核酸適配體傳感器應(yīng)用于牛乳檢測(cè)的研究進(jìn)展

李文清，劉慧敏，張國(guó)只，蘇麗娟，李萬(wàn)利*

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，河南 鄭州 450002）

核酸適配體傳感器應(yīng)用于牛乳檢測(cè)的研究進(jìn)展

李文清1，劉慧敏1，張國(guó)只1，蘇麗娟1，李萬(wàn)利2,*

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，河南 鄭州 450002）

近些年食品安全問(wèn)題頻發(fā)，牛乳質(zhì)量安全及摻假問(wèn)題備受關(guān)注。核酸適配體傳感器是新興的檢測(cè)方法，具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。將核酸適配體傳感器用于牛乳檢測(cè)是將來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。本文主要對(duì)近年來(lái)應(yīng)用核酸適配體傳感器檢測(cè)牛乳中致病菌、抗生素、生物毒素、重金屬和其他微量有害物質(zhì)進(jìn)行綜述，并且對(duì)這種檢測(cè)方法目前存在的問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展前景進(jìn)行分析，以期為這種新興的技術(shù)更好地應(yīng)用于牛乳檢測(cè)提供參考。

適配體；傳感器；牛乳；檢測(cè)

牛乳是人們餐桌上常見(jiàn)的食物，富含大量的營(yíng)養(yǎng)素。全球乳品安全事件時(shí)有發(fā)生，如日本雪印牛乳的葡萄球菌腸毒素事件、我國(guó)2008年的三聚氰胺事件。乳品安全問(wèn)題引起人們的極大關(guān)注。近年來(lái)我國(guó)獸藥和飼料添加劑的濫用造成牛乳中的抗生素殘留及有害化學(xué)物質(zhì)的不斷檢出。為了重振消費(fèi)者的信心，為執(zhí)法監(jiān)督和企業(yè)自身監(jiān)管提供有效武器，有必要建立這些微量有害物質(zhì)的靈敏、準(zhǔn)確、快速的分析方法。傳感器因其微型化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)已被應(yīng)用于食品檢測(cè)領(lǐng)域。本文主要就適配體傳感器在牛乳檢測(cè)中的應(yīng)用，以及目前存在的問(wèn)題進(jìn)行綜述，以期為我國(guó)乳品安全檢測(cè)提供技術(shù)支持。

1 傳感器的種類以及適配體傳感器的優(yōu)勢(shì)

GB 7665—87《傳感器通用術(shù)語(yǔ)》對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律（數(shù)學(xué)函數(shù)法則）轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。敏感元件主要分為物理類、化學(xué)類和生物類元件，物理類主要基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)，化學(xué)類基于化學(xué)反應(yīng)的原理，生物類基于酶、抗體和激素等分子識(shí)別功能。采用生物傳感器是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。生物傳感器的檢測(cè)原理主要是將待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料，經(jīng)分子識(shí)別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號(hào)，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測(cè)物濃度。近幾年研究比較熱門的生物傳感器當(dāng)屬核酸適配體傳感器。

適配體是指經(jīng)過(guò)一種新的體外篩選技術(shù)即指數(shù)富集的配體進(jìn)化（systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX）技術(shù)，從隨機(jī)單鏈寡聚核苷酸文庫(kù)中得到的能特異結(jié)合靶標(biāo)的單鏈寡聚核苷酸，可以是RNA或DNA，長(zhǎng)度約為25～60 個(gè)核苷酸[1-2]。作為新型分子識(shí)別元件，適配體既可以識(shí)別蛋白、核酸以及其他無(wú)機(jī)、有機(jī)分子[3]，還可以識(shí)別復(fù)合靶標(biāo)，比如跨膜蛋白、離子通道蛋白、細(xì)胞碎片、細(xì)胞膜、細(xì)菌、寄生蟲(chóng)、病毒、動(dòng)物細(xì)胞等[4-5]。理論上講，通過(guò)SELEX技術(shù)可以篩選出任意一個(gè)靶分子的高親和力和高特異性寡核苷酸適配體。適配體具有特異性強(qiáng)、親和力高、靶標(biāo)范圍廣等特點(diǎn)，能夠分辯出靶物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的細(xì)微差別，被稱為“人工抗體”。與傳統(tǒng)的抗體和酶相比，適配體作為新型的分子識(shí)別元件，具有熱穩(wěn)定性好、長(zhǎng)期無(wú)限保存、無(wú)免疫原性、活性均一、變性后可復(fù)性、無(wú)需實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等優(yōu)點(diǎn)[3,5-6]。核酸適配體的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)使許多學(xué)者相信它有可能成為抗體的替代物。

