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標(biāo)記免疫層析技術(shù)在食品安全檢測(cè)中應(yīng)用進(jìn)展

文檔作者：湯軼偉, 高子媛, 魏立巧, 李譯, 蘭建興, 張德福, 高雪, 勵(lì)建榮* ( 文檔來(lái)源：渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年06月14日
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第5 卷 第7 期 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào) Vol. 5 No. 7
2014 年7 月 Journal of Food Safety and Quality Jul. , 2014
基金項(xiàng)目: 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31201370)、遼寧省博士啟動(dòng)基金項(xiàng)目(20121080)、國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD29B06)
Fund: Supported by the National Natural Science Foundation of China (31201370), Research Fund for the Doctoral Program of Liaoning
Province (20121080) and the National Key Technologies R &amp;amp; D Program of China during the 12th Five-Year Plan Period (2012BAD29B06)
*通訊作者: 勵(lì)建榮, 教授, 主要研究方向?yàn)槭称钒踩珯z測(cè)。E-mail: lijr6491@163.com
*Corresponding author: LI Jian-Rong, Professor, Food Science Research Institute of Bohai University, No. 19, Technology Road, Songshan
District, Jinzhou 121013, China. E-mail: lijr6491@163.com
標(biāo)記免疫層析技術(shù)在食品安全檢測(cè)中應(yīng)用進(jìn)展
湯軼偉, 高子媛, 魏立巧, 李 譯, 蘭建興, 張德福, 高 雪, 勵(lì)建榮*
(渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院, 遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 錦州 121013)
摘要: 食品安全檢測(cè)技術(shù)是食品質(zhì)量保證和食品安全管理的重要基礎(chǔ), 主要以儀器檢測(cè)方法為主。標(biāo)記免疫
層析技術(shù)是建立在層析技術(shù)和和抗原-抗體特異性免疫反應(yīng)基礎(chǔ)上的一項(xiàng)新興免疫檢測(cè)技術(shù), 具有靈敏度高、
特異性強(qiáng)、使用便捷、檢測(cè)速度快等特點(diǎn), 被廣泛應(yīng)用于食品安全快速檢測(cè)過(guò)程中。本文對(duì)膠體金標(biāo)記免疫層
析技術(shù)、量子點(diǎn)標(biāo)記免疫層析技術(shù)、上轉(zhuǎn)換發(fā)光標(biāo)記免疫層析技術(shù)等在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了綜述,
通過(guò)分析目前各種標(biāo)記免疫層析技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和不足, 提出了發(fā)展方向, 以期為我國(guó)食品安全快速檢測(cè)技術(shù)的
發(fā)展提供文獻(xiàn)支持。
關(guān)鍵詞: 標(biāo)記免疫層析技術(shù); 食品安全; 進(jìn)展
Progress on immunolabelling chromatographic techniques in
food safety detection
TANG Yi-Wei, GAO Zi-Yuan, WEI Li-Qiao, LI Yi, LAN Jian-Xing, ZHANG De-Fu,
GAO Xue, LI Jian-Rong*
(Food Safety Key Lab of Liaoning Province, School of Chemical Engineering and Food Safety, Bohai University,
Jinzhou 121013, China)
ABSTRACT: Instrument detection methods are predominant food safety testing technology which is a significant
foundation for maintaining food quality and food safety management. Immunolabelling chromatographic
technique, a new immunosorbent assay based on chromatography and specific immune responsible between antibody
and antigen, is widely used in food safety detection due to its high sensitivity, specificity, simplicity, and
high determination speed. In this paper, the application of gold immunochromatographic technique, quantum
dots immunochromatographic technique, up-converting phosphor immunochromatographic technique in food
safety detection were detailed summarized, and the development direction of immunolabelling chromatographic
technique was given after the advantages and disadvantages were analyzed. It provided the bibliographic support
to promote the rapid detection of food safety in our country.
