CN104374907A

CN104374907A - 一种间接竞争酶连适配体检测土霉素残留的方法

Info

Publication number: CN104374907A
Application number: CN201310404954.4A
Authority: CN
Inventors: 卢春霞; 唐宗贵; 罗小玲; 刘长彬; 康立超; 李红敏; 陈霞; 王静; 刘成江; 李宇辉; 侯小林
Original assignee: Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Sciences
Current assignee: Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Sciences
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN104374907B

Abstract

本发明公开了检测食品中土霉素残留的间接竞争酶联适配体分析方法（ELAA），属于食品安全分析领域。利用人工合成的土霉素适配体代替抗体，建立了土霉素的间接竞争ELAA方法。标准曲线的线性范围为0.5-50ng/mL，半数抑制量(IC₅₀)为6.30ng/mL，灵敏度（IC₉₀）0.5ng/mL。以禽肉、水产品、牛奶、奶粉和蜂蜜基质添加不同浓度的土霉素后，用ELAA方法测定，加标回收率为62.1%-102%，变异系数（CV）<20%。本发明建立的方法不仅具有ELISA的操作简单、检测快速、分析容量大等优点；而且又克服了抗体制备过程繁琐、周期长、费用高的问题；适用于大批量样本检测和现场监测，具有重要的实际应用意义。

Description

一种间接竞争酶连适配体检测土霉素残留的方法

技术领域

本发明涉及一种检测食品中土霉素残留的酶联适配体分析方法(ELAA)，属于食品安全分析技术领域。

背景技术

土霉素(Oxytetracycline，OTC)，别名5-羟基四环素，地霉素，地灵霉素，氧四环素等，是一种广谱抗菌药物，常作为牛、猪、家禽、鱼等动物疾病的预防和感染的治疗用药，且由于其广谱抗菌活性和低费用常被用作畜禽的抗菌促生长添加剂。但目前一些养殖者盲目追求利益，不遵守休药期规定，造成畜禽和水产品中土霉素残留严重，经过食物链被人体吸收后，可导致骨骼缺钙和造成肝损害，最明显的残留毒性是诱导耐药菌株。另外，土霉素在畜禽体内60%-90%以药物原形或初级代谢产物的形式随粪尿等排泄物进入环境，给对地表水、农田土壤甚至地下水造成污染，这将导致对人类公共健康产生严重威胁。许多国家对抗生素残留实行监控，世界粮农组织、世界卫生组织、欧盟及我国政府规定土霉素的残留限量不得高于100mg/kg。因此，加快对土霉素残留的检测的探究，建立高灵敏、准确、快速的检测方法，对保障我国食品安全和消费者健康具有重要意义。

目前，检测土霉素（Tetracyclines）的方法主要有高效液相色谱法(HPLC)、毛细管电泳技术(CE)、液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS)、薄层色谱法（TCL）流动注射电化学发光法、酶联免疫吸附法(ELISA)、胶体金免疫层析分析法(GICA)等。仪器分析方法虽然灵敏度高、结果准确可靠等优点，但设备昂贵、操作复杂，检测时间长，不能满足大批量样品筛选和现场快速检测的需要。快速检测方法通常采用抗原抗体特异相互作用识别模式，其中以ELISA和GICA方法应用最多。但由于受到抗体易失活、制备依赖免疫动物和细胞、且繁琐费时、一些小分子物质难以产生特异性抗体等因素的影响，在一定程度上限制了抗体在快速检测技术的应用。

核酸适配体（Aptamer）技术的出现弥补了抗体在相关检测领域中应用的不足。Aptamer作为一种新型的识别分子，是采用指数富集配体系统进化技术(Systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX)从随机单链寡核苷酸库中筛选出的能与靶物质高特异性、高亲和力结合的配体。其空间结构的多样性几乎可以与所有种类的靶分子（细胞因子、蛋白、生物毒素、金属离子、小分子物质、细胞、微生物等）发生结合。与传统的抗体相比，具有适应范围广；高亲和力和特异性，不受免疫条件和免疫原性限制；制备简单，可体外人工合成；变性与复性可逆，性质稳定；易于标记，可反复使用和长期保存等优点。显然，适配体的这些特点对于发展高灵敏、高选择性、快速高通量的靶标分子检测十分重要，并日渐成为分析化学领域研究和应用的焦点。