2 適配體傳感器在牛乳檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 適配體傳感器檢測(cè)牛乳中致病菌

牛乳中的食源性致病菌主要包括沙門氏菌、致病性大腸桿菌、蠟樣芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌及毒素、彎曲桿菌、副溶血性弧菌、變形桿菌、李斯特菌、結(jié)腸炎耶爾森氏菌、志賀氏菌等，這些食源性致病菌的存在對(duì)公眾健康構(gòu)成巨大的威脅。食品微生物的檢驗(yàn)，傳統(tǒng)方法主要包括形態(tài)檢查和生化方法，準(zhǔn)確性和靈敏性較高，但涉及的實(shí)驗(yàn)較多，需要進(jìn)行細(xì)菌分離、培養(yǎng)及一系列生化反應(yīng)，操作繁瑣、需要時(shí)間較長(zhǎng)[5]。因此有必要開(kāi)發(fā)一些食品微生物的快速、敏感、特異的檢測(cè)新技術(shù)，而核酸適配體傳感器檢測(cè)致病微生物具有分析速度快、靈敏度高、專一性強(qiáng)等特點(diǎn)[6]。

沙門氏菌是引起食源性中毒的首位細(xì)菌，關(guān)于它的適配體已有報(bào)道[7]。在牛乳檢測(cè)方面，宋靚婧[7]將沙門氏菌適配體吸附于納米金表面，構(gòu)建納米金-適配體傳感器，將梯度稀釋的沙門氏菌加入納米金-適配體復(fù)合物溶液中，再加入一定濃度NaCl溶液，通過(guò)觀察納米金顏色變化實(shí)現(xiàn)沙門氏菌的可視化檢測(cè)，最低檢測(cè)限為56 CFU/mL，檢測(cè)原理如圖1所示。

圖1 基于納米金-適配體傳感器的沙門氏菌可視化檢測(cè)原理圖[7]Fig. 1 Principle of Salmonella detection based on nano Au-adapter sensor[7]

大腸桿菌是人腸道中數(shù)量最多的一種細(xì)菌，某些大腸桿菌對(duì)人有病原性，可引起嚴(yán)重腹瀉，近年來(lái)對(duì)大腸桿菌適配體的報(bào)道較多[8]。在牛乳檢測(cè)方面，Zelada-Guillén等[9]利用碳納米管的強(qiáng)電荷傳遞能力，制作適配體傳感器，用于檢測(cè)牛乳中的大腸桿菌CECT675，檢出限可以達(dá)到6 CFU/mL。蠟樣芽孢桿菌是一種易引發(fā)食品毒性的革蘭氏陽(yáng)性菌，產(chǎn)生的毒素能引起人的腹瀉和嘔吐，因而牛乳中存在蠟樣芽孢桿菌可導(dǎo)致極大的安全隱患。Fischer等[10]在高親和力適配體誘捕的基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，PCR）技術(shù)成功地檢測(cè)出牛乳中的蠟樣芽孢桿菌。綜上所述，適配體傳感器檢測(cè)致病菌的研究才剛剛開(kāi)始，由于致病菌是一種復(fù)合靶，其適配體篩選難度更大一些。在牛乳檢測(cè)方面，核酸適配體傳感器應(yīng)用主要受限于大量的致病菌適配體還未被篩選出。致病菌的適配體篩選主要采用3 種方法：一種是以全細(xì)胞作為篩選靶物質(zhì)，這種研究大多集中在適配體篩選的起步階段；另一種是以表面組分作為靶物質(zhì)，如脂多糖、蛋白等；還有就是以真菌的代謝產(chǎn)物毒素作為篩選靶。致病菌上特異性組分和毒素目前成為選擇的熱門，因?yàn)橄鄬?duì)于整個(gè)細(xì)胞，后者具有實(shí)驗(yàn)周期短、明確結(jié)合位點(diǎn)等優(yōu)勢(shì)[11]。適配體應(yīng)用于食源性致病菌檢測(cè)還處在起步階段，目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的已篩選出適配體的食源性致病菌主要包括：大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、單增生李斯特氏菌、副溶血性弧菌[11]。