KEY WORDS: immunolabelling chromatographic technique; food safety; progress
1914 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào) 第5 卷
1 引 言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 食品種類越來(lái)越多, 極大改善
和提高了民眾的生活質(zhì)量。但是隨著人民生活水平的不斷
提高, 公眾的注意力已從食品供應(yīng)保障轉(zhuǎn)向食品營(yíng)養(yǎng)與安
全方面[1]。食品安全問(wèn)題是關(guān)系國(guó)民健康、種族存亡的重
大問(wèn)題, 隨著經(jīng)濟(jì)全球化和食品國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展, 食品從
生產(chǎn)到消費(fèi)要經(jīng)過(guò)更多的環(huán)節(jié), 這使得現(xiàn)在的食品比以往
更容易被污染, 也為部分食品生產(chǎn)者提供了不法生產(chǎn)劣質(zhì)
食品的機(jī)會(huì)。
食品安全檢測(cè)技術(shù)是食品質(zhì)量保證和食品安全管理
的重要基礎(chǔ), 可對(duì)食品中有毒、有害成分進(jìn)行定性或(和)
定量分析, 以保障食品安全。目前, 食品安全檢測(cè)技術(shù)主要
是儀器檢測(cè)法, 該方法具有靈敏、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn), 主要包括[2]:
高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,
HPLC)、氣相色譜法(gas chromatography, GC)、高效薄層色
譜法(high performance thin layer chromatography, HPTLC)、
毛細(xì)管電泳法(capillary electrophoresis, CE)、紅外吸收光譜
法(infrared absorption spectrometry, IR)、原子吸收分光光度
法(atomic absorption spectrometry, AAS)、原子熒光光譜法
(atomic fluorescence spectrometry, AFS)、電感耦合等離子體
質(zhì)譜分析(inductively coupled plasma-mass spectrometry,
ICP-MS)、γ 譜儀法等。但是儀器測(cè)定法一般對(duì)樣品的前處
理要求非常嚴(yán)格, 且需要對(duì)檢測(cè)人員進(jìn)行培訓(xùn), 不適合現(xiàn)
場(chǎng)及大量樣品的篩選測(cè)定[3]。
免疫層析技術(shù)是建立在層析技術(shù)和抗原-抗體特異性
免疫反應(yīng)基礎(chǔ)上的一項(xiàng)新興免疫檢測(cè)技術(shù), 具有靈敏度
高、快速、簡(jiǎn)單等特點(diǎn), 適合現(xiàn)場(chǎng)及大量樣品的檢測(cè)。
免疫層析技術(shù)以固定有測(cè)試線和質(zhì)控線的條狀纖維
層析材料為固定相, 以測(cè)試液為流動(dòng)相, 通過(guò)毛細(xì)管作用
使待測(cè)物在層析試紙條上移動(dòng), 經(jīng)過(guò)檢測(cè)線時(shí)發(fā)生特異性
免疫反應(yīng), 游離物在質(zhì)控線處發(fā)生免疫反應(yīng), 最后通過(guò)測(cè)
試線顏色的深淺判斷測(cè)試結(jié)果。
2 不同標(biāo)記免疫層析技術(shù)
2.1 膠體金標(biāo)記技術(shù)
膠體金標(biāo)記技術(shù)是目前應(yīng)用最廣的標(biāo)記免疫層析技
術(shù)之一, 示意圖見(jiàn)圖1, 該技術(shù)以化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的膠體金
為示蹤標(biāo)記物, 通過(guò)金顆粒表面的負(fù)電荷與待測(cè)目標(biāo)物抗
體結(jié)合在一起沉淀在結(jié)合釋放墊上, 最后根據(jù)檢測(cè)線顏色
的深淺定性或半定量樣品中目標(biāo)物。
按照抗原與抗體結(jié)合方式的不同, 免疫層析可分為
非競(jìng)爭(zhēng)性免疫層析與競(jìng)爭(zhēng)性免疫層析[5]。非競(jìng)爭(zhēng)性免疫層
析常用于檢測(cè)食品中具有多個(gè)抗原決定簇目標(biāo)物的殘留,
