可视化蛋白芯片在食品安全检测中的应用

孟东，陈蕾，王波，墨瑾瑜，李周敏*

1.徐州市质量技术监督综合检验检测中心（徐州 221008）；2.南京大学金陵学院（南京 210089）

常言道“民以食为天”，食品安全问题与社会中每一个群体都有着密不可分的关系。目前食品安全检测方法越来越多样化、简便化、有效化，并在最大程度上对食品安全起到了保障作用[1]。蛋白芯片技术以基因芯片为基础，采用微阵列点样等方法，将大量生物样品（抗原抗体等）有序地固定在载体上，形成较密集的二维分子阵列。待测生物样品被检测过程中，使其与标记好的检测探针实现特异性反应，然后用荧光法、化学发光法、显色法等来显示特异性反应结果，最后利用特定的仪器设备快速检测出信号强度，并准确且高效分析，从而判断出样品中靶分子的含量，以达到对样品检测分析的结果[2-6]。

蛋白芯片技术有着操作简单灵敏度高、所需样品少、一份样品可同时进行多指标检测、提升检测效率、降低检测成本等优点[7]。文章着重于可视化蛋白芯片技术在食品安全检测中的应用，包括食源性致病微生物、兽药残留、农药残留、动物疫病等方面进行综述。

1 可视化蛋白芯片在食品安全检测中的应用

1.1 食源性致病微生物检测中的应用

食源性致病微生物对食品的污染，不但会威胁到人民群众的身体健康，而且也会给国民经济带来巨大的损失。目前现有的食源性致病微生物的检测方法操作过程繁锁、检测周期长。可视化蛋白芯片可以快速地检测出食品中潜在的微生物，又兼备着常规芯片的优点。近年来，许多学者开始用可视化蛋白芯片对病原菌展开一系列检测研究。

熊亮斌等[8]在检测西瓜中果斑病菌时，用的是在硝酸纤维素膜上制备的可视化蛋白芯片，其检测结果表明，可视化蛋白芯片具有较好的特异性，可进行多次检测样品。相比于常用的检测方法，如酶联免疫吸附法（ELISA），其高灵敏度和阳性检测率一致，但可视化蛋白芯片具有检测速度更快，检测时间仅为ELISA的1/8，样品量少，操作设备更简单，检测结果不需要昂贵的仪器，仅用肉眼所见或显微镜下观察等优点。

胡娟等[9]在进行检测黄瓜绿斑驳花叶病毒时，用的也是在硝酸纤维素膜上制备的可视化蛋白芯片。试验中，以50批葫芦科种子为待测样品，用在硝酸纤维素膜上制备的可视化蛋白芯片进行检测，最后其检测结果与ELISA相比较，吻合率基本一致，并经过PCR的检验后，证实用可视化蛋白芯片所测定的结果良好。这也说明了可视化蛋白芯片在植物病毒检测中能广泛应用。

1.2 在兽药残留检测中的应用

动物源性食品中兽药残留的种类繁多。我国兽药种类主要包括抗生素类、激素和兴奋剂类等药物。常见的兽药残留检测方法主要包括微生物法[10]、理化检测法[11]、免疫分析法[12]等。这些方法虽然具有高特异性、高灵敏度、操作容易等优点，但是在兽药残留检测中仍需要更准确、更省时、无需依赖昂贵的仪器设备的检测方法。

钟文英等[13]利用可视化蛋白芯片，同时检测牛乳中残留的两类抗生素（磺胺类、喹诺酮类）。其检测结果显示，在牛乳中2种药物的回收率，分别在83%~110%之间，且相对偏差可控制在10%以内。也能快速筛选出对牛乳样本中磺胺类和喹诺酮类抗生素的残留。李周敏等[14]采用可视化蛋白技术也能快速检测出牛奶中的庆大霉素。所得结果表明，庆大霉素加标的质量浓度分别在10，200和1 000 ng/mL（n=3）这三个数值左右，且平均回收率达到112%，98%和95%。此外李周敏等[15-16]也采用了可视化蛋白技术同时检测牛奶中9种喹诺酮类抗生素以及同时检测牛奶中诺氟沙星和恶喹酸，其结果表明试验所购的16个品牌牛奶样品中，喹诺酮类抗生素含量均低于1 ng/mL，符合国家对牛奶最大允许残留量的规定。Li等[17-19]还建立了可视化蛋白芯片法同时检测牛奶中多种有害物质的残留。

王兴如等[20]利用自动化微孔板生物芯片点样仪与可视化检测方法相结合，采用内标法实现蜂蜜中四环素的单孔定量检测。每孔内均含内标校正曲线，可避免人为孔间加样带来的结果误差。该法可用于多个指标的检测且整个过程操作简便，适宜于日常快速检测。该法的检测限达到0.8 ng/mL，线性范围为0.8~19.2 ng/mL，R2=0.971，回收率达到80%~120%，SRSD＜10%。王雯等[21]在研究中发现，采用可视化蛋白芯片能十分快速地测定出氯霉素在蜂蜜中的残留，且检测效率快，可同时进行多个样品检测。试验结果表明，建立的标准曲线相关系数R2＞0.99，样品的回收率也在90%~120%，检出限低于0.1 ng/mL，效果十分良好。Li等[22]建立了可视化蛋白芯片法同时检测蜂蜜中4种硝基呋喃代谢物的残留含量。此方法还可以运用在对现场大规模待测样品进行初筛选阶段。

