基于链置换扩增技术荧光检测赭曲霉毒素A的研究

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目的赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA)是一种分布广、毒性强、稳定性高、危害大的真菌毒素,其污染食物的现状已成为一类公共卫生食品安全问题。不断创新和丰富OTA的检测方法是有效保障食品安全的一项重要措施,具有重要的现实意义。该研究以磁性纳米颗粒(Magnetic nanoparticles,MNPs)作为固相载体,核酸适配体(Aptamer,Apt)作为识别分子,再联合链置换扩增信号放大技术(Strand Displacement Amplification,SDA)建立两种检测OTA的新方法,为食物中OTA的检测提供新的选择,也为建立其他痕量小分子的检测方法提供新思路。方法1.基于直链型核酸适配体和链置换扩增技术荧光检测OTA首先,生物素化的OTA核酸适配体与链霉亲和素化的磁珠反应,得到磁珠-适配体复合物(MNPs-Apt)。然后,加入互补DNA链-1(c DNA-1),双链杂交后,c DNA-1结合到MNPs-Apt上,磁分离,弃上清。当OTA存在时,OTA优先与Apt结合从而竞争下c DNA-1,使其重新游离于溶液中。此时,磁分离收集上清,上清液中c DNA-1的量与OTA呈正相关。接下来,依次加入分子信标-1(环部碱基序列与c DNA-1互补)、Klenow片段、DNA引物以及脱氧核糖核苷三磷酸(d NTP)进行SDA反应,实现荧光信号放大。最后,在荧光分光光度计上检测荧光信号。优化部分实验条件后,建立荧光检测OTA的方法。2.基于发夹型核酸适配体和链置换扩增技术荧光检测OTA在方法一的基础上进行适当创新,通过Apt、延长链和c DNA-2链依次连接构建一种发夹型核酸适配体(Hairpin aptamer,Hap)以达到简化实验步骤的目的。另外,以多功能酶标仪代替荧光分光光度计,实现对OTA的高通量快速检测。当OTA存在时,Hap中的Apt对其进行捕获,从而释放出c DNA-2,并以此作为分子信标-2的杂交位点,进而发生SDA反应实现信号放大。反之,发夹结构不能被打开,分子信标-2不与c DNA-2杂交,SDA反应不能进行,最终荧光信号弱。优化部分实验条件后,建立荧光检测OTA的方法。3.方法学比较及样品分析分别利用金标准高效液相色谱法(HPLC)和以上两种新方法对小麦粉和玉米粉的加标样品进行检测,并比较三种分析方法的检出限、线性范围、精密度和准确度。结果1.基于直链型核酸适配体和链置换扩增技术荧光检测OTA(1)MNPs与Apt的结合与表征:MNPs与Apt结合的最优浓度分别为1.3mg/m L和300 nmol/L。磁性、透射电镜以及Zeta电位表征显示MNPs-Apt磁性强,混悬液较稳定。(2)MNPs-Apt捕获OTA的表征:通过比较MNPs-Apt加入前后溶液中游离OTA的含量变化,表明了MNPs-Apt能够有效捕获OTA,MNPs-Apt储备液的最佳用量为65μL。(3)可行性分析:在一定浓度范围内,SDA反应明显提高了荧光强度,降低了方法的检出限。(4)条件优化:选择c DNA-1b的序列、0.08 U/m L的Klenow片段、200 nmol/L的引物以及120 min的SDA反应时间为最优实验条件。(5)标准曲线和方法学评价:在0.5 ng/m L~128 ng/m L范围内,△F/F0与OTA浓度的对数呈现良好的线性关系,标准曲线为Y=0.535X+0.525(Y为△F/F0,X为lg COTA),R~2=0.994,检出限为0.125 ng/m L,精密度、准确度高、特异性好。2.基于发夹型核酸适配体和链置换扩增技术荧光检测OTA(1)MNPs-Hap的表征:MNPs-Hap的Zeta电位为-19.5 m V,表明混悬液较稳定。(2)可行性分析:预实验结果表明,检测0、1、10、100 ng/m L OTA标准溶液的实验结果差异明显,方法可行。(3)条件优化:选择Hap2的序列、25μL的MNPs-Hap、p H为7.4的缓冲溶液以及0.06 U/m L的Klenow片段为最优实验条件。(4)标准曲线和方法学评价:在2 ng/m L~64 ng/m L范围内,△RFU/RFU0与OTA浓度的对数呈现良好的线性关系,标准曲线为Y=0.740X+0.378(Y为△RFU/RFU0,X为lg COTA),R~2=0.991。检出限为0.5 ng/m L,准确度、精密度及特异性良好。3.方法学比较及样品分析直链型核酸适配体荧光法和发夹型适配体荧光法的检出限分别为0.125ng/m L和0.5 ng/m L,与HPLC方法的检出限5 ng/m L相比较,有明显降低。三种分析方法对实际样品分别进行分析,HPLC法的相对标准偏差(RSD)为1.48%~9.71%,加标回收率为94.33%~98.99%;直链型适配体荧光法的RSD为6.23%~17.57%,加标回收率85.45%~108.35%;发夹型适配体荧光法的板内RSD为4.62%~11.88%,板内加标回收率为90.60%~105.27%,板间RSD为6.17%~11.49%,加标回收率为90.48%~106.72%。结论该研究建立的这两种检测OTA的新方法,具有灵敏度较高、准确度好、特异性强、经济环保、简单快速等优势,有望用于食品中真菌毒素的检测,在保证食品安全方面具有潜在的实际应用价值。
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