如致病菌、毒蛋白等。競(jìng)爭(zhēng)性免疫層析常用于檢測(cè)食品中
帶有單一抗原決定簇的目標(biāo)物殘留, 如農(nóng)藥、獸藥、水產(chǎn)
品藥物、生物毒素、違禁藥物等。兩種免疫層析方法的區(qū)
別見(jiàn)表1。
圖1 免疫層析試紙條組裝示意圖[4]
Fig. 1 Assemblage of the GICA strip[4]
表1 競(jìng)爭(zhēng)性免疫層析和非競(jìng)爭(zhēng)性免疫層析的區(qū)別
Table 1 Difference between competitive and non-competitive
gold immunochromatography assay
結(jié)合釋放墊 檢測(cè)線 質(zhì)控線
競(jìng)爭(zhēng)性免疫層析 Ab1 Ab2 Ab3
競(jìng)爭(zhēng)性免疫層析 Ab1 Ag Ab2*
注: Ab1 金標(biāo)記目標(biāo)物抗體; Ab2 目標(biāo)物抗體; Ab3 抗Ab1 抗體;
Ab2*包被抗原
膠體金免疫層析技術(shù)對(duì)食品中有害物質(zhì)殘留檢測(cè)方
法的研究文獻(xiàn)很多, 主要集中在食品中有害微生物、農(nóng)獸
藥和生物毒素殘留、違禁藥品殘留等[6-12]。
目前, 膠體金免疫層析技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定中
不可或缺的技術(shù)之一, 但多為定性或半定量分析, 這大大
限制了該技術(shù)的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)膠體金免疫標(biāo)記層析技術(shù)
的定量分析, 陳曦等[13] 基于表面增強(qiáng)拉曼散射
(surface-enhanced Raman scattering, SERS)理論, 指出吸附
在金粒子表面的某些化合物會(huì)使拉曼散射信號(hào)得到巨大增
強(qiáng), 并以此設(shè)計(jì)了一種基于金標(biāo)試紙的定量快速檢測(cè)系統(tǒng),
為膠體金免疫層析技術(shù)的定量分析奠定了基礎(chǔ)。2013 年,
常化仿[14]以SERS 為基礎(chǔ), 將拉曼標(biāo)記免疫探針固定在檢
測(cè)線上, 方便信號(hào)采集, 縮短了檢測(cè)所需時(shí)間, 改善了
SERS-膠體金免疫層析檢測(cè)方法的重現(xiàn)性。
2.2 量子點(diǎn)標(biāo)記技術(shù)
量子點(diǎn)(quantum dots, QDs)是一類能在光激發(fā)后產(chǎn)生
熒光的準(zhǔn)零維納米半導(dǎo)體材料, 通常由II B~VI B、III
B~VB、副族化合物及Si 等元素組成[15,16]。量子點(diǎn)材料具
有激發(fā)光譜寬、發(fā)射光譜窄、量子產(chǎn)率高、光化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)
定及可修飾性等特點(diǎn), 已成為一種理想的熒光探針。
Hu 等[17]采用巰基丁二酸為表面修飾劑, 水相法合成
水溶性CdTe/ZnSe 核殼量子點(diǎn), 在N-羥基琥珀酰亞胺作用
下將量子點(diǎn)標(biāo)記在抗克倫特羅(CLE)多克隆抗體上, 并以
凝膠電泳和斑點(diǎn)雜交試驗(yàn)驗(yàn)證是否連接成功。光譜分析結(jié)
第7 期 湯軼偉, 等: 標(biāo)記免疫層析技術(shù)在食品安全檢測(cè)中應(yīng)用進(jìn)展 1915
果表明: 量子點(diǎn)與抗體結(jié)合后光強(qiáng)度增強(qiáng), 熒光峰發(fā)生了
紅移; 將合成的CdTe/ZnSe-Anti-CLE pAb 偶聯(lián)物作為指示
CLE 分子的熒光標(biāo)記物, 研制出用于檢測(cè)CLE 的免疫層析
試紙條, 最低檢測(cè)量可達(dá)1 μg/L, 為實(shí)際樣品中CLE 殘留
檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。
Anna 等[18]建立了量子點(diǎn)標(biāo)記免疫層析法檢測(cè)牛奶中
氯霉素殘留的檢測(cè)方法。在硫代N-羥基琥珀酰亞胺和N-(3-
二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亞胺鹽酸鹽作用下將量子點(diǎn)與
抗氯霉素單克隆抗體結(jié)合。實(shí)驗(yàn)對(duì)樣品墊的種類、氯霉素
包被原的種類、包被抗原用量等進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果顯示: 最