目前已有关于酶联适配体检测土霉素相关文献的报道，如刘宾（暨南大学硕士论文）建立了基于配适体的生物素-亲和素酶联检测土霉素的分析方法，但检测限低（1.5g/L），高于世界粮农组织、世界卫生组织、欧盟及我国政府对食品中土霉素残留限量的规定（100 mg/L），不能满足对土霉素检测的需要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种检测食品中土霉素含量的酶联适配体分析方法，其特点是以适配体代替传统抗体，基于抗原和适配体特异性结合而建立的分析方法。该方法不需要制备抗体，操作简便，灵敏度高，特异性强，能够批量、快速检测食品中土霉素的残留。

本发明所提供的食品中土霉素残留酶联适配体（ELAA）检测方法，通过以下步骤实现。

1．BSA-土霉素包被原的制备：采用文献（Zhang Y, Lu S, Liu W, et al. J. Agric. Food Chem. 2007, 55, 211-218）报道的邻联甲苯胺法将土霉素标准品通过同型双功能团试剂（O-tolidine）与牛血清白蛋白（BSA）偶联得到包被原。将BSA或OVA、OTC和偶联产物，于波长190～600nm 下进行扫描鉴定。

2．间接竞争性ELAA方法。

（1）包被抗原：每孔加100μL 1600× 稀释的包被抗原OTC-BSA，4℃孵育过夜，PBST缓冲液洗涤液3～5次，拍干。

（2）封闭：每孔加入200μL 的封闭液，37℃孵育2h，PBST洗涤后烘干备用。

（3）加样：每孔依次加入50μL待测样品或稀释好的标品溶液，然后加入50μL 2nmol/L的适配体，37℃孵育1h，后洗涤液洗涤3～5次，拍干。

（4）酶标亲和素：每孔加入100μL 4000× 稀释的酶标亲和素（Avidin/HRP），37℃孵育1h，后洗涤液洗涤3～5次，拍干。

（5）显色反应：每孔加入100μL TMB底物显色液，37℃避光反应15min。

（6）终止：每孔加入100μL终止液终止反应，酶标仪450nm 测吸光值。

3．标准曲线的绘制。

以不同土霉素浓度的对数为横坐标，以抑制率B/B₀为纵坐标作图，绘制标准曲线。B₀：标准浓度为0ng/mL所对应的吸光度；B：其它标准浓度所对应的吸光度。

4．样品制备。

（1）溶液配制。

三氯乙酸溶液(1.25g/L)：取三氯乙酸1.25g，加超纯水溶解并稀释至1000mL。

0.05% Tween-20：取Tween-20 0.5mL，加超纯水稀释至1000mL。

甲醇：分析纯。

提取液：将三氯乙酸溶液(1.25g/L)、0.05%Tween-20和甲醇以4:1:1体积比混合，添加0.05%巯基乙醇，使用前用超纯水稀释一倍。

PBS缓冲液：2.9g Na₂HPO₄·12H₂O，0.25g KH₂PO₄·2H₂O，8g NaCl，0.2g KCl，超纯水定容至1000mL，调pH=7.4。

（2）组织样品前处理方法。

称取1g组织样品于50mL离心管中，加入4mL提取液，涡旋10min， 15000r/min离心10min。取上清液50uL，加入450μL PBS缓冲液（pH 7.4），涡旋混匀，取100μL用于ELAA分析。

（3）牛奶前处理方法。

量取牛奶样品5.0mL，加提取液5.0mL，涡旋10min，15000r/min离心10min。弃去脂肪层，吸取清液50μL加入950μL PBS缓冲液，涡旋混匀，取100μL用于ELAA分析。

（4）奶粉前处理方法。

称取1g奶粉于50mL离心管中，加入10mL提取液，涡旋10min，15000r/min离心10min。取上清液50μL，加入450μL PBS缓冲液（pH 7.4），涡旋混匀，取100μL 用于ELAA分析。

