动物营养学报    2017, Vol. 29 Issue (10): 3703-3709    PDF    
黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒的研发
宋青龙1,2, 李成洪3, 傅巍1, 唐红梅3, 杨春柳1, 谯仕彦2     
1. 北京龙科方舟生物工程技术有限公司, 北京 100193;
2. 国家饲料工程技术研究中心, 北京 100193;
3. 重庆市畜牧科学院, 重庆 402460
摘要: 本研究旨在应用胶体金免疫层析技术,结合胶体金定量读数仪研制出一种快速定量检测谷物和饲料中黄曲霉毒素B1含量的胶体金快速定量检测试剂盒。该试剂盒以胶体金标记高特异性单抗,与偶联抗原进行正交试验,确定适宜条件,同时通过与对照线和试验线的颜色对比,应用胶体金定量读数仪,对样本中黄曲霉毒素B1含量进行定量检测。结果表明,黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒检测方法简便、快速、稳定性好,且可得出具体数据,避免了人肉眼观察的差异;与常见霉菌毒素无交叉反应,样品检测结果与高效液相色谱法检测结果的相对误差在20%以内。由此可见,本试验研制的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒可用于谷物和饲料中黄曲霉毒素B1含量的快速定量检测。
关键词: 黄曲霉毒素B1     胶体金     试纸条    
Development of Aflatoxin B1 Colloidal Gold Rapid and Quantitative Test Kit
SONG Qinglong1,2, LI Chenghong3, FU Wei1, TANG Hongmei3, YANG Chunliu1, QIAO Shiyan2     
1. Beijing Longkefangzhou Bio-Engineering Technoligy Co., Ltd., Beijing 100193, China;
2. National Feed Engineering Technology Research Center, Beijing 100193, China;
3. Chongqing Academy of Animal Sciences, Chongqing 402460, China
Abstract: This experiment was conducted to develop a colloidal gold rapid and quantitative test kit for detected aflatoxin B1 content in grain and feed by using colloidal gold immunochromatography technology and colloidal gold quantitative test instrument. The kit using colloidal gold-labeled highly specific monoclonal antibody and conjugated-antigen in an orthogonal experiment to find the optimum condition, meanwhile, by compared the color of the control line and the test line, using the colloidal gold quantitative test instrument to detected the aflatoxin B1 content in samples. The results showed that the aflatoxin B1 colloidal gold rapid and quantitative test kit was simple, rapid and stability, the specific data could be obtained, avoided the differences observed by naked eyes. This kit had no cross reaction with common mycotoxin, the relative error of aflatoxin B1 colloidal gold rapid and quantitative test kit detection results and high performance liquid chromatography detection results was less than 20%. In conclusion, this aflatoxin B1 colloidal gold rapid and quantitative test kit which developed by the experiment can be used for testing the aflatoxin B1 content in grain and feed rapidly and quantitative.
Key words: aflatoxin B1     colloidal gold     test paper    

黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)主要是由黄曲霉菌和寄生曲霉菌分泌的次级代谢产物,其产毒菌株适宜在温暖、潮湿的条件下生长,广泛存在于花生、玉米、小麦和稻米等农产品中,对人及动物肝脏组织有破坏作用,严重时可导致肝癌甚至死亡,由于其高致癌性,被国际癌症研究机构认定是一类人类致癌物[1]。黄曲霉毒素B1危害主要是造成动物的采食量、体增重和饲料转化率降低,繁殖性能紊乱,免疫功能降低等。

黄曲霉毒素B1的主要检测方法有薄层色谱法、高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)法、质谱联用法、酶联免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)法及胶体金免疫层析法。薄层色谱法在处理样品时工作量大,检测过程中需接触标准品,危害到操作人员的健康。HPLC法和质谱联用法所需检测仪器价格昂贵,需要专业技术人员操作,且样品前处理复杂,不便于推广应用,也不适合大批量样品检测。ELISA法和胶体金免疫层析法操作简便、快速、灵敏度高,可进行定量和半定量检测,且无需贵重仪器设备,因此近年来发展迅速[2]。近年来,发展了多种针对黄曲霉毒素的免疫检测方法[3-6]。其中胶体金免疫层析法检测谷物中的黄曲霉毒素B1已有了广泛的应用,但其只能做定性检测[7-10]。本试验旨在胶体金免疫层析法的基础上,配合定量读数仪,研发出黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒,对谷物和饲料中的黄曲霉毒素B1含量进行快速定量检测,以期为饲料中黄曲霉毒素B1含量的检测提供准确、快速、简便的方法。

