型薄层层析板分离纯化即得荧光标记物。
3.权利要求1所述荧光素标记物的应用，其特征在于应用于对环境水、水果或蔬菜的有机磷农药均相多残留免疫检测方面。
4.一种基于荧光偏振原理的有机磷农药均相多残留免疫检测方法，其特征在于将有机磷农药抗体和权利要求1所述荧光素标记物加入待测样品形成混合物，测定所述混合物的荧光偏振值，根据有机磷农药标准品建立的标准曲线计算待测样品中有机磷农药的浓度；
所述有机磷农药为对硫磷、甲基对硫磷、蝇毒磷、三唑磷、辛硫磷、喹硫磷、除线磷、伏杀硫磷、乙基谷硫磷、甲拌磷、乙拌磷、异氯磷、杀螟腈、乙基溴硫磷、毒死蜱、乙硫磷、二嗪农、氯唑磷、治螟磷和/或杀螟硫磷；
所述有机磷农药抗体为基于半抗原[4-((二乙氧基硫代磷酸基)氧)苯甲酸]制备的多克隆抗体、单克隆抗体或基因工程抗体。
5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于所述荧光素标记物为权利要求1所述具有结构式（Ⅱ）的标记物。
6.根据权利要求4所述的基于荧光偏振原理的有机磷农药均相多残留免疫检测方法，其特征在于所述方法采用96孔板。
7.一种权利要求4、5或6所述检测方法的应用，其特征在于应用于对环境水、水果或蔬菜的有机磷农药均相多残留免疫检测方面。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20111005 |