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AlphaLISA技術在食品安全檢測中的研究進展

文檔作者：洪小柳呂敬章張恒范放劉慧玲趙芳文檔來源：深圳出入境檢驗檢疫局,		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月08日
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上一篇： ATP生物發(fā)光法評價餐飲具的微生物污染研究

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第5 卷第 1 期食 品安全質量檢測學報Vol. 5 No. 1
2014 年1 月Journal of Food Safety and Quality Jan. , 2014
基金項目: 深圳出入境檢驗檢疫局科技項目(SZ2011001); 國家科技支撐計劃子課題(2012BA08B01-5)
Fund: Supported by Shenzhen CIQ Science &amp;amp; Technology Program (SZ2011001) and The national science and Technology Support Program
(2012BA08B01-5)
*通訊作者: 趙芳, 碩士, 工程師, 主要研究方向為食品微生物及獸藥殘留檢測。E-mail: zf.ff@163.com
*Corresponding author: ZHAO Fang, Engineer, Shenzhen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, No.1011, Fuqiang Road, Futian District,
Shenzhen 518045, China. E-mail: zf.f @163.com
AlphaLISA 技術在食品安全檢測中的研究進展
洪小柳, 呂敬章, 張恒, 范放, 劉慧玲, 趙芳*
(深圳出入境檢驗檢疫局, 深圳 518045)
摘要: 納米均相時間分辨熒光免疫法(AlphaLISA)是一種基于納米微珠的光激化學發(fā)光的新型均相檢測技術,
較傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)具有均相、免清洗、敏感度高、特異性強等特點。本文介紹了AlphaLISA 的
原理和特點, 簡要總結了近年來國內外AlphaLISA 技術的應用研究, 重點綜述了食品安全領域(包括生物毒素和
藥物殘留)的研究進展, 并對此技術的發(fā)展前景進行了展望。
關鍵詞: 納米均相時間分辨熒光免疫法; 檢測; 食品安全
Research progress of AlphaLISA technology in food safety detection
HONG Xiao-Liu, LV Jing-Zhang, ZHANG Heng, FAN Fang, LIU Hui-Ling, ZHAO Fang*
(Shenzhen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Shenzhen 518045, China)
ABSTRACT: Homogeneous time-resolved fluoroimmunoassay (AlphaLISA) is a new homogeneous detection
technology based on light stimulating of the chemiluminescence of nano micro-bead. Compared with the traditional
ELISA, the AlphaLISA has characteristics of homogeneity, free of cleaning, high sensitivity and specificity.
This paper introduced the principles and characteristics of AlphaLISA, briefly summarized the application
research of AlphaLISA technology at home and abroad in recent years, reviewed the research progress of
food safety field (including biological toxins and drug residues), and the future development of this technology