1 材料与方法 1.1 试验材料和仪器设备

试验材料包括:黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、伏马毒素、赭曲霉毒素、T-2毒素标准品(Sigma公司,美国), 氯金酸(HAuCl4·4H2O,国药集团化学试剂有限公司), 黄曲霉毒素B1偶联卵清蛋白(AFB1-OVA,北京龙科方舟生物工程技术有限公司), 黄曲霉毒素B1单克隆抗体(AFB1-Ab,北京龙科方舟生物工程技术有限公司), 羊抗鼠免疫球蛋白G(IgG,上海金标生物科技有限公司), 硝酸纤维素膜(Millipore公司,美国), 胶体金结合垫、样品垫、吸水纸(上海金标生物科技有限公司), 黄曲霉毒素B1免疫亲和层析柱(北京龙科方舟生物工程技术有限公司)。

仪器设备包括:三维平面点膜喷金仪HM3030(上海金标生物科技有限公司)、微电脑自动斩切机ZQ2000(上海金标生物科技有限公司)、高速冷冻离心机H-2050R(长沙湘仪离心机仪器有限公司)、紫外连续扫描分光光度计(Thermo公司,美国)、数显磁力搅拌电热套(天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司)、电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)、胶体金定量读数仪(上海捷浩科学仪器有限公司)、恒温孵育器(杭州奥盛科技有限公司)。

1.2 试验方法 1.2.1 胶体金溶液的制备

在圆底烧瓶中加入1 L超纯水加热至煮沸,加入10 mL 1%氯金酸溶液,2 min后加入12 mL 1%柠檬酸三钠溶液,此时溶液颜色由黑色逐渐变为酒红色。继续煮沸15 min后停止加热,冷却至室温,4 ℃贮存。紫外扫描检测胶体金溶液质量。

1.2.2 抗体最佳标记pH的确定

取1 mL胶体金溶液,分别加入1、3、5、8、10、15、20 μL浓度为2 moL/L的碳酸钾(K2CO3)溶液调节pH,黄曲霉毒素B1单抗按照5 μg/mL标记,终浓度1% BSA封闭,4 000 r/min离心5 min, 去上清液后用磷酸盐缓冲溶液(PBS)洗涤1次,再次4 000 r/min离心5 min后沉淀用300 μL悬浮液悬浮,按10 μL/cm喷金量将标记好的抗体包被在胶体金结合垫上,37 ℃干燥2 h。

黄曲霉毒素B1偶联抗原和羊抗鼠IgG均分别稀释到0.5 mg/mL,按1 μL/cm划膜量包被到硝酸纤维素膜上,37 ℃干燥1 h。组装大板、切条,用PBS检测,观察检测线(T线)显色情况,选择没有死金的显色最强的缓冲液用量作为最佳标记pH。

1.2.3 抗体最佳标记浓度与抗原最佳包被浓度的确定

用确定的最佳标记pH,单抗分别按照2、3、4、5 μg/mL标记,偶联抗原分别按照0.1、0.2、0.3、0.4 mg/mL包被在T线位置,进行正交试验,检测黄曲霉毒素B1标准品(浓度为0、2、5、10、20、50 μg/kg)浓度,选择0 μg/kg显色明显且灵敏度最高的组合为最佳条件。在此条件下,羊抗鼠IgG分别按照0.05、0.10、0.15、0.20 mg/mL包被在对照线(C线)位置,检测黄曲霉毒素B1标准品(浓度为10 μg/kg)浓度,选择C线显色强度与T线相当的包被浓度为最佳条件。

1.2.4 黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒检测卡的组装

将包被有黄曲霉毒素B1偶联抗原和羊抗鼠IgG的硝酸纤维素膜、喷有黄曲霉毒素B1单抗偶联胶体金的聚酯垫、玻璃纤维滤纸与吸水纸组装在聚氯乙烯(PVC)底板上,用切条机切成3.88 mm宽的试纸条,装入检测卡壳中,即为最终的检测卡。

1.2.5 样品前处理方法的确定

将不含黄曲霉毒素B1的玉米样品粉碎后,称取4份,每份各1 g,向其中添加黄曲霉毒素B1标准品溶液,使其终浓度为10 μg/kg。每份样本分别加入5、6、7、8 mL样品提取液,然后用稀释液稀释6倍,用制备的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒检测卡检测,确定提取液与稀释液用量。