（5）蜂蜜前处理方法。

准确称取0.5g蜂蜜样本于50mL旋盖离心管中，加入10mL PBS缓冲液（pH 7.4），涡旋2min，超声5min，取上清液100μL 用于ELAA分析。

与现有技术相比，本发明的有效效果：（1）不需要制备抗体，适配体可体外人工合成，制备简单；（2）灵敏度高，特异性强;（3）检测成本低于传统的免疫分析方法；（4）前处理简单；（5）适用于食品中土霉素残留的检测，并能同时测定大批量样品，为土霉素残留检测提供了快速高效的检测手段。

附图说明

图1为土霉素-BSA包被原紫外扫描图。

图2为土霉素的ELAA标准曲线。

附图标号说明: A：BSA，B：土霉素，C：OTC-O-olidine-BSA复合物。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明，但不用来限制本发明的范围。

本发明实施例中所用的包被原是根据文献（Zhang Y, Lu S, Liu W, et al. J. Agric. Food Chem. 2007, 55, 211-218）合成。适配体是根据文献（Niazi J H., Lee S J, Gu M B. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2008, 16, 7245-7253）报道，由上海生物工程技术有限公司合成。

实施例1 :BSA-土霉素包被原的制备。

称取联邻甲苯胺（O-tolidine）125mg，溶于22.5mL的冰冷HCl（0.2mol/L），然后逐渐滴加NaNO₂（35mg/mL）溶液2.5mL，4℃避光反应1h，得到A液备用。取盐酸土霉素0.08mg，溶于0.8mL的纯水中；称量BSA 0.145mg，溶于10mL硼砂缓冲液中（pH 8.5）。将土霉素溶液和A液同时加入到BSA溶液中，将反应液置于避光反应2h。将偶联得到包被原溶液用PBS缓冲液在0～4℃透析3～4天，每隔 6～8 h换透析液，于波长190-600nm下进行扫描鉴定（见图1）。将透析袋内的反应溶液10000 r/min离心10min，弃去沉淀，将上清液冷冻干燥，获得的土霉素包被原( OTC-O-olidine-BSA)，于-20℃保存。

实施例2：ELAA方法的建立。

1.溶液的配置。

（1）磷酸缓冲液（PBS, 0.01 mol/L）

NaCl 8.0g，KCl 0.2g，KH₂PO₄0.2g，Na₂HPO₄.12H₂O 2.9g，加超纯水定容至1000mL。

（2）包被缓冲液（0.05mol/L, pH 9.6）：Na₂CO₃ 1.59g，NaHCO₃ 2.93g，加超纯水定容至1000mL。

（3）洗涤液（PBST）：含0.05%Tween-20的PBS溶液。

（4）封闭液：含有0.1%BSA的包被缓冲液。

（5）适配体稀释液：含0.1%BSA的洗涤缓冲液。

（6）显色液：A液：Na₂HPO₄.12H₂O 3.68g，柠檬酸0.993g，18μL30%H₂O₂，加超纯水至100mL。B液：60mg TMB溶于100 mL乙二醇。使用前将A液和B液以5:1体积混合，现配现用。

（7）终止液：2mol/L H₂SO₄。

2.间接竞争ELAA反应步骤。

（1）将包被原用碳酸盐缓冲液稀释包被于酶标板，100μL/孔，4℃孵育过夜， PBST洗涤3～5次，拍干。

（2）用封闭缓冲液封闭酶标板，200μL/孔，37℃温育2h，PBST洗涤后烘干备用。

（3）用PBS缓冲液土霉素标准品稀释成0，0.5，1，2，5，10，50 ng/mL系列浓度，将系列标准品及处理好的样品分别加入对应的酶标孔中，50μL/孔，然后每孔加入50μL的生物素标记的适配体，37℃温育 1h 后洗涤、拍干。

