基于核酸檢測(cè)的蝦過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究

李春 高運(yùn)華 王治棟 黃文勝

摘要：選擇最常食用的海產(chǎn)對(duì)蝦作為蝦過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的候選物，提取并純化其基因組DNA，采用序列測(cè)定法對(duì)設(shè)定的目標(biāo)基因成分進(jìn)行定性鑒定。用數(shù)字PCR技術(shù)精確確定海蝦16S基因、蝦真核生物18S基因、胡蘿卜真核生物18S基因的拷貝數(shù)，以胡蘿卜基因組DNA為本底，重量法配置蝦16S基因拷貝數(shù)滇核生物18S基因組拷貝數(shù)比值為1%。評(píng)定蝦16S基因拷貝數(shù)/真核生物18S基因拷貝數(shù)比值的定值不確定度，擴(kuò)展不確定度為0.09%。并利用數(shù)字PCR儀對(duì)配置的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行特性量值驗(yàn)證，結(jié)果一致性良好?？蔀榛诤怂釞z測(cè)的食物過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制提供方法參考。

關(guān)鍵詞：核酸檢測(cè);蝦;過(guò)敏源;標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TS207;Q52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-5124（2019）09-0049-05

收稿日期：2019-02-15;收到修改稿日期：2019-03-31

基金項(xiàng)目：國(guó)家質(zhì)量研發(fā)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目（2017YFF0204604）;國(guó)家質(zhì)檢公益行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201510026）;標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)平臺(tái)項(xiàng)目（32-APT1802-12）

作者簡(jiǎn)介：李春（1994-），男，安徽長(zhǎng)豐縣人，碩士研究生，專(zhuān)業(yè)方向?yàn)楹怂岫糠治觥?/p>

通信作者：高運(yùn)華（1972-），男，山東菏澤市人，副研究員，主要從事核酸計(jì)量技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究工作。

0 引言

為有效預(yù)防和控制食物過(guò)敏給人類(lèi)健康帶來(lái)的危害，食物過(guò)敏源的檢測(cè)、診斷以及治療已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[1-3]。檢測(cè)過(guò)敏源成分的方法主要有兩類(lèi)，一是檢測(cè)過(guò)敏源蛋白質(zhì)，二是檢測(cè)過(guò)敏源基因殘留[4-6]。檢測(cè)過(guò)敏源蛋白質(zhì)方法直接，但是當(dāng)過(guò)敏蛋白含量極低時(shí)，很容易被食品的基質(zhì)所掩蓋，同時(shí)不同過(guò)敏源之間有部分相同的抗原決定簇會(huì)發(fā)生一定的交叉反應(yīng)，容易造成檢測(cè)的誤差[7-8]。檢測(cè)過(guò)敏源基因殘留方法并不直接針對(duì)食品中的過(guò)敏源進(jìn)行檢測(cè)，而是通過(guò)分析食品中是否還有該過(guò)敏源物種的基因成分，從而推測(cè)該產(chǎn)品是否含有該物種的過(guò)敏源[9-12]。我國(guó)發(fā)布過(guò)系列過(guò)敏源PCR檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)方法基于擴(kuò)增反應(yīng)，靈敏度非常高，痕量的物種殘留即可檢出，為基于基因殘留檢測(cè)的過(guò)敏源檢測(cè)提供了方法標(biāo)準(zhǔn)[13-14]。但是，非常高的靈敏度，也使PCR檢測(cè)方法在某些產(chǎn)品上會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性，如大豆油作為大豆的油脂一般不含有大豆蛋白過(guò)敏源，但PCR方法也可以檢測(cè)出大豆基因的物種殘留，給出陽(yáng)性判定。因此，檢測(cè)過(guò)敏源蛋白質(zhì)和檢測(cè)過(guò)敏源基因殘留兩種方法均有局限性，而法定的、具有特定量值的過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是過(guò)敏源成分檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確有效保證。

食物過(guò)敏標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是解決食物過(guò)敏檢測(cè)問(wèn)題的關(guān)鍵材料之一。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）研制了8種過(guò)敏性食物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);歐盟資助的EuroPrevall項(xiàng)目構(gòu)建了一個(gè)食物過(guò)敏源信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，而CREATE項(xiàng)目則首次證實(shí)重組花粉過(guò)敏源rBet v1可作為天然花粉過(guò)敏源Bet v1的候選標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，為開(kāi)發(fā)重組食物過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)提供了一種借鑒。國(guó)內(nèi)外基于過(guò)敏源殘留基因檢測(cè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方法越來(lái)越多，但相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)現(xiàn)在還不多，世界各國(guó)正積極研制相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。我國(guó)食物過(guò)敏源蛋白和核酸檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究正積極開(kāi)展，食物過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)將為我國(guó)食物過(guò)敏源蛋白和核酸檢測(cè)結(jié)果的有效性、法制性和溯源性提供強(qiáng)有力的物質(zhì)和技術(shù)支撐。本文以最常食用的蝦為候選物，以胡蘿卜為本底，用數(shù)字PCR方法測(cè)定蝦和葫蘆卜特異基因拷貝數(shù)，重量法配制1%水平的蝦一胡蘿卜基因組標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，利用數(shù)字PCR和熒光定量PCR方法對(duì)配制的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值進(jìn)行了驗(yàn)證，為基于核酸檢測(cè)的食物過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