1.2.6 标准曲线的建立

配制一系列不同浓度(0、10、20、30、40、50和60 μg/kg)的黄曲霉毒素B1标准品,按确定的提取与稀释比例提取稀释后,分别取100 μL加到检测卡的加样孔中,恒温孵育器37 ℃反应10 min,放入胶体金定量读数仪中,读取T线与C线的峰面积比值(T/C值),每个浓度重复检测5次,计算平均值。以T/C值的平均值为横坐标、黄曲霉毒素B1标准品浓度为纵坐标,制作标准曲线。

1.2.7 添加回收试验

分别取玉米和玉米干酒糟及其可溶物(DDGS)样本,检测其中黄曲霉毒素B1含量,然后向其中添加不同浓度(0、10、20和50 μg/kg)的黄曲霉毒素B1标准品,再次进行检测,计算添加回收率。

1.2.8 试剂盒特异性检测

分别配制玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、伏马毒素、赭曲霉毒素、T-2毒素标准品,浓度分别为100、500、1 000、2 000 μg/kg,用黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒检测,考察试剂盒特异性。

1.2.9 试剂盒批内和批间重复性检测

用同批次和3个不同批次的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒分别检测黄曲霉毒素B1标准品(浓度分别为5、10、20、40 μg/kg),批内每个浓度重复5次,批间每个浓度重复2次,考察其重复性。

1.2.10 试剂盒稳定性检测

将黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒放置于45 ℃温箱中,分别于第0、2、4、6、8周检测黄曲霉毒素B1标准品(浓度分别为5、10、20、40 μg/kg),考察产品的稳定性。

1.2.11 样品检测

随机选取10份黄曲霉毒素B1的含量在2~50 μg/kg之间的市售的谷物及饲料样品,分别用HPLC法和本试验制备的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒进行检测,比较检测结果。

1.3 数据统计

试验数据利用Excel 2007进行统计分析和标准曲线制作,数据以平均值表示。

2 结果与分析 2.1 胶体金溶液扫描结果

以双蒸水为对照,用紫外分光光度计在400~700 nm连续扫描,测定吸收曲线和吸收峰,结果显示,最大吸收峰(λmax)为527 nm,最大吸光度值(ODmax)为0.109。所制备的胶体金溶液颗粒大小在40 nm左右,颜色为透明的酒红色,液面无油质类漂浮物,可用于试纸条制备。

2.2 抗体最佳标记pH

胶体金中加入5 μL浓度为2 moL/L的K2CO3溶液调节pH时,标记抗体没有死金现象,且显色最强,调节后的胶体金溶液的pH在8.0左右。

2.3 抗体最佳标记浓度与抗原最佳包被浓度

通过正交试验,确定抗体按3 μg/mL标记,T线偶联抗原按照0.2 mg/mL包被,C线羊抗鼠IgG按照0.1 mg/mL包被为最佳条件,在此条件下,试纸条检测黄曲霉毒素B1标准品的检测限为2 μg/kg。

2.4 样品前处理方法的确定

取1 g粉碎后的样品,加入8 mL样品提取液提取,然后用稀释液稀释6倍,加样100 μL,37 ℃反应10 min,为最终检测条件。

2.5 标准曲线

通过对一系列不同浓度的黄曲霉毒素B1标准品的检测,确定线性范围及对应的T/C值如表 1。以T/C值为横坐标、标准品浓度为纵坐标,建立标准曲线如图 1

表 1 黄曲霉毒素B1标准品浓度与对应T/C值 Table 1 AFB1 standard concentration and the corresponding T/C value
图 1 黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒标准曲线 Figure 1 Standard curve of AFB1 colloidal gold rapid and quantitative test kit
2.6 添加回收试验结果

分别取玉米和玉米DDGS样本,检测其中黄曲霉毒素B1含量,然后分别向其中添加0、10、20、50 μg/kg的黄曲霉毒素B1标准品进行检测,计算添加回收率,结果见表 2。玉米样本的添加回收率在98%~125%之间,玉米DDGS样本的添加回收率在96%~136%之间。

表 2 玉米和玉米DDGS样本添加回收试验结果 Table 2 Results of supplementation recovery test of corn and corn DDGS samples
2.7 试剂盒的特异性结果

表 3可知,利用黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒检测不同浓度霉菌毒素标准品,结果均小于2 μg/kg,说明该试剂盒与玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、伏马毒素、赭曲霉毒素、T-2毒素均无交叉反应。

表 3 黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒的特异性结果 Table 3 Results of specificity of AFB1 colloidal gold rapid and quantitative test kit
2.8 试剂盒批内和批间重复性结果

用同批次的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒分别检测黄曲霉毒素B1标准品,每个浓度重复检测5次,批内重复性结果见表 4。结果表明,黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒的批内变异系数均不大于10%。

