重金属离子镉快速检测及监测分析系统的评价

郭健　路宏博　赵小旭等

[摘要]本研究建立在快速定量检测大米中，重金属离子镉的胶体金免疫层析试纸条分析方法，通过一系列的实验研究了该方法的准确度和精密度。结果表明该检测方法准确度和精密度较高，并且重金属离子镉快速检测及监测分析，该系统小巧轻便、操作简单、检测结果可以追溯，适用于粮库筛查和监测。

[关键词]镉；胶体金免疫层析法；大米

中图分类号：TS207.5 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20180209

镉是一种蓄积性毒物，以二价离子形式存在于环境中，易导致人体高血压、骨折、癌症和肾功能紊乱等疾病，是对人类健康有巨大毒害作用的金属元素之一，在食品中应及时检出。水稻是对镉吸收最强的谷类作物，其超标率达10.3%，并且我国一半以上的人口以大米作为主食，确保其安全性至关重要。

目前，镉的检测方法主要为仪器法，包括电化学分析法、原子吸收法、电感耦合、离子体原子发射光谱法、离子体质谱法、溶出伏安法等各种方法的联用，仪器法检测结果准确但是设备昂贵、费时费力，需要专门的技术人员进行操作，且不能用于现场和大规模的检测，因此急需建立一种快速、稳定的检测大米中重金属离子镉的方法。

本文基于已经开发出的胶体金快速检测试纸条，对建立的定量检测系统进行评价，以期用于现场快速、准确检测。

1材料与方法

1.1主要仪器

干式加热器、胶体金读数仪、200μL移液器、计时器、离心管（50mL，20mL）、枪头、一次性手套、离心机、原子吸收光谱仪、涡旋混合器、分析天平，20目筛网。

1.2主要试剂

超纯水、硝酸、硫酸、EDTA、乙酸乙酯、甲醇、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化钠等。

1.3方法

1.3.1检测原理

重金属镉检测试纸条应用了竞争抑制胶体金免疫层析的原理，结构如图1所示。将金标抗体结合在金标垫/微孔中，将抗原（T线）和二抗（C线）固定于NC膜上，当待测样品加到样品垫/微孔中后，样本中抗原与金标抗体结合，通过层析作用向前移动。当移至（T线）区域时，偶联抗原和未结合金标抗体结合而被截留，聚集在检测线（T线）上，剩余金标抗体越过检测线（T线），在质控线（c线）处与二抗结合显色，配合仪器读取结果。

1.3.2检测方法

1.3.2.1样品前处理

称取2.0g±0.02g均质（过20目筛网）样本于50mL离心管中，加入6mL硝酸溶液（0.5M）和4mL乙酸乙酯，具塞，充分振荡5min后，4000rpm离心5min；取1mL上清，加入2mL硫酸溶液（1M），振荡3min，4000rpm离心3min；弃上清，取500μL下清，立即加入0.5M PBS溶液（5min内），振荡混匀；取250μL该混合液，加入200μLLEDTA-水溶液（0.5M），振荡均匀，1min内待检。

1.3.2.2检测步骤

（1）在进行检测前先完整阅读使用说明书，从原包装中取出试剂桶，打开后取出所需数量的微孔试剂和试纸条，并做好标记；微孔试剂取出后，立即盖好试剂桶盖。

（2）使用前将试纸条、微孔试剂和待检样品恢复至室温25℃；将所需微孔试剂置于加热器上的微孔中。一次检测样品数量不要超过4个；如果一次检测样品数量超过4个，请按照4个一组，分批检测。

（3）用微量移液器移取200μL回温后的样品于微孔试中，缓慢抽吸至检测样品与微孔试剂充分混匀；使用计时器，开始计时。

（4）40℃条件下孵育5min；孵育结束后，停止计时；从试剂桶中取出所需数量的试纸条并插入微孔试剂中，使印有LOGO手柄端向上，另一端向下并充分浸入溶液中；再次按下计时器，开始第二次5min孵育。