李周敏等[23]还通过可视化蛋白芯片对饲料中常见的抗生素（四环素、林可霉素、氟苯尼考等）进行检测。方法的加标回收率均在70%~120%内，SRSD均小于15%。试验结果与液相色谱-质谱连用的方法相比，两者之间基本一致，而且可视化蛋白芯片检测效率更快，具有操作更简单、可同时进行大量样品一起检测、样品量少等优点。

综上所述，可视化蛋白芯片法具有高通量、可同时进行多样品检测分析、高灵敏度、试剂用量少、检测成本低、检测效率快等优点，在动物源性食品中兽药残留检测应用中能够广泛应用。

1.3 在农药残留检测中的应用

农药残留是指农业生产中食品（豆类、蔬果、禽肉等）施用农药后仍有残留少量农药，有毒降解物等有毒杂质。若误食用含农药残留的食品，不仅会食物中毒，而且也会对人体造成慢性危害。其中，有机氯农药在人体内代谢功能差，体内累积时间长，对人们的身体伤害较大。目前，在农药残留检测中常用的检测方法主要有：气相色谱法[24]、液相色谱法[25]、酶抑制法[26]、免疫法[27]等。

孟东等[28]建立了可视化微阵列蛋白芯片法同时检测蜂蜜中多菌灵、啶虫脒、蝇毒磷3种农药残留含量的分析方法。对多菌灵、啶虫脒、蝇毒磷的定量范围分别为0.4~6.4，0.3~4.8和0.75~12 ng/mL，相关系数r＞0.99，检测限分别为3.21，2.47和2.52 ng/mL，准确度为83.6%~126.4%，变异系数均＜10%，且三者之间交叉反应率低；向不同的空白蜂蜜中添加不同浓度的标准品时，检测结果具有较高的准确度和重复性。

汤迪朋等[29]建立基于可视化蛋白芯片法智能手机同时快速检测蔬菜中3种农药残留的分析方法。对多菌灵、百菌清、克百威的定量范围分别为3~243，3~243和0.5~8 ng/mL，相关系数r＞0.99，且三者之间的交叉反应率均＜1%；向不同的空白蔬菜中添加不同浓度的标准品时，检测结果具有较高的准确度和重复性，加标回收率为84.0%~118.0%，变异系数均＜10%（n=3）；检测限分别为79，69和15 ng/mL。

1.4 在动物疫病检测中的应用

在食品安全检测中，动物疫病检测是保证食品安全的一个重要步骤。动物疫病本意上是指动物出现传染病或者寄生虫病毒等症状，常出现的动物疫病包括牛瘟、鸡瘟、猪瘟等。养鸡业主要的几种传染病有禽流感、新城疫病、鸡传染性支气管炎等。人们食用携带有病毒感染的禽肉后，轻者会出现呕吐、恶心、全身乏力等病状，重者可能会危及人体生命健康等。病毒感染会出现大面积感染的现象，甚至可能会出现人传人等可怕现象。每年我国禽兽养殖场都进行动物疫病检测来避免动物病毒感染。酶联免疫吸附测定（ELISA）、免疫荧光测定（IFA）和细胞凝集抑制（HI）等是血清学检测技术中常用的一些技术。这些技术虽然具有操作简单、能够准确且快速得到试验结果、灵敏度高等优势及独特性，但是它们不能同时进行检测。可视化蛋白质芯片技术既保留了抗原-抗体反应的快速性、灵敏性和特异性，又兼备了可视化蛋白芯片技术高通量、可同时检测多种样品、所需样品量少、检测成本低、高平行、微型化和高灵敏度等优势，有利于大规模在食品安全中动物疫病检测中的推广与应用。

石霖等[30-32]针对不同特殊抗体之间的特异性，将免疫胶体金技术与银显影技术相互融合，设计出了一种可同时用于检测出常见动物疫病（禽流感，鸡新城疫等）两种或四种血清抗体的可视化蛋白质芯片。与琼脂扩散法相比较，可视化蛋白芯片具有更高的灵敏度，灵敏度高达400倍以上。同时该芯片又具有高通量，可同时检测出动物疫病两种或四种血清抗体的特点。通过大面积的动物疫病检测发现，可视化蛋白芯片技术具有高灵敏度、检测结果准确且高效、不需要昂贵的仪器设备、检测仅用肉眼所见或在显微镜下观察、可推广到基层使用等优点，该方法同时结合免疫胶体金技术、银显影技术和蛋白芯片技术，并且首次将纯化的全病毒蛋白作为捕获抗原，是血清学检测技术上的突破与创新。

由此可见，可视化蛋白芯片技术作为一种新型的生物技术，虽然在动物疫病检测的研究并没有非常全面，但是可视化蛋白芯片在动物疫病检测方面将会有较好的发展前景。

2 结语与展望

食品安全问题关系人们的健康安全，在当前的时代背景下，食品安全问题备受关注。可视化蛋白芯片技术虽然发展时间较短，但是凭借其独特性在食品安全检测领域得到广泛应用，如更快速并且准确地得到检测结果、灵敏度高、通量高、检测时间短、价格低廉、无需依靠昂贵的检测设备进行检测、仅通过肉眼就可以观察到检测结果等优点。因此，可视化蛋白芯片技术有望在食品安全检测领域得到广泛的推广应用。