表 4 黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒批内重复性结果 Table 4 Results of intra repeatability of AFB1 colloidal gold rapid and quantitative test kit

用3个不同批次的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒分别检测黄曲霉毒素B1标准品,每批次每个浓度重复检测2次,批间重复性结果见表 5。结果表明,黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒的批间变异系数均小于10%。

表 5 黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒批间重复性结果 Table 5 Results of inter repeatability of AFB1 colloidal gold rapid and quantitative test kit
2.9 试剂盒稳定性结果

将黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒放置于45 ℃温箱中,于第0、2、4、6、8周检测黄曲霉毒素B1标准品浓度,其稳定性结果见表 6。结果表明,黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒在45 ℃下保存8周其检测结果仍符合要求,变异系数均小于15%。

表 6 黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒稳定性结果 Table 6 Results of stability of AFB1 colloidal gold rapid and quantitative test kit
2.10 样品检测结果

利用黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒检测10份样品,结果见表 7。结果显示,黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒的检测结果与HPLC法检测结果相符,相对误差在20%以内。

表 7 黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒和HPLC法检测结果 Table 7 Detection results of AFB1 colloidal gold rapid and quantitative test kit and HPLC method
3 讨论

黄曲霉毒素B1是农产品中最普遍存在的一种霉菌毒素,且其毒性强,可造成养殖动物采食量减少、生产性能下降、免疫力降低等症状,严重的可导致家畜死亡,给养殖业造成巨大损失。同时,如果奶牛摄入含黄曲霉毒素B1的饲粮,经体内代谢后,还会在牛奶中分离出黄曲霉毒素M1,影响牛奶质量。因此,世界各国对黄曲霉毒素B1都有严格的限量标准,而在饲料原料及成品中,黄曲霉毒素B1也是必检项目。

目前市场上常用的检测黄曲霉毒素B1的方法有HPLC法、ELISA法及胶体金免疫层析法。本试验研发的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒与现有产品相比,具有以下几点优势。

首先是操作简便快速。HPLC法在样本提取后要过免疫亲和层析柱,上机检测样本时平均每个需要25 min左右[11]。谢体波等[12]在粮油食品中黄曲霉毒素B1测定试验中使用的市售ELISA试剂盒,4 ℃储存,使用前需要复温,样本提取后要在25 ℃条件下加样反应45 min。且这2种方法都需要专业技术人员操作。本试验研发的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒常温储存,稳定性试验结果表明,45 ℃条件下储存8周其变异系数仍小于15%,相当于常温放置6个月。检测时,样本经过简单提取,稀释后直接加样,在37 ℃孵育器中进行反应,对外界温度没有要求,反应时间只需10 min,批量检测时所需平均时间更短。

其次是结果准确、重复性好。陈笑笑等[7]研制的黄曲霉毒素B1胶体金试剂板结果判定是根据T线与C线颜色对比,T线比C线深或一样为阴性,T线比C线浅或无色为阳性,且只能进行定性检测,即通过结果的阴阳性判断样本中霉菌毒素含量是否超出检测线。这种肉眼判读方法在T线与C线颜色相近时容易产生误差。本试验研发的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒用定量读数仪给出霉菌毒素具体含量,代替肉眼判断的工作,避免人为因素主观判断造成的差异。检测玉米样本的添加回收率在98%~125%,玉米DDGS样本的添加回收率在96%~136%。黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒批内和批间重复性变异系数均不大于10%,检测10份样品与HPLC法检测结果比较相对误差在20%以内,结果符合度高。

最后是检测成本低。HPLC法每个样本要消耗1个免疫亲和层析柱[11],每支价格在70~150元,液相色谱仪也比较昂贵,因此只有一些大型饲料企业的中心化验室进行此项检测。ELISA法在每次检测时都要做标准曲线[12],即6个标准品,因此更适合批量检测,而单个样本检测的成本就比较高。本试验研发的黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒所配定量读数仪内置相应的标准曲线,检测时,不需要再做标准品,因此即使只检测1个样本,也不会增加检测成本,适合大部分饲料企业实际使用需求及成本控制。

4 结论

本试验利用胶体金免疫层析技术,以特异性强的单克隆抗体为基础,研发了黄曲霉毒素B1胶体金快速定量检测试剂盒。该试剂盒稳定性好,与常见的霉菌毒素无交叉反应。同时通过与胶体金定量检读数结合使用,实现了定量检测,满足快速准确的需求。检测不同种类的谷物和饲料样品,其结果与HPLC法检测结果有较高的符合率。

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