2.2 適配體傳感器檢測(cè)牛乳中抗生素殘留

在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，抗生素常用來(lái)預(yù)防和治療奶牛的細(xì)菌感染疾病如乳腺炎等，也被用作飼料添加劑促進(jìn)奶牛的生長(zhǎng)。除此之外，抗生素還被直接添加到牛乳中延長(zhǎng)它的保質(zhì)期。長(zhǎng)期服用含有抗生素殘留的牛乳會(huì)造成體內(nèi)細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性，降低人體免疫力。目前抗生素的檢測(cè)方法主要有微生物法、高效液相色譜法、毛細(xì)管電泳法、酶聯(lián)免疫分析法、薄層色譜法、分光光度法和電化學(xué)法等[12-14]，由于這些方法或是操作繁瑣，或是需要配合使用大型儀器，很難用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。因此，建立高效、靈敏的檢測(cè)方法監(jiān)控牛乳中的抗生素殘留，對(duì)于保障牛乳質(zhì)量，確保消費(fèi)者的食用安全是非常重要的。

一般情況下，抗生素在牛乳中含量很少，有些可能是10-12數(shù)量級(jí)，需要非常靈敏的檢測(cè)手段，核酸適配體傳感器在這方面具有優(yōu)勢(shì)。de-los-Santos-álvarez等[15]構(gòu)建了一種競(jìng)爭(zhēng)型適配體傳感器檢測(cè)新霉素B，其中適配體是通過(guò)與電極表面修飾的新霉素B相互作用而被固定的，它可以檢出牛乳中25～2 500 mmol/L新霉素B。之后，他們又將該固定方式應(yīng)用在表面等離子體共振傳感器的構(gòu)建中，并大大提高了新霉素B的檢測(cè)靈敏度，可以檢出牛乳中10～100 mmol/L新霉素B[16]。倪姮佳[17]以恩諾沙星和磺胺二甲嘧啶為靶分子，首次篩選出能特異性識(shí)別這兩種抗菌藥的核酸適配體，通過(guò)直接競(jìng)爭(zhēng)化學(xué)發(fā)光分析的方法檢測(cè)牛乳中恩諾沙星和磺胺二甲嘧啶的殘留，檢出限分別達(dá)到2.26 ng/mL和0.92 ng/mL。羅葉麗[18]應(yīng)用納米金比色法，通過(guò)監(jiān)測(cè)溶液顏色變化來(lái)檢測(cè)四環(huán)素，檢測(cè)限達(dá)到0.039 μg/mL，低于歐盟及我國(guó)制定的牛乳中四環(huán)素的最大殘留限量值。Chen Jing等[19]使用金納米顆粒，應(yīng)用熒光比色法實(shí)現(xiàn)了卡那霉素A的高敏感性檢測(cè)。其原理是把納米金作為DNA的載體和有效的熒光猝滅劑，當(dāng)卡那霉素A缺乏時(shí)，染料標(biāo)簽適配體能夠吸附在納米金的表面，熒光信號(hào)被猝滅；當(dāng)卡那霉素A存在時(shí)，靶標(biāo)與適配體的結(jié)合會(huì)導(dǎo)致適配體剛性結(jié)構(gòu)的改變，使標(biāo)簽適配體釋放到溶液中，熒光信號(hào)增強(qiáng)，此方法的檢測(cè)限達(dá)到0.3 nmol/L，對(duì)牛乳樣品的檢測(cè)取得令人滿意的結(jié)果。在鏈霉素的檢測(cè)方面，Taqhdisi等[20]應(yīng)用核酸外切酶Ⅲ、熒光染料（synergy brands，SYBR）和適配體互補(bǔ)鏈構(gòu)建了一種選擇性的、敏感的熒光適配體傳感器。當(dāng)鏈霉素缺乏時(shí)，熒光強(qiáng)度很弱；隨著鏈霉素的添加，適配體和它的靶標(biāo)結(jié)合，導(dǎo)致適配體互補(bǔ)鏈的釋放，更多保護(hù)性地對(duì)抗核酸外切酶Ⅲ的功能，隨著SYBR金的加入，可觀察到強(qiáng)烈的熒光信號(hào)，在牛乳加標(biāo)實(shí)驗(yàn)中不受樣品基質(zhì)的影響，檢測(cè)下限能達(dá)到54.5 nmol/L（圖2）。Yan Zhongdan等[21]研制了同時(shí)檢測(cè)多種抗生素的電化學(xué)適配體傳感器，可同時(shí)檢測(cè)氯霉素、氧四環(huán)素，采用高容量磁性中空多孔納米槽結(jié)合核酸外切酶輔助靶循環(huán)裝置，檢測(cè)下限分別達(dá)到0.15 ng/mL和0.10 ng/mL，并且這種適配體傳感器只要改變對(duì)應(yīng)的適配體就能應(yīng)用于其他抗生素的檢測(cè)。這一研究表明我國(guó)在高通量傳感器研制方面走在了國(guó)際前沿。一些抗生素的適配體序列如下表1所示。