was also prospected.
KEY WORDS: homogeneous time-resolved fluoroimmunoassay; detection; food safety
近年來食品安全問題層出不窮, 食品安全的快
速檢測方法研究越來越受到人們的關注, 傳統(tǒng)的免
疫學檢測方法被廣泛應用于食品安全檢測。光激化學
發(fā)光納米均相時間分辨熒光免疫法(AlphaLISA)技術
在分子生物學和醫(yī)學領域上得到廣泛應用, 但在食
品安全檢測領域才剛剛起步。本文就目前AlphaLISA
技術在國內外的研究應用進展作一綜述, 并且著重
對食品安全檢測應用領域作出分析和展望。
1 光激化學發(fā)光技術的概述
納米均相熒光免疫 (luminescent oxygenchanneling
immunoassay, LOCI) 在1994 年最初由Ullman
等[1]報道, 以均相、一步、免清洗的操作優(yōu)勢, 以高
靈敏度、特異性強和高通量的技術特點, 成為近幾年
免疫研究分析的熱點。目前, 美國PerkinElmer 公司
已生產多種相關試劑(AlphaScreenTM)。AlphaLISA
第1 期洪小柳, 等: AlphaLISA 技術在食品安全檢測中的研究進展 199
技術是由 AlphaScreen 發(fā)展而來的用于高通量篩選的
光激化學發(fā)光技術。
1.1 AlphaLISA 的原理
AlphaLISA 技術的核心原理是單體氧的產生和
傳遞(圖1)。AlphaLISA 檢測試劑盒中包含感光微粒
和發(fā)光微粒兩種微粒, 這兩種微粒直徑約為188 nm。
在兩種微粒表面覆蓋有一層水凝膠, 微粒通過水凝
膠表面的功能團與生物分子相偶聯(lián)。每個微粒表面可
以覆蓋成百上千個生物分子, 可捕獲待測分子。當兩
種微粒受到680 nm 的激光照射后, 感光微粒表面的
光敏劑就會將周圍環(huán)境中的氧氣轉化為單體氧。單體
氧的傳播直徑約為200 nm, 如果發(fā)光微粒與感光微
粒之間的距離小于200 nm, 單體氧就能擴散至發(fā)光
微粒, 產生高能級的發(fā)光。相反, 如果發(fā)光微粒和感
光微粒的距離大于200 nm, 單體氧無法擴散至發(fā)光
微粒, 就不會有光信號的產生。AlphaLISA 均相反應
就是基于以上原理, 如果包被在兩種微粒表面的生
物分子存在相互作用時, 就拉近了兩種微粒之間的
距離, 產生光信號。通過對光信號的強度檢測, 來判
斷實際檢測樣品中有無待測目標物。
1.2 AlphaLISA 技術的特點
AlphaLISA 技術與傳統(tǒng)ELISA 相比, 具有以下
多種優(yōu)勢: ①靈敏度高。采用的是納米級微粒, 供體
微珠含有高密度的光敏劑, 增加了反應表面積, 極大
地提高了檢測靈敏度, 靈敏度由ELISA 的10-10
mol/L[2]數(shù)量級提高到10-17 mol/L; ②均相反應模式實
現(xiàn)了一步、免清洗檢測、操作簡便、易于自動化、2 h
內完成整個實驗流程; ③穩(wěn)定性好。AlphaLISA 長波
長激發(fā), 短波長發(fā)射, 能完全避免反應體系中的自發(fā)
光, 具有較強的抗淬滅能力, 檢測過程也不易受到樣
本組織干擾和pH 值、離子強度及溫度等因素干擾; ④
樣本用量少(低至5 μL 或更少), 更易實現(xiàn)小型化、芯
片化和高通量檢測[3]; ⑤用途廣泛, 可進行多種形式
的實驗,包括競爭性實驗、結合實驗、解聚實驗、多
種生物性分子間的檢測等[4], 可以使用直接檢測的方
式, 也可以選擇間接檢測的方式。
2 國內外的研究現(xiàn)狀和應用
基于 AlphaLISA 技術的原理, 單體氧分子在溶
液中可擴散200 nm, 供體微珠和受體微珠在小于200
nm 的范圍內都可被檢測到。而其他均相技術, 例如
時間分辨熒光(TR-FRET)、熒光偏振(FP), 供體和受
體之間的距離為10 nm, 僅限于小分子的檢測。
AlphaLISA 不受分子大小的影響, 可以應用于酶活
性、受體配體反應、DNA、RNA、蛋白、多肽、碳
水化合物等檢測[5-9]。近年來, AlphaLISA 技術廣泛
應用于多種組織、細胞來源的生物分子檢測、新藥物
開發(fā)分析[10]和臨床醫(yī)學病原體檢驗等領域。
2.1 分子生物檢測
Poulsen 等[4] 用AlphaLISA 和ELISA 兩種方法分
別定量人體血漿中的胰島素含量。結果顯示, 使用相
同的抗體條件下, 兩種方法的定量結果一致性非常
好。AlphaLISA 方法不受血紅素等樣品中其他成分干
擾, 比ELISA 具有更高的靈敏度和精確性,
圖 1 AlphaLISA 的技術原理[2]
Fig. 1 Principle of AlphaLISA
