CN109115705A - 一种利用核酸适配体与pdda组装纳米粒子检测牛奶中环丙氨嗪的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用核酸适配体与PDDA组装纳米粒子检测牛奶中环丙氨嗪的方法。本发明利用核酸适配体修饰纳米金粒子,然后通过肉眼及紫外分光光度计检测牛奶中环丙氨嗪。本发明的适配体在体系中没有环丙氨嗪时包裹纳米金粒子并且结合PDDA,加入环丙氨嗪后竞争结合体系中的适配体,从而使纳米金失去保护,导致体系颜色从宝石红变成紫色甚至蓝色,体系在650nm及530nm处的吸光值发生显著变化,A650/A530值的变化与环丙氨嗪浓度在一定范围内呈线性关系,因而可用于牛奶中环丙氨嗪的检测。本发明提供的检测方法灵敏度高选择性好,最低检测限9.8ppb,操作简便不需要大型仪器,可用于牛奶中的环丙氨嗪的检测。
Description
技术领域
本发明属于分析检测技术领域,特别涉及一种利用核酸适配体与PDDA组装纳米粒子检测牛奶中环丙氨嗪的方法。
背景技术
环丙氨嗪(Cyromazine,Cyr)的化学名为2-环丙胺基-4,6-二氨基三嗪,与阿特拉津、西玛津、莠灭津、扑灭津等同属三嗪类或均三氮苯化合物,是一种高效抑制昆虫生长剂、杀寄生虫类杀虫剂,在畜禽养殖过程中作为饲料添加剂使用。研究表明环丙氨嗪进入动物体内绝大部分以原药或代谢物形式通过奶或者粪尿排泄,随后再经由畜禽粪便暴露在土壤和水环境中。土壤或水环境中的环丙氨嗪通过环境转归再次进入食物链,对不同营养级生物和人体的健康造成潜在隐患。环丙氨嗪在动物和植物体内经脱烷基化作用代谢为三聚氰胺(Melamine,Mel),而三聚氰胺的主要代谢产物为三聚氰酸(Cyanuric acid,CA)、三聚氰酸一酰胺(Ammelide,Amd)和三聚氰酸二酰胺(Ammeline,Amn)。长期摄入三聚氰胺会导致膀胱结石、膀胱癌的发生率明显提高。
对牛奶中环丙氨嗪及其代谢产物的快速检测,可以有效避免有毒有害物质进入人体。环丙氨嗪及其代谢物三聚氰胺是一组分子量小、且极性强的化合物,要想将环丙氨嗪及其相关代谢物从实际样品中提取出来非常困难。美国EPA严格规定了环丙氨嗪必须作为饲料添加剂且只能放置在厩舍喂饲槽中使用,但仍有通喷洒用于饲养场所、堆肥、垃圾等处的灭蝇。环丙氨嗪经动物口服后绝大部分以原药或代谢产物三聚氰胺形式经动物尿粪排泄,在动物体内残留很少。美国EPA和PRC制定了环丙氨嗪在一系列动植物食品中的最高残留标准,其中牛奶为0.05mg/kg。
根据环丙氨嗪及其代谢产物三聚氰胺在食品中的限量标准要求,目前常用于环丙氨嗪及其代谢产物残留检测的方法有容量分析法;色谱分析方法,包括高效液相色谱法;免疫化学分析法;光学分析法等。在GB 29704-2013中采用超高效液相色谱-串联质谱法来测定动物性食品中环丙氨嗪的残留。随着环丙氨嗪类兽药残留检测列入生乳收购及乳制品产品出厂必检项目,而由于上述检测方法和条件的限制,面对庞大的检测数量会导致成本巨大且工作量重,难以满足现场快速检测的需求,这就在客观上要求改进现有的检测方法,开发出高通量、快速、高灵敏的环丙氨嗪检测方法,用于日常监控。
核酸适配体是通过指数富集配体系统体外进化(SELEX)技术,从大量寡聚核苷酸库中筛选出对靶物质具有高特异性和高结核性的核酸片段。但与蛋白质类抗体和生物酶相比,核酸适配体具有更高的亲和力、稳定性和特异性,且易于标记设计出传感器,已经用于核酸、蛋白、无机金属离子及病毒颗粒和细胞的检测。尽管胸腺嘧啶可以与环丙氨嗪的代谢产物三聚氰胺通过氢键结合已有报道,但可与环丙氨嗪特异性结合形成G-四联体的适配体还未有筛选或合成出来,并且基于此使用紫外分光光度计用于检测也未见报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种利用核酸适配体与聚二烯丙基二甲基氯化铵PDDA组装纳米粒子检测牛奶中环丙氨嗪的方法。本发明方法灵敏度高、选择性好、成本低。
本发明的原理是:核酸适配体可以在没有环丙氨嗪存在的情况下,包裹纳米颗粒,结合聚二烯丙基二甲基氯化铵PDDA,而环丙氨嗪的加入竞争结合核酸适配体,使纳米金粒子失去保护,纳米金在PDDA作用下表面电荷发生改变,产生聚合,聚合过程中,纳米金粒子粒径逐渐增大,溶液颜色由宝石红逐渐变为紫色甚至蓝色,对应是紫外分光光度计检测其650nm处峰值逐渐升高,530nm处峰值逐渐降低。而A650-A530的值与一定范围内环丙氨嗪的浓度成线性关系,所以通过分析吸光度的信号变化,可以实现牛奶中环丙氨嗪的检测。本发明的技术方案具体介绍如下。