表1 幾種抗生素的DNA核酸適配體序列Table 1 Nucleotide aptamers binding to several antibiotics

圖2 依賴于熒光分析基礎(chǔ)上的鏈霉素檢測(cè)原理圖[20]Fig. 2 Schematic description of streptomycin detection based on fl uorescence assay[20]

2.3 適配體傳感器檢測(cè)牛乳中生物毒素

牛乳中的生物毒素主要來(lái)源于奶牛采食污染的谷物、花生、玉米、油籽等飼料。存在于飼料中的生物毒素主要有黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素、伏馬菌素等[26]。生物毒素與上述的抗生素相似，只以微量或痕量存在于牛乳中。世界很多國(guó)都對(duì)食品和飼料中生物毒素含量提出了嚴(yán)格的限量標(biāo)準(zhǔn)，尤以歐盟提出的標(biāo)準(zhǔn)最為苛刻，以減少生物毒素對(duì)人類健康的危害。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法只能依靠大型儀器設(shè)備，操作復(fù)雜，而適配體傳感器在痕量物質(zhì)檢測(cè)方面具有優(yōu)勢(shì)。受霉菌毒素可用適配體的限制，目前只有少數(shù)生物毒素適配體應(yīng)用于牛乳檢測(cè)[27-28]，表2列出幾種常見(jiàn)的霉菌毒素核酸適配體序列。黃曲霉毒素B1是已知的化學(xué)物質(zhì)中致癌性最強(qiáng)的一種，主要存在于霉變飼料和食物中。Guo Xiaodong等[29]應(yīng)用Real time-PCR結(jié)合適配體識(shí)別的方法實(shí)現(xiàn)了黃曲霉毒素B1在嬰幼兒米粉和羊草中的痕量檢測(cè)，黃曲霉毒素B1的適配體作為分子識(shí)別探針，而與其互補(bǔ)的DNA鏈通過(guò)PCR擴(kuò)增的方式作為信號(hào)擴(kuò)大器，檢測(cè)下限能達(dá)到25 fg/mL，原理如圖3所示。奶牛吃了含黃曲霉毒素B1的飼料后能在體內(nèi)將其分解代謝為黃曲霉毒素M1，分泌到牛乳中，所以還未有適配體檢測(cè)牛乳中的黃曲霉毒素B1的報(bào)道，可能是牛乳中黃曲霉毒素B1的含量特別低，沒(méi)有檢測(cè)意義。我國(guó)只允許黃曲霉毒素M1以非常低的含量存在于牛乳中，其超痕量檢測(cè)在維護(hù)食品安全中顯得極為重要。Nguyen等[30]利用Fe3O4/聚苯胺的電化學(xué)適配體傳感器能敏感檢測(cè)牛乳中的黃曲霉毒素M1，檢測(cè)下限達(dá)到1.98 ng/L。