200 食品安全質量檢測學報第 5 卷
只需要 ELISA1/5 的樣本量, 就能達到比ELISA 低15
倍的檢出限, 同時操作簡便, 更易實現(xiàn)自動化。王柯
等[12] 應用ELISA、TRFIA 以及AlphalISA 技術建立
了小鼠腫瘤壞死因子的檢測方法, 從反應動力學、方
法學參數(shù)、相關性等方面比較這三種方法, 結果顯示
三種方法的相關性非常好, 而AlphaLISA 技術由于
不需要洗板孵育的過程, 耗時短、靈敏度高, 最適合
痕量樣品的檢測。
2.2 新藥物開發(fā)
在藥物研發(fā)過程中, AlphaLISA 技術對樣本的小
型化和高靈敏度特點, 可以減少篩選成本、提高產量,
尤其對數(shù)量少又珍貴的樣本極其重要。
2012 年, Schneider 等[13]使用AlphaLISA 技術將
泛素化結合矩陣作為通用組件檢測泛素化蛋白。泛素
—蛋白酶體通路(UPP)是蛋白質的選擇性降解中一項
非常重要的機制, 特別是在這個通路的E3 連接酶的
失調與多種疾病發(fā)生機理有關, 如癌癥、炎癥和代謝
性疾病。E3 連接酶是一類重要的藥物靶標, 傳統(tǒng)的
篩選技術通量低, 并多采用免疫印跡技術。
AlphaLISA 法結合生化檢測能識別出泛素化E3 連接
酶的抑制因子, 廢除發(fā)病機制。該方法未來在泛素的
藥物開發(fā)和診斷上將有廣闊的應用前景。
Beaudet 等[10]將生物素化的針對磷酸化的靶物質
的抗體作為一抗, 二抗直接偶聯(lián)于受體微珠, 來分別
檢測未受刺激的細胞及用抗癌藥物治療的細胞內靶
物質的去磷酸化作用, 結果Z 值達到0.9。
2.3 病原體檢測
AlphaLISA 技術近兩年已在國內被廣泛應用于
乙肝病毒抗原抗體檢測和試劑盒研制。馬強等[14]應
用AlphaLISA 法來定量出人血清乙型肝炎病毒e 抗
體(HBeAb)濃度, 檢測結果顯示自制試劑盒靈敏度為
0.003 NCU/mL, 可測范圍為0.003~16 NCU/mL, 136
份臨床血樣試劑盒測定數(shù)值有顯著相關性, R 值為
0.961。自制試劑盒的各項指標能夠達到臨床檢測要
求, 可取代昂貴的進口試劑盒應用于臨床檢測和基
礎醫(yī)學研究。
陳桂蘭等[15]比較了AlphaLISA 法與電化學發(fā)光
免疫分析法(ECLIA)、ELISA 及膠體金法測定低濃度
HBsAg, 并評價AlphaLISA 測定HBsAg 的臨床效果。
結果表明, AlphaLISA 檢測HBsAg 與ECLIA 有很高
的符合率, 在低濃度的HBsAg 檢測中, 可最大程度
地減少假陰性結果, 大大優(yōu)于其他方法。由于
AlphaLISA已經實現(xiàn)了儀器和試劑的國產化, 成本較
低, 可以有效降低醫(yī)療費用且該法可進行自動化定
量檢測, 適于臨床使用。
在大量的可溶性抗原細菌和病毒的檢測基礎上,
Mechaly 等[16]首次報道了顆粒性抗原的檢測, 即炭疽
芽孢桿菌孢子和保護性抗原(PA)在復雜樣品中的檢
測。為了避免供體珠聚集在孢子的表面上, 供體與受
體濃度比例應該高于4:1。檢測靈敏度為106 孢子
/mL。兔血清中PA 的檢測范圍在10~100 pg/mL, 整
個檢測過程只需50 min。該研究為檢測其他顆粒性抗
原如細菌或病毒奠定了基礎。
3 AlphaLISA 技術在食品安全檢測中的研
究應用
AlphaLISA 技術雖在國內外已得到迅速的發(fā)展,
尤其在醫(yī)學領域已廣泛應用, 但在食品安全領域的
方法學研究和試劑盒研制方面的報道較少, 僅在生
物毒素和獸藥殘留上有報道。
3.1 食品中的毒素檢測
毒素可分為動物毒素、植物毒素和微生物毒素,
其中微生物毒素包括細菌毒素、真菌毒素和藻類毒素
等。毒素對食品生產各個環(huán)節(jié)的危害性很大, 極少量
即可引起人中毒, 因此加強對其檢測至關重要。
脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON) 又
稱嘔吐毒素, 主要由禾谷鐮刀菌產生, 被歐盟分類為
三級致癌物。Bin 等[17]在用AlphaLISA 技術檢測谷
物及制品中的DON時, 通過DON－BSA包被發(fā)光微
粒和DON 競爭DON 抗體, 與生物素化羊抗兔IgG
以及包被有鏈霉親和素的感光微粒形成復合體, 建
立間接競爭DON 定量檢測方法, 結果顯示其靈敏度
達到0.007 ng/mL, 檢測范圍為0.007～100 ng/mL,。
該方法是目前DON 檢測中最靈敏的方法之一。
微囊藻毒素(microcystin)是一種從藍藻水華中分
離出的多肽毒素, 微囊藻毒素-LR 是毒素最強的一
種。我國生活飲用水標準限制飲用水中該毒素含量為
1 μg/L。鈕偉民等[18]建立了微囊藻毒素-LR(MC-LR)