（4）加入辣根过氧化物酶标记的亲和素（Avidin/HRP），每孔100μL，37℃作用1h 后洗涤、拍干。

（5）加入TMB显色液，每孔100μL，37℃显色15min。

（6）加入终止液，每孔100μL，终止反应。酶标仪450nm测吸光值，根据标准曲线对比计算出待测样品的土霉素含量。

3. ELAA条件的优化。

实验对包被原浓度、封闭液、适配体和酶标亲和素浓度等做了优化，优化结果为：包被原稀释度为1: 1600，适配体浓度为2 nmol/L，酶标亲和素稀释度为1: 4000，封闭液选择含0.1%BSA的0.05 nmol/L的碳酸盐缓冲液。

实施例3：标准曲线及灵敏度。

应用实施例2中的间接竞争ELAA法测定土霉素适配体对不同浓度土霉素的抑制情况。土霉素的系列标准浓度为0，0.5，1，2，5，10，50ng/mL，以不同土霉素浓度的对数值为横坐标，抑制率B/B₀为纵坐标（B:土霉素标品各浓度对应的吸光值；B₀：土霉素标品浓度为0ng/mL时所对应的吸光值），绘制标准曲线，建立回归方程，计算半数抑制量（即IC₅₀值：抑制率为50%所对应的药物浓度）。图1为6次ELAA测定的平均标准曲线，该标曲的IC₅₀值为6.30ng/mL，线性范围为0.5-50ng/mL，IC₉₀即灵敏度（所得90%空白孔所对应的的标准品浓度）为0.5 ng/mL。

实例4：间接ELAA方法的评估。

1. 特异性。

选择结构类似物金霉素、四环素和强力霉素为待测物，采用间接竞争ELAA程序检测各抑制物的IC₅₀值，计算交叉反应率（CR%）。交叉反应率越小，ELAA特异性越强，反之特异性差。

交叉反应率（CR%）= IC₅₀（土霉素）/ IC₅₀（测试物）×100%。

交叉结果见表1，对土霉素的交叉反应率为100%，与四环素、金霉素和强力霉素的交叉反应率分别为12.6%、7.5%和2.9%，结果表明，适配体对其他结构类似物无明显交叉反应，说明适配体特异性好，可以确保对样品中土霉素残留测定结果的可靠性。

2.精密度。

用PBS稀释土霉素标准溶液至浓度为0ng/mL、1ng/mL、2ng/mL、5ng/mL、10ng/mL、50ng/mL，然后按实施例2中ELAA方法进行检测。每一标准样品浓度重复5测试，在不同的酶标板重复操作3次，计算批内变异系数和批间变异系数（CV），以此来评价ELAA方法的精密度。结果见表2和表3，批内变异系数为3.1-11.0%，批间的变异系数为7.74-18.0%，说明所建立的ELAA方法精密度良好。

3.准确度。

采用对阴性样品进行加标回收试验来考察方法的准确度，将标准溶液稀释成三个浓度水平添加到五种样品中（鸡肉、鱼肉、牛奶、奶粉和蜂蜜），每个添加水平重复5次，按照发明内容中4进行样品前处理，按照实施例2中ELAA方法进行测定，计算加样回收率及变异系数（CV）。结果见表4，土霉素标品的添加回收率范围为62.1%-102%，变异系数（CV）<20%，符合农业部文件农医发[2005]17号附件2中精密度与准确度的要求，表明该分析方法准确、可靠。

实施例5：ELAA与国家标准方法比较。

从本地超市购买禽肉、水产品、牛奶、奶粉和蜂蜜各8份，按着发明内容中4的方法进行前处理后，用ELAA方法进行检测，根据标准抑制曲线对检测结果进行定量分析。为确定建立的ELAA方法的准确性，将各种样品分别按国家标准方法GB/T 20764-2006、SC/T 3015-2002、GB/T 22990-2008、GB/T 18932.4-2002进行检测，将两种方法的检测结果进行对比分析，分析结果见表5。从表中可以看出，两种方法的检测结果具有很好的一致性，表明本研究建立的方法可用于食品中土霉素残留的检测。同时与国标方法和ELISA比较，具有前处理简单，检测成本低等优点。