表2 幾種毒素的DNA核酸適配體序列Table 2 DNA aptamers binding to several toxins

圖3 黃曲霉毒素B1的適配體檢測(cè)展示圖[29]Fig. 3 Demonstration of aptamer-based detection of a fl atoxin

2.4 適配體傳感器檢測(cè)牛乳中重金屬殘留

重金屬的傳統(tǒng)檢測(cè)方法主要有原子吸收光譜、電感耦合等離子體發(fā)射光譜、陽(yáng)極溶出伏安等[32]，這些方法前處理復(fù)雜，儀器昂貴并且需要專業(yè)人員操作，難以滿足實(shí)際需要。目前已篩選出適配體，并且傳感器已應(yīng)用于食品檢測(cè)的重金屬離子主要局限于Hg2+、Pb2+、Cd2+、As3+[34-35]。平建峰等[36]應(yīng)用氧化鉍納米功能材料的新型電化學(xué)傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了乳品中痕量重金屬鉛離子和鎘離子的定量檢測(cè)，檢測(cè)下限分別達(dá)到0.21 μg/L和0.15 μg/L，其中鉛的檢測(cè)下限遠(yuǎn)低于我國(guó)嬰幼兒奶粉的檢測(cè)下限20 μg/L，而嬰幼兒奶粉是我國(guó)乳品標(biāo)準(zhǔn)中鉛含量規(guī)定最為嚴(yán)格的。這是將適配體、納米技術(shù)及電化學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于乳品檢測(cè)的良好例證。

2.5 適配體傳感器檢測(cè)牛乳中三聚氰胺的含量

三聚氰胺在牛乳中的添加能引起嚴(yán)重的腎臟損傷，Gu Chunmei等[37]利用便攜式葡萄糖儀及結(jié)構(gòu)選擇開(kāi)關(guān)適配體來(lái)檢測(cè)牛乳中的三聚氰胺含量，檢測(cè)原理如圖4所示，將三聚氰胺的濃度轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詼y(cè)量的葡萄糖的含量，三聚氰胺結(jié)合到適配體上促發(fā)了DNA轉(zhuǎn)化酶偶聯(lián)物的釋放，它能夠水解庶糖成為葡萄糖。在未經(jīng)任何前處理的牛乳中最低檢測(cè)限能達(dá)到67.5 ng/kg，低于美國(guó)食品與藥物管理委員會(huì)制定的嬰幼兒牛乳中三聚氰胺含量1 pg/kg檢測(cè)限，并且該檢測(cè)方法可用于任何條件下三聚氰胺的便攜式檢測(cè)。鑒于三聚氰胺在牛乳檢測(cè)中的重要性，Gu Chunmei等[38]又在前期研究基礎(chǔ)上，將三聚氰胺適配體Rd29C33由88個(gè)核苷酸縮短為34 個(gè)，此適配體顯示出對(duì)三聚氰胺更好的結(jié)合特性和親合力，利用這個(gè)縮短的三聚氰胺適配體實(shí)現(xiàn)了無(wú)標(biāo)簽的三聚氰胺熒光檢測(cè)，這種生物學(xué)分析方法在食品中三聚氰胺檢測(cè)上顯示出很好的應(yīng)用前景。

圖4 便攜式葡萄糖儀檢測(cè)三聚氰胺原理圖Fig. 4 Principle diagram of melamine detection using portable glucose meter[37][37]