（5）第二次5min孵育结束后，停止计时；取出试纸条，擦除下端样品垫，立即使用读数仪读取检测结果。注意不要接触或损坏测试条中部检测区域，并在1min内读取结果。

（6）检验完毕，剩余试纸条和微孔试剂放回试剂桶并盖紧桶盖，剩余所有的试剂盖紧瓶盖，一起放回试剂盒中，2～8℃保存。

1.3.2.3评价方法

配置高、中、低三种浓度的糙米样品，其中低浓度样品为88.1μg/kg，中浓度样品为169μg/kg，高浓度样品为261μg/kg。每组7份评价标准样品，由3位实验员所用样品提供的方法分别独立提取每组样品，并按照所用样品提供的方法检测，计算其标准差（SD）和检测均值。

按照上述检测步骤进行操作，分别测定该方法的准确度、精密度。其中准确度依据与标准样品标定值的检测偏差判定，用回收率表示，回收率计算方式如下：

回收率=样品检测均值/样本标定值×100%

精密度的测定：精密度依据批内精密度，指同一批次产品检测同一样本结果的重现性，用变异系数（CV）表示，变异系数（CV）计算方法如下：

变异系数（CV）=标准差/样本标定值×100%

2结果与分析

2.3结果判定

（1）打开样品卡壳，将定量试纸条插入样品卡壳槽内，保证白色NC膜表面的两条色带在卡壳视窗中间。

（2）将样品卡壳插入读数仪样品卡槽中，按照仪器操作程序，点击触屏“检测”键或“TEST”按钮，读取结果。

2.2评价结果

按照1.3.2进行样品检测，检测结果如表1所示。

2.3准确度和精密度

根据以上检测结果，计算检测方法的准确度和精密度，具体结果如表2所示。

根据计算结果得出，在高、中、低三个浓度的标准样品，平均回收率均在±20%之内，平均批内精密度CV<10%。

2.4注意事项

（1）检测试纸条请在有效期内使用，使用前将试纸条和待检样本恢复至室温。

（2）样本大米和糙米可共用一条曲线，即糙米样本也可用大米的曲线进行检测。

（3）所有溶液使用前需摇匀，试剂C会有沉淀出现，但不影响结果。

（4）试剂A具有微弱的挥发性，建议配带口罩或在通风厨中操作。

（5）样本在振荡完，移取1.8mL上清时，偶尔会有颗粒物堵塞枪头的情况发生，可吹出、重新吸取。

（6）偶有样本因颗粒度过细等出现乳化现象，造成上清取液量不足，则“方法二”中第一步振荡5min后，可以静置10min后再离心，也可适当增加离心时间至8～10min。

（7）检测过程中请勿触摸试纸条中央的白色膜面，如不小心接触后请遗弃。

（8）枪头与离心管等耗材不可混用，以免交叉污染。

（9）样品要与微孔中试剂充分混合均匀，避免产生泡沫。

（10）第二次孵育后，务必立即去掉测试条下端的样品垫，并在1min内读取结果，因为试纸条干燥后颜色深度会产生一定变化，影响最后的结果。

（11）仪器读取结果必须使用配套读数仪和样品卡槽。

（12）试剂从试剂桶取出后，请立即盖好试剂桶盖。用完一桶试剂再打开另外一桶。如果一次用不完8个微孔，可取用所需数量的微孔，将剩余微孔立即放回到装有干燥剂的试剂桶中密封保存。请小心开启微孔盖，以保证全部试剂保留在微孔中。

（13）如发现阳性，检测结果需要使用法定的确证方法进行确证。

（14）试验遇到的任何问题，请与供应商联系。

3结论

通过一系列性能评价实验，重金属离子镉快速检测及监测分析系统，小巧轻便，方便携带，可以与其他检测项目同时检测，另外整个检测系统可以搭建云平台，现场检测数据可实时上传。重金属离子镉快速定量检测试纸条从称样开始到测定结束耽搁样本的检测时间小于35min。方法简便，对人员专业技能要求相對较低，并且其灵敏度、稳定性和特异性等均达到了食品中有毒有害物质快速检测的要求，非常适用于粮库收购环节的筛选和监控工作。