本发明提供一种利用核酸适配体与PDDA组装纳米粒子检测牛奶中环丙氨嗪的方法,包括以下步骤:
(1)检测液的制备:将10~30μL浓度为1×104~2×104nM的核酸适配体溶液和2.0~4.0mL浓度为50~60μg/mL的纳米金溶液混合后水浴下反应20-40分钟,再添加2~4mL浓度为0.8~1.2nM聚二烯丙基二甲基氯化铵PDDA溶液,得到检测液;其中:核酸适配体的序列Tcy2如下:GGTTGGTTGGTTGGTTTT;
(2)取若干支装有根据步骤(1)在相同条件下制备的具有相同组分、组成的检测液的离心管,分别加入不同浓度的环丙氨嗪标准液,使得不同离心管的检测体系中的环丙氨嗪含量分散分布在0.1-1ppm之间,反应10~30min;
(3)记录包括不同浓度环丙氨嗪标准液的检测体系的颜色变化后,用紫外分光光度计分别测定其在650nm和530nm处的吸光值,650nm和530nm处吸光值分别为A650和A530,计算ΔA=A650/A530,以不同浓度环丙氨嗪与不同波长的峰值比值ΔA作图,绘制标准曲线;
(4)对待测牛奶样品进行前处理后,与步骤(2)中的具有相同组分、组成的检测液混合,充分混匀后反应10~30min,按步骤(3),用紫外分光光度计分别测定其在650nm和530nm处的吸光值,计算获得其ΔA;
(5)根据步骤(4)所得的ΔA,查步骤(3)的标准曲线,求得样品中环丙氨嗪含量。
本发明中,步骤(1)中,核酸适配体通过共价键作用包裹纳米金颗粒,通过电荷作用结合PDDA,形成稳定检测液。
本发明中,步骤(1)中,纳米金粒子的粒径在10~30nm之间。
本发明中,步骤(5)中,待测牛奶样品的前处理方法如下:先将4~6mL的1wt%醋酸和1.0mL的牛奶样品混合,静置3~10分钟;然后8000~12000r/min离心8~12分钟,取上清后,用1.5~2.5mol/L NaOH调节pH到8.0。
和现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明方法检测牛奶中环丙氨嗪速度快、检测限低,测试结果准确。
2、本方法提供的检测手段灵敏度高、选择性好,环丙氨嗪在0.1-1.0ppm区间与吸光度比值呈正比关系,最低检测限9.8ppb,操作简便不需要大型仪器,可用于牛奶中的环丙氨嗪的检测。
附图说明
图1是核酸适配体修饰纳米粒子快速检测环丙氨嗪的原理示意图。
图2是检测体系的圆二色谱图。
图3是PDDA浓度对检测体系的影响。
图4是核酸适配体浓度对检测体系的影响。
图5是反应时间对检测体系的影响。
图6是环丙氨嗪浓度与吸光度比值的关系。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。
图1是核酸适配体修饰纳米粒子快速检测环丙氨嗪的原理示意图。如图1所示,核酸适配体(aptamer)在没有环丙氨嗪(CYA)存在的情况下,包裹纳米金颗粒的同时结合聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA),而环丙氨嗪的加入竞争结合核酸适配体,使纳米金粒子失去保护,暴露在PDDA溶液中,纳米金粒子在PDDA作用下表面电荷发生改变,产生聚合,聚合过程溶液颜色由宝石红逐渐变为紫色甚至蓝色,对应是紫外分光光度计检测其650nm处峰值逐渐升高,530nm处峰值逐渐降低。而A650-A530的值与一定范围内环丙氨嗪的浓度成线性关系,所以通过分析吸光度的信号变化,可以实现牛奶中环丙氨嗪的检测。
实施例1
(1)体系圆二色谱检测:准备三个离心管,分别加入核酸适配体,核酸适配体混合环丙氨嗪,核酸适配体混合PDDA,在通过圆二色谱在190nm~250nm波长上进行扫描。图2是检测体系的圆二色谱图。
(2)PDDA浓度对检测体系的影响:分别配置1.0ppm和0.5ppm的环丙氨嗪溶液,与0.1~1.0nM系列浓度的PDDA溶液混合,在650nm和530nm波长下进行吸光度测定,通过ΔA以确定最适PDDA浓度;结果如图3所示。
(3)核酸适配体浓度对检测体系的影响:分别配置1ppm和0.5ppm的环丙氨嗪溶液,与0~65nM系列浓度的核酸适配体混合,在650nm和530nm波长下进行吸光度测定,通过ΔA以确定最适核酸适配体浓度,结果如图4所示。