2.6 適配體傳感器檢測(cè)牛乳中其他物質(zhì)含量

尿素也是一種受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)違規(guī)添加到牛乳中的含氮化合物，不同于常規(guī)的商業(yè)脲酶檢測(cè)方法，Kumar等[39]研究學(xué)者通過(guò)SELEX技術(shù)篩選到尿素的特異性DNA適配體，利用非修飾的金納米顆粒轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)，既可以通過(guò)固有熒光差異也可以通過(guò)可見(jiàn)顏色改變進(jìn)行檢測(cè)，牛乳中尿素?fù)郊俚臋z測(cè)下限可達(dá)到20 mmol/L。雙酚A牛乳中本身不含有，但是一種可以通過(guò)設(shè)備和包裝材料進(jìn)入牛乳中的危害人體健康的物質(zhì)，歐美國(guó)家已經(jīng)出現(xiàn)相關(guān)禁令，我國(guó)不久也會(huì)出臺(tái)限量法規(guī)。在金納米顆粒修飾的石墨烯改良的玻璃碳電極的基礎(chǔ)上，Zhou Ling等[40]研制出一種電化學(xué)適配體傳感器來(lái)檢測(cè)牛乳中的雙酚A的含量，檢測(cè)下限達(dá)到5 nmol/L。

2.7 牛乳中農(nóng)藥殘留的適配體篩選和電化學(xué)傳感器研制牛乳中農(nóng)藥殘留是影響乳制品安全的重要因素，主要來(lái)源于植物性飼料原料，如玉米、糠麩、餅粕、青綠飼料等。奶牛攝入污染的飼料后，農(nóng)藥在奶牛體內(nèi)積累，隨泌乳分泌到牛乳中，對(duì)人體造成長(zhǎng)時(shí)期、微劑量、慢性細(xì)微毒性效應(yīng)[41]。因此，控制牛乳中的農(nóng)藥殘留日益受到人們的關(guān)注。傳統(tǒng)方法檢測(cè)農(nóng)藥殘留主要采用高效液相色譜-質(zhì)譜串聯(lián)法、氣相色譜法、固相萃取技術(shù)等，操作繁瑣，需要儀器昂貴，因此發(fā)展快速的農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)尤為重要。核酸適配體傳感器在這方面具有優(yōu)勢(shì)，是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，但關(guān)于農(nóng)藥核酸適配體的篩選和應(yīng)用還鮮見(jiàn)報(bào)道。王麗[42]利用SELEX技術(shù)對(duì)甲拌磷、丙溴磷、水胺硫磷、氧化樂(lè)果4 種有機(jī)磷農(nóng)藥的

DNA適配體進(jìn)行了篩選，經(jīng)過(guò)12 輪篩選，得到15 個(gè)陽(yáng)性克隆，并比較了這些適配體的活性和特異性，發(fā)現(xiàn)有2 個(gè)序列能夠特異地同時(shí)結(jié)合這4 種有機(jī)磷農(nóng)藥，一組適配體序列是：AAGCTTGCTTTATAGCCTGCAGCGATTCTT GATCGGAAAAGGCTGAGAGCTACGC；另一組適配體序列是：AAGCTTTTTTGACTGACTGCAGCGATTCTT GATCGCCACGGTCTGGAAAAAGAG。劉倩[43]研制了一種可用于有機(jī)氯農(nóng)藥五氯苯酚檢測(cè)的電化學(xué)傳感器，電化學(xué)信號(hào)強(qiáng)度與五氯苯酚質(zhì)量濃度的對(duì)數(shù)呈良好的線性關(guān)系，檢測(cè)下限為3 pg/mL，可應(yīng)用于實(shí)際樣品中五氯苯酚的痕量測(cè)定。但是目前國(guó)內(nèi)外鮮見(jiàn)核酸適配體傳感器應(yīng)用于牛乳農(nóng)藥殘留檢測(cè)的報(bào)道，憑借核酸適配體傳感器的優(yōu)勢(shì)，這種技術(shù)手段將會(huì)成為牛乳農(nóng)藥殘留檢測(cè)的一個(gè)發(fā)展方向。