的納米均相時間分辨熒光免疫分析法, 將偶聯(lián)的
MC-LR 的牛血清白蛋白(MC-LR-BSA)人工抗原連
接到發(fā)光微粒, 抗MC-LR 單克隆抗體和親和素通過
生物素連接感光微粒, MC-LR 人工抗原特異性地與
第1 期洪小柳, 等: AlphaLISA 技術在食品安全檢測中的研究進展 201
生物素抗 MC-LR 單克隆抗體結合, 形成一個免疫復
合物, 拉近感光微粒和發(fā)光微粒, 激發(fā)級聯(lián)放大化學
反應以大幅增強信號。其檢出限達0.02 ng/mL, 與
MC-LR 的其他免疫測定法相比, AlphaLISA 方法的
操作簡便、耗時短、高靈敏度、穩(wěn)定性好的特點, 尤
其適合于生活飲用水中微量MC-LR 的分析。
3.2 食品中獸藥殘留物的檢測
動物源性食品中的獸藥殘留問題近年來日益受
到人們的關注, 是食品安全中最重要的問題之一。動
物性食品中最常見的獸藥殘留是抗生素的殘留。
江南大學的趙莉莉[19]建立了恩諾沙星的兩種免
疫檢測方法, 包括時間分辨免疫(TRFIA)和均相熒光
免疫技術(LICLIA)。恩諾沙星是一類具有良好殺菌效
果的動物專用藥。TRFIA 法主要是利用雙功能螯合
劑標記稀土銪離子和抗體, 采用兩步法間接競爭模
式, 該檢測靈敏度為5 ng/L, 檢測范圍為0.01~100
μg/L。LICLIA 法中最重要的影響因素是選擇合適的
稀釋比例, 該實驗中選擇了Enrofloxacin-OVA-發(fā)光
珠 1: 500、抗恩諾沙星多克隆1: 2500、生物素化羊
抗兔抗體1: 200 的濃度稀釋比例, 兩步反應僅需要
30 min, 其方法靈敏度為2 ng/L, 檢測范圍為
0.007~100 μg/L, 將兩種免疫檢測方法和酶聯(lián)免疫分
析法(ELISA)進行方法相關性的比較, 結果表明三種
方法的相關性很好, LICLIA 法的靈敏度最高, 可應
用于樣品更復雜的檢測目的。
氯霉素(Chloramphenicol)是一種廣譜抗生素。由
于其具有效果好以及價格低廉等優(yōu)點, 已被普遍應
用于各類家禽、家畜、水產品及蜂制品的各種傳染性
疾病的治療。Zhang 等[20]首次用AlphaLISA 法對牛
奶、蜂蜜和雞蛋中的氯霉素(CAP)進行檢測時, 因
CAP 作為小分子物質, 是半抗原沒有免疫原性, 故
采用混合酸酐法活化, 再與大蛋白偶聯(lián), 形成
CAP-BSA 和CAP-OVA 結合物。該方法的靈敏度為
0.0086 ng/mL, 低于ELISA方法的靈敏度0.05 ng/mL,
檢測范圍為0.0096~20 ng/mL,可達3-5 個數(shù)量級, 整
個操作在30 min 內完成, 可以進行384、1536、3456
孔板的高通量檢測。
4 展 望
近年來, 食品安全的重要性越來越凸顯, 動物
源性食品在人們的日常生活中所占比重越來越大,
盡快建立食品中獸藥和生物毒素等有害物質殘留的
高靈敏快速篩選檢測方法已成為當務之急。目前, 食
品中獸藥和生物毒素有害物質殘留的檢測方法包括
氣質聯(lián)用法、液質聯(lián)用法、放射受體法(Charm II)和
酶聯(lián)免疫法(ELISA)[21]。氣質聯(lián)用法和液質聯(lián)用法檢
測靈敏度高、特異性強但普遍存在著儀器昂貴, 方法
復雜, 操作煩瑣, 試劑消耗量大的局限性, 不適用快
速檢測技術; 放射受體法(Charm II) 法可達到
μg/kg(ppb)級的檢測靈敏度, 但由于檢測的物質范圍
有限, 而且檢測成本居高不下, 其推廣應用受到限制;
酶聯(lián)免疫法(ELISA)由于操作簡便、檢測成本低和檢
測通量高而被廣泛應用, 是目前最為高效和普遍使
用的檢測篩選技術, 但隨著食品檢測向著更加痕量
級發(fā)展, 傳統(tǒng)ELISA 的靈敏度已不能滿足快速檢測
的要求。
AlphaLISA 技術是超微量檢測領域中出現(xiàn)的新
興檢測技術, 被譽為免洗的ELISA, 具有快速、均相
(免洗)、高靈敏、量程寬和操作簡便的特點[22,23], 非
常便于快速篩選和自動化。目前, 高通量的生物標志
物篩選分析對于自動化檢測儀器平臺的要求較迫切,
AlphaLISA 技術將是未來致病菌、生物毒素和抗生素
殘留快速檢測平臺的發(fā)展方向。
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(責任編輯: 張宏梁)
作者簡介
洪小柳, 本科，工程師，主要研究方
向為食品微生物及獸藥殘留檢測。
E-mail: siluerhxl@163.com
趙芳, 碩士, 工程師, 主要研究方向
為食品微生物及獸藥殘留檢測。
E-mail: zf.ff@163.com

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