Claims

1.一种间接竞争酶连适配体检测土霉素残留的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:步骤一：土霉素包被原的制备；步骤二：建立测定土霉素的酶联适配体分析方法（ELAA）；步骤三：采用ELAA 对加标样品中土霉素含量的测定。

2.根据权利要求1 所述的一种间接竞争酶连适配体检测土霉素残留的方法，其特征在于：所述的包被原是采用邻联甲苯胺法将土霉素标准品通过同型双功能团试剂（O-tolidine）与载体蛋白偶联获得的偶联物，其载体蛋白可以是BSA，也可以是OVA。

3.根据权利要求1 所述的一种间接竞争酶连适配体检测土霉素残留的方法，其中所述步骤二包括：(1). 以碳酸盐缓冲溶液稀释包被抗原1∶1600，加入酶标板中，每孔100μL，4℃孵育过夜，PBST缓冲液洗涤液3～5次，拍干;(2). 每孔加入200μL 含0.1%BSA的上述碳酸盐缓冲液作为封闭液，37℃孵育2h，PBST洗涤后烘干备用;(3). 用PBS缓冲液将土霉素标准品稀释成0，0.5，1，2，5，10，50 ng/mL系列浓度，将上述稀释后的标准品及处理好的样品，分别加入到各自的酶标孔中，加50μL/孔；以适配体稀释液将生物素标记的适配体稀释成2nmol/L，然后每孔加入50μL，37℃温育1h，然后以PBST 洗涤液洗涤3～5 次，拍干;(4) 将辣根过氧化物酶标记的亲和素（Avidin/HRP）用适配体稀释液以1∶4000进行稀释，然后每孔加入100μL，37℃作用1h 后以PBST洗涤液洗涤3～5 次；拍干;（5）每孔加入TMB显色液100μL，37℃显色15min ；（6）加入终止液2mol/L硫酸溶液，每孔100μL ；酶标仪450nm 测吸光值，根据标准品制备的标准曲线对比计算出待测样品的土霉素含量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述土霉素适配体的核苷酸序为5’-CGT ACG GAA TTC GCT AGC GGG CGG GGG TGC TGG GGG AAT GGA GTG CTG CGT GCT GCG GGG ATC CGA GCT CCA CGT G-3’，并且所示序列5’端修饰了生物素。

5.根据权利要求3 所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所述包被缓冲液为0.05mol/L的碳酸盐缓冲液（pH 9.6）；步骤（2）中的封闭液为含0.1%BSA的0.05mol/L碳酸盐缓冲液；步骤（3）和（4）中的适配体稀释液含0.1%BSA的PBST溶液；步骤 (6)终止液为2mol/L的硫酸溶液；步骤（1）～（4）中PBST洗涤液为含0.05% Tween-20的0.01mol/L PBS溶液。

6.根据权利要求1 所述一种间接竞争酶连适配体检测土霉素残留的方法，其中所述步骤三包括：（1）组织样品前处理方法:称取1g组织样品于50mL离心管中，加入4mL提取液，涡旋10min， 15000r/min离心10min；取上清液50uL，加入450μL PBS缓冲液（pH 7.4），涡旋混匀，取100μL用于ELAA分析;（2）牛奶前处理方法:量取牛奶样品5.0mL，加提取液5.0mL，涡旋10min，15000r/min离心10min；弃去脂肪层，吸取清液50μL加入950μL PBS缓冲液，涡旋混匀，取100μL用于ELAA分析;（3）奶粉前处理方法:称取1g奶粉于50mL 离心管中，加入10mL提取液，涡旋10min， 15000r/min离心10min；取上清液50μL，加入450μL PBS缓冲液（pH 7.4），涡旋混匀，取100μL 用于ELAA分析;（4）蜂蜜前处理方法:准确称取0.5g 蜂蜜样本于50mL旋盖离心管中，加入10mL PBS缓冲液（pH 7.4），涡旋2min，超声5min，取上清液100μL 用于ELAA分析。

7.根据权利要求6 所述方法，其中所述的提取液为三氯乙酸溶液（1.25g/L）、Tween-20（0.05%）和甲醇以4:1:1体积比混合，添加0.05%巯基乙醇，使用前用超纯水稀释一倍。