3 核酸適配體傳感器在牛乳檢測(cè)中的主要問(wèn)題及發(fā)展前景

核酸適配體檢測(cè)技術(shù)是一種比較新的技術(shù)，目前還處在嘗試階段，使用過(guò)程中要不斷進(jìn)行改進(jìn)才能進(jìn)行商業(yè)化的使用。在牛乳檢測(cè)領(lǐng)域目前存在的主要問(wèn)題有兩方面：其一，牛乳基質(zhì)復(fù)雜，富含蛋白質(zhì)及一些二價(jià)和三價(jià)陽(yáng)離子，檢測(cè)靶標(biāo)很容易和它們連接到一起形成聚合物影響檢測(cè)結(jié)果；其二，大量的靶標(biāo)還未篩選到合適的適配體，例如牛乳中各種殘留農(nóng)藥的適配體鮮見(jiàn)報(bào)道，這些都會(huì)限制核酸適配體檢測(cè)技術(shù)的使用。今后的研究方向?qū)?huì)拓展到高通量檢測(cè)，即研究同時(shí)檢測(cè)多個(gè)靶標(biāo)的核酸適配體探針陣列，例如同時(shí)檢測(cè)多個(gè)食源性致病菌，或者同時(shí)檢測(cè)多種抗生素及多種農(nóng)藥殘留，適配體高通量檢測(cè)將在未來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐中具有更廣闊的價(jià)值。當(dāng)然，核酸適配體傳感器除了應(yīng)用于牛乳中微量有害物質(zhì)的檢測(cè)，還可應(yīng)用于牛乳中正常營(yíng)養(yǎng)成份的檢測(cè)，例如檢測(cè)牛乳中氨基酸、礦物元素、不飽和脂肪酸等，除了關(guān)于核酸適配體傳感器檢測(cè)牛乳中的色氨酸[44]的報(bào)道外，這方面的研究還是鮮有呈現(xiàn)。雖然核酸適配體檢測(cè)技術(shù)在牛乳檢測(cè)上還處在起步階段，但是隨著適配體篩選方法的提高以及傳感器的設(shè)計(jì)完善，適配體將在牛乳檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，實(shí)現(xiàn)傳感器的微型化、集成化，大大提高檢測(cè)的便捷性、靈敏性和精確性，為我國(guó)乳品業(yè)的發(fā)展保駕護(hù)航。

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Progress in the Application of Aptamer Sensors in Milk Detection

LI Wenqing1, LIU Huimin1, ZHANG Guozhi1, SU Lijuan1, LI Wanli2,*
(1. College of Life Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2. Animal Husbandry and Veterinary Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China)

In recent years, with the frequent occurrence of food safety issues, the public have been highly concerned about milk adulteration, quality and safety. Aptamer sensor is a new detection method with the characteristics of high specif i city and sensitivity and easy operation. The application of aptamer sensors for detecting milk is a future direction. In this paper, the recent applications of aptamer sensors for detecting pathogenic bacteria, antibiotics, biological toxins, heavy metals and other harmful trace substances in milk are reviewed. The current problems regarding the application of this detection method and its future prospects are analyzed, with the aim to provide some references for better utilization of this new technology in milk detection.

aptamer; sensor; milk; detection

10.7506/spkx1002-6630-201707043

TS207.3

A

1002-6630（2017）07-0272-06

李文清, 劉慧敏, 張國(guó)只, 等. 核酸適配體傳感器應(yīng)用于牛乳檢測(cè)的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(7): 272-277.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201707043. http://www.spkx.net.cn

LI Wenqing, LIU Huimin, ZHANG Guozhi, et al. Progress in the application of aptamer sensors in milk detection[J]. Food Science, 2017, 38(7): 272-277. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201707043. http://www.spkx.net.cn

2016-04-06

鄭州市普通科技攻關(guān)項(xiàng)目（153PKJGG105）；國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31501978）；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（16A230010）

李文清（1979—），女，副教授，博士，研究方向?yàn)榉肿由飳W(xué)。E-mail：liwenqing605@163.com

*通信作者：李萬(wàn)利（1979—），男，副研究員，博士，研究方向?yàn)閯?dòng)物基因工程。E-mail：51608423@qq.com