佳實(shí)驗(yàn)條件下所建立方法的最低檢測(cè)限為0.1 ng/mL, 能
滿足實(shí)際樣品中氯霉素殘留檢測(cè)的需要。
李文軍[19]建立了檢測(cè)赭曲霉毒素的量子點(diǎn)標(biāo)記層析
檢測(cè)方法。該方法利用偶聯(lián)試劑1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙
基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)將CdTe 量子點(diǎn)上的羧基與抗體
上的氨基共價(jià)連接, 并通過(guò)斑點(diǎn)實(shí)驗(yàn)法驗(yàn)證偶聯(lián)結(jié)果。檢
測(cè)結(jié)果顯示建立的量子點(diǎn)標(biāo)記熒光層析試紙條檢測(cè)方法的
檢測(cè)線為5 ng/mL, 具有良好的特異性。
定量檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展是量子點(diǎn)免疫層析試紙條定量
分析的基礎(chǔ)。馬義才等[20]設(shè)計(jì)了一種基于電荷耦合(CCD)
的量子點(diǎn)免疫層析試紙條定量檢測(cè)系統(tǒng), 其中包括試紙條
架、掃描系統(tǒng)、電荷耦合器、信號(hào)放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、
微處理器、輸出顯示裝置、打印機(jī)、鍵盤、IC 卡。IC 卡與
試紙條配套使用, 微處理器讀取IC 卡參數(shù)后控制試紙條架
運(yùn)動(dòng)以適合掃描系統(tǒng)的光纖維頭對(duì)試紙條進(jìn)行自動(dòng)掃描。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 該系統(tǒng)具有檢測(cè)快速、操作簡(jiǎn)單、使用靈
活等優(yōu)點(diǎn), 具有較廣的應(yīng)用前景。
2.3 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料標(biāo)記技術(shù)
上轉(zhuǎn)換發(fā)光標(biāo)記免疫層析技術(shù)是國(guó)內(nèi)外最新建立的
以上轉(zhuǎn)磷光體為標(biāo)記物的新型快速檢測(cè)方法[21]。上轉(zhuǎn)磷光
體是將稀土元素?fù)诫s在某些雜質(zhì)晶體晶格中, 使其形成基
質(zhì)晶格中的發(fā)光中心。該標(biāo)記物屬于惰性無(wú)機(jī)發(fā)光材料,
具有耐用性強(qiáng)、穩(wěn)定性好, 有效期長(zhǎng)、通量高、無(wú)干擾等
特點(diǎn), 已成為標(biāo)記免疫層析技術(shù)的研究熱點(diǎn)。
上轉(zhuǎn)換發(fā)光標(biāo)記免疫層析技術(shù)的研究多集中在核酸
及病原菌的檢測(cè)方面[22-25], 在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的研究相
對(duì)較少。王浩然[26]以上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料標(biāo)記大腸桿菌O157、
甲型副傷寒沙門氏菌、傷寒沙門氏菌、腸炎沙門氏菌等10
種食源性致病菌的單克隆抗體為特異性生物探針, 以雙抗
夾心作為檢測(cè)模型, 依次研制了10 種食源性致病菌對(duì)應(yīng)的
上轉(zhuǎn)換發(fā)光標(biāo)記試紙條, 并在此基礎(chǔ)上研制了十通道型生
物傳感器(圖2), 提高了檢測(cè)通量, 但是食品中的防腐劑、
細(xì)菌培養(yǎng)性能等因素會(huì)對(duì)檢測(cè)造成一定影響。
2.4 其他標(biāo)記免疫層析技術(shù)
超順磁性納米顆粒是內(nèi)部含有金屬氧化物的納米材
料, 可通過(guò)改性與將生物抗體作為探針建立免疫層析檢測(cè)
方法, 該方法即可通過(guò)肉眼觀察或光學(xué)比色實(shí)現(xiàn)快速定性
分析, 也可利用磁信號(hào)檢測(cè)進(jìn)行定量分析, 圖3 為磁標(biāo)記
免疫層析試紙條示意圖。
圖2 十通道型生物傳感器示意圖[18]
Fig. 2 Scheme of ten-channel of biosensor[18]
圖3 磁性標(biāo)記免疫層析試紙條示意圖[27]
Fig. 3 Schematic diagram showing structures of magnetic lateral
flow immunoassay[27]
黃薇[28]以磁性納米微球?yàn)闃?biāo)記物建立了氯霉素殘留
