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畜牧業(yè)及水產養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的廣泛濫用,導致抗生素在動物源性食品中殘留超標,危害食品安全及人民身體健康?;跈z測成本高、速度慢、效率低等問題的考慮,傳統(tǒng)的理化方法已經難以滿足日益嚴峻的食品質量檢測的需要,人們需要靈敏度更高、特異性更強、更簡便快捷的檢測方法,現(xiàn)代生物技術在食品檢測中的應用使這種要求成為可能。本文對現(xiàn)代生物技術在動物源性食品抗生素殘留檢測中的應用現(xiàn)狀進行了綜述,闡述了各種現(xiàn)代生物技術的原理、特點、應用現(xiàn)狀并進行了展望,以期為相關機構及研究者提供參考。
抗生素類藥物在畜牧和水產養(yǎng)殖業(yè)中是一類重要的藥物,除用于預防或治療疾病外,還可以作為非治療用途的抗生素生長促進劑添加入動物飼料中。而在抗生素的使用過程中,存在著盲目隨意用藥、人藥獸用、使用禁用抗生素等問題。
由于抗生素在畜牧和水產養(yǎng)殖業(yè)有如此廣泛的用途且存在如此多的問題,在養(yǎng)殖過程中向飼料中添加過量的抗生素從而導致對應的動物源性食品中抗生素殘留量超標,進而通過食物鏈富集效應在攝入此類食品的人群體內堆積,導致相應人群健康受損。長期食用抗生素殘留超標的食品將導致人體產生耐藥性、人畜共患病風險增加、腸胃功能受損、組織器官病變、超敏反應等健康問題。嚴格控制動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。
目前動物源性食品抗生素殘留檢測常用的檢測方法有高效液相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質譜法、分子印跡固相萃取-高效液相色譜法、表面增強拉曼光譜技術、近紅外光譜技術等,這些方法大多具有前處理過程程序復雜、分析過程步驟繁瑣、耗時長、成本高、環(huán)境不友好等不足,這與食品質量監(jiān)管所亟待要求的現(xiàn)場、快速、實時、低廉、環(huán)保分析不相一致。
現(xiàn)代生物技術是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a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,它一直受到人們的廣泛關注。20世紀末,隨著一些關鍵技術取得巨大突破,生命科學領域的研究得到了飛速發(fā)展。與此同時,以微生物工程、酶工程、細胞工程、基因工程、生化工程、蛋白質工程、代謝工程等為代表的現(xiàn)代生物技術產業(yè)迅速崛起,并且開始全面影響和改變著人們的生產、科學研究和生活方式。
將現(xiàn)代生物技術應用到分析檢測領域的現(xiàn)代生物技術檢測方法,不僅具有特異的生物識別功能,極高的選擇性,而且它可與現(xiàn)代的物理化學方法相結合,產生一些簡單、結構精確、靈敏、專一和快速、低廉、環(huán)保的檢測方法,因此在動物源性食品抗生素殘留檢測中占有越來越重要的地位。
本文就現(xiàn)代生物技術在動物源性食品抗生素殘留檢測中的應用進展進行綜述,闡述動物源性食品抗生素殘留檢測中的現(xiàn)代生物技術的研究現(xiàn)狀、種類及特點,以期能為政府部門制定標準及研究者發(fā)展新型檢測技術提供技術參考。
1免疫學方法
免疫學方法,是利用抗體與抗原的特異性結合特性來實現(xiàn)食品中污染物檢測的方法。由于抗原抗體反應的特異性所以該方法具有專一性(即抗雜質干擾的能力強)、靈敏度高等優(yōu)點。
1.1酶聯(lián)免疫吸附法
酶聯(lián)免疫吸附法(Enzyme-linkedImmunosorbentAssay,ELISA)是以免疫學反應為基礎,將抗原、抗體的特異性反應與酶對底物的高效催化作用相結合起來的一種敏感性很高的實驗技術。ELSA技術的本質是抗原或抗體的固相化及抗原或抗體的酶標記。
結合在固相表面的抗原或抗體仍然可以保持其免疫活性,酶標記的抗原或抗體既能保留其免疫學活性,又保留酶的活性。在實驗測定時,受檢標本(測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。用洗滌的方法可以使固相載體上形成的抗原-抗體復合物與液體中的其他物質分開。再加入被酶標記的抗原或抗體,也通過反應而結合在固相載體上。此時固相上的酶含量與標本中受檢物質的含量呈一定的比例。
加入酶反應的底物后,底物被酶催化成為有色產物,產物的量與標本中受檢物質的量呈一定相關性,故可根據呈色的深淺度進行定性或定量分析。其優(yōu)點是酶的催化效率很高,間接地放大了免疫反應的結果,使測定方法達到很高的敏感度。ELISA技術是繼免疫熒光和免疫組織化學技術之后發(fā)展起來的一種免疫酶技術。此項技術自20世紀70年代初問世以來,發(fā)展十分迅速,目前已被廣泛用于生物學和醫(yī)學科學的許多領域。
JavierAdrian等開發(fā)了對牛奶樣品中強力霉素(DC)進行特異性分析的免疫測定方法。此方法合理設計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結構能夠最大程度地識別四環(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TC1的多克隆抗體與crab蹄鐵(HCH)偶聯(lián),用于開發(fā)同源間接競酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)。該ELISA法可以檢測低至0.1μg/L的緩沖液中的DC。ELISA已被證明可以耐受多種離子強度和pH。該測定法對DC的選擇性很高,甲環(huán)素的干擾較?。?2%的交叉反應幾率)。對全脂牛奶樣品進行的實驗表明,采用簡單的處理方法即可直接分析樣品,檢測值低于5μg/L。
ChenYanni等研制了針對四環(huán)素(TCs)的敏感類特異性單克隆抗體,并用于開發(fā)測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)檢測的動態(tài)范圍為0.26~2.00μg/L,半數抑制濃度(IC50)為0.72μg/L。土霉素(OTC)和金霉素(CTC)的半數抑制濃度(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的截斷值分別為15、15和50μg/L,蜂蜜中分別為40、40和40μg/L。結果表明,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。
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)整個過程中不需要洗滌,操作非常簡單,靈敏度高,可完全取代傳統(tǒng)的ELISA技術。AlphaLISA動態(tài)范圍寬(3~4個數量級),親和范圍大(高低親和力的抗體均可應用),抗干擾能力強,易于實現(xiàn)自動化。該技術尤其適合于進行稀有的生物標記物和生物治療物的檢測,以及通量很大樣品的檢測。很多高通量檢測公司,如諾和諾德、GSK、諾華、Amgen、Sorono等都采用了AlphaLISA進行檢測,以取代繁瑣的ELISA技術。
ZhangYi等使用開發(fā)了一種用于檢測氯霉素(CAP)的均相酶聯(lián)免疫分析技術。該技術基于兩種不同的磁珠,即光敏供體磁珠和包含化學發(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爭性AlphaLISA方法。結果:檢測的靈敏度為0.0086ng/mL,工作范圍為0.0096至25ng/mL。批內和批間變異系數均低于10%。加標濃度為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%。從樣品獲得的數據與ELISA法測定結果對比顯示出良好的相關性。該法靈敏,特異且快速,適用于篩查大量樣品。
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