(4)反应时间对检测体系的影响:分别配置1.0ppm,0.5ppm的环丙氨嗪溶液,反应时间为0~60min的过程中,在650nm和530nm波长下进行吸光度测定,通过ΔA以确定最适核酸适配体浓度,结果如图5所示。
实施例2
(1)制备检测液:制备粒径为18nm的纳米金颗粒,核酸适配体的序列为GGTTGGTTGGTTGGTTTT。检测液制备方法为:在10mL的离心管里,分别加入20μL 104nM的ssDNA和3.0mL 55.9μg/mL的纳米金溶液,水浴30分钟后,添加3mL 0.9nM PDDA,得到检测液。
(2)牛奶样品的前处理:在10mL的离心管中,添加5mL 1%醋酸和1.0mL的牛奶样品,静置5分钟。然后10000r离心10分钟,取上清后,用2.0mol/L NaOH调节pH到8.0。
(3)制备已知环丙氨嗪浓度的检测体系:取11支包含步骤(1)所述的检测液的离心管,分别加入前处理后的不同浓度环丙氨嗪标准液,使得整个检测体系中环丙氨嗪含量维持在0-1ppm,反应30min后测定。
(4)取200μL制备的标准溶液,置于96孔板板孔中,记录颜色变化后,用紫外分光光度计分别测定其在650nm和530nm处的吸光值。650nm和530nm处吸光值分别为A650和A530,计算ΔA=A650/A530。
(5)以不同浓度环丙氨嗪与不同波长的峰值比值ΔA作图,绘制标准曲线。图6是环丙氨嗪浓度与吸光度比值的关系,其在0.1-1.0ppm浓度范围之内呈线性关系。
(6)制备样品待测体系:进行前处理后,与检测液混合,充分混匀后反应30min,按步骤(4)测定其ΔA。
(7)根据样品所得ΔA,查标准曲线,可以求得样品中环丙氨嗪含量。
验证:用本发明方法测定三份含已知环丙氨嗪浓度分别为0.2、0.5、1.0ppm的牛奶,得到的回收率为90%~125%,证明了本方法的可靠性。回收率测试方法如下:取一支装有检测液的离心管,加入含有0.2ppm环丙氨嗪的经过前处理的牛奶,用紫外分光光度计计分别测定其在650nm和530nm处的吸光值。650nm和530nm处吸光值分别为A650和A530,计算ΔA=A650/A530。将此ΔA与标准曲线的比值相比,得到回收率。本发明方法测定牛奶中环丙氨嗪的最低检测限为9.8ppb。
Claims (3)
1.一种利用核酸适配体与PDDA组装纳米粒子检测牛奶中环丙氨嗪的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)检测液的制备:将10~30μL浓度为1×104~2×104nM的核酸适配体溶液和2.0~4.0mL浓度为50~60μg/mL的纳米金溶液混合后水浴下反应20-40分钟,再添加2~4mL浓度为0.8~1.2nM聚二烯丙基二甲基氯化铵PDDA溶液,得到检测液;其中:核酸适配体的序列Tcy2如下:GGTTGGTTGGTTGGTTTT;
(2)取若干支装有根据步骤(1)所述的检测液的离心管,分别加入不同浓度的环丙氨嗪标准液,使得不同离心管的检测体系中的环丙氨嗪含量分散分布在0.1-1ppm之间,反应10~30min;
(3)记录包括不同浓度环丙氨嗪标准液的检测体系的颜色变化后,用紫外分光光度计分别测定其在650nm和530nm处的吸光值,650nm和530nm处吸光值分别为A650和A530,计算ΔA=A650/A530,以不同浓度环丙氨嗪与不同波长的峰值比值ΔA作图,绘制标准曲线;
(4)对待测牛奶样品进行前处理后,与步骤(2)中的具有相同组分、组成的检测液混合,充分混匀后反应10~30min,按步骤(3),用紫外分光光度计分别测定其在650nm和530nm处的吸光值,计算获得其ΔA;
(5)根据步骤(4)所得的ΔA,查步骤(3)的标准曲线,求得样品中环丙氨嗪含量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,纳米金粒子的粒径在10~30nm之间。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)中,待测牛奶样品的前处理方法如下:先将4~6mL的1wt%醋酸和1.0mL的牛奶样品混合,静置3~10分钟;然后8000~12000r/min离心8~12分钟,取上清后,用1.5~2.5mol/L NaOH调节pH到8.0。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190101 |
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