的磁性免疫層析檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)對(duì)磁性微球與抗氯霉素抗
體偶聯(lián)的條件、檢測(cè)線和質(zhì)控線的包被條件等進(jìn)行了優(yōu)化。
結(jié)果顯示: 磁性微球與抗體的最佳偶聯(lián)比為100:1, 檢測(cè)線
包被量為1:5, 質(zhì)控線的包被量為1:100, 檢出限為4
ng/mL。該方法的建立為食品中其他抗生素殘留的檢測(cè)奠
定了基礎(chǔ)。
Yan 等[29]以Fe3O4 納米粒子偶聯(lián)抗副溶血弧菌抗體為
探針建立了水產(chǎn)中副溶血弧菌磁性標(biāo)記免疫層析檢測(cè)方
法。實(shí)驗(yàn)主要研究了磁性納米粒子粒徑與形貌對(duì)檢測(cè)方法
的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示, 當(dāng)納米粒子為球形、粒徑小于1 μm
時(shí)的檢出限為1×105 CFU/mL, 磁性納米粒子的粒徑、形貌
及理化性質(zhì)是建立穩(wěn)定、高效磁性標(biāo)記免疫層析檢測(cè)方法
的重要影響因素。
1916 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào) 第5 卷
3 展 望
標(biāo)記免疫層析技術(shù)以其簡(jiǎn)便快速、特異性強(qiáng)、靈敏度
高、無(wú)需特殊儀器等優(yōu)點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于食品安全快速檢測(cè)
中, 對(duì)保證我國(guó)的食品質(zhì)量安全和豐富食品檢測(cè)技術(shù)具有
重要意義。目前, 我國(guó)的標(biāo)記免疫層析技術(shù)主要分為膠體
金標(biāo)記免疫層析技術(shù)、量子點(diǎn)標(biāo)記免疫層析技術(shù)、上轉(zhuǎn)換
發(fā)光材料標(biāo)記免疫層析技術(shù)等。這些技術(shù)在實(shí)際研究及應(yīng)
用過(guò)程中仍存在一些不足。
膠體金標(biāo)記免疫層析技術(shù)是一種發(fā)展較為成熟的標(biāo)
記技術(shù)。但是, 降低檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)假陽(yáng)性或假陰性、提
高檢測(cè)的靈敏度及可重復(fù)性依然是亟待解決的問(wèn)題[30]。量
子點(diǎn)以其優(yōu)越的熒光強(qiáng)度和穩(wěn)定性成為一種理想的標(biāo)記免
疫層析探針, 故開發(fā)具有高通量、選擇性好、檢測(cè)簡(jiǎn)便的
量子點(diǎn)標(biāo)記免疫層析技術(shù)是當(dāng)前研究者的重要任務(wù)。上轉(zhuǎn)
化發(fā)光材料的低毒、穩(wěn)定、成本低等特點(diǎn)成為最有潛力的
標(biāo)記免疫層析技術(shù)之一, 但是該技術(shù)在食品中農(nóng)藥、獸藥、
違禁物品等殘留方面研究較少。所以, 針對(duì)上述問(wèn)題, 今后
標(biāo)記免疫層析技術(shù)的研究可從以下幾個(gè)方面深入探索: 1)
研究開發(fā)穩(wěn)定劑以提高標(biāo)記物-抗體探針抗干擾能力, 減
少假陽(yáng)性或假陰性現(xiàn)象的發(fā)生; 2)探尋能與標(biāo)記探針相容
的生物信號(hào)放大物質(zhì), 提高檢測(cè)的靈敏度; 3)制備特異性
好的類生物抗體或改進(jìn)標(biāo)記技術(shù)以提高標(biāo)記免疫層析方法
的檢測(cè)通量, 降低檢測(cè)成本; 4)研究標(biāo)記物的制備方法、探
索標(biāo)記抗體探針與目標(biāo)物的識(shí)別機(jī)理, 為拓寬標(biāo)記免疫層
析技術(shù)的檢測(cè)范圍奠定基礎(chǔ); 5)研究其他標(biāo)記免疫層析技
術(shù)以補(bǔ)充食品安全檢測(cè)方法。
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(責(zé)任編輯:趙靜)
作者簡(jiǎn)介
湯軼偉, 講師, 主要研究方向?yàn)槭称?
安全檢測(cè)。
E-mail: tangyiwei81@163.com
勵(lì)建榮, 教授, 主要研究方向?yàn)樗a(chǎn)
品和果樹貯藏加工、食品安全。
E-mail: lijr6491@163.com

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