冷凍干燥儀：熱電，Biosafer-18D，（美國(guó)）;數(shù)字PCR儀：Bio-Rad QX 200（美國(guó)）;實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀：LightCycler 480Ⅱ（美國(guó)）;電子天平：梅特勒XSE 205DU（瑞士）：超速冷凍離心機(jī)：Sigma3K30（德國(guó)）;超純水系統(tǒng)：Milliber Q S（美國(guó)）。

1.2 材料試劑

基因組DNA提取試劑盒：天根生化DP323中國(guó)）;動(dòng)物組織基因組DNA提取試劑盒：天根生化DP324（中國(guó)）：PCR擴(kuò)增試劑盒：ABI4369016（美國(guó)）;數(shù)字PCR擴(kuò)增試劑：Bio-Rad（美國(guó)）;數(shù)字PCR擴(kuò)增試劑：Fluidigm Biomark qdPCR 37K^TMIFC（美國(guó)）;甲醇（色譜純）、乙醇（分析純）、氫氧化鈉（分析純）。

1.3 基因組DNA提取及純度分析

采用商業(yè)化提取試劑盒的技術(shù)方案提取基因組DNA，采用紫外分光光度法對(duì)基因組DNA含量（OD260吸收值）和DNA純度（OD260/OD280比值）進(jìn)行了檢測(cè);另外，利用瓊脂糖凝膠電泳方法對(duì)基因組DNA的完成性和相對(duì)含量進(jìn)行了檢測(cè)。

1.4 數(shù)字PCR方法

通過(guò)文獻(xiàn)及國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的比較分析[13-14]，優(yōu)化建立了蝦過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的PCR擴(kuò)增條件和引物探針體系，用優(yōu)化建立的數(shù)字PCR擴(kuò)增條件和反應(yīng)體系對(duì)蝦基因組DNA中目標(biāo)基因片段，蝦和胡蘿卜基因組DNA中真核基因片段進(jìn)行了定量擴(kuò)增，用于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值的確定、均勻性檢驗(yàn)、穩(wěn)定性考察。

2 結(jié)果與討論

2.1 基因組提取DNA純化分析

以商品化的基因組DNA提取試劑盒為基礎(chǔ)，提取蝦和胡蘿卜的基因組DNA，利用紫外分光光度法和瓊脂糖凝膠電泳法對(duì)純化后的基因組DNA進(jìn)行了純度分析，結(jié)果見(jiàn)表1和圖1。

由表1可知，純化后的基因組DNA OD260/OD280介于1.8～2.0之間，樣本純度較高;由朗伯比爾定律可知，DNA濃度與OD260紫外吸收值成正比，OD260吸收值1對(duì)應(yīng)于雙鏈DNA50ng/μL。提取的基因組DNA用數(shù)字PCR進(jìn)行檢驗(yàn)，沒(méi)有抑制效應(yīng)，可以用于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值分析。

分析圖1可知，提取的基因組DNA純度較高，蛋白質(zhì)和RNA殘留較少，滿足了定量PCR和數(shù)字PCR檢測(cè)的需要，可用于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值分析。

2.2 目標(biāo)基因擴(kuò)增條件

通過(guò)文獻(xiàn)及國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的比較分析最終確定了蝦過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的PCR擴(kuò)增條件和引物探針體系[13-14]，PCR擴(kuò)增熱循環(huán)條件：50℃ 2min;95℃變性、UNG酶失活10min;95℃變性15s，60℃退火延伸1min，50個(gè)循環(huán)。引榭朵針體系見(jiàn)表2，PCR反應(yīng)體系為T(mén)aqMan Universal PCR Master Mix（2×）10μL;引物400nmol/L，1μL：探針400nmol/L，1μL：去離子水6μL;DNA模板2μL;總反應(yīng)體系20μL。

引物探針的特異性和靈敏度良好，熱循環(huán)條件合適，可以有效擴(kuò)增出目標(biāo)基因條帶。該反應(yīng)條件可用于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值的定值確定和均勻性檢驗(yàn)、穩(wěn)定性考察。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性檢驗(yàn)

均勻性是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的固有特性之一，即在規(guī)定的細(xì)分范圍內(nèi)其特性保持不變。按照國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1343-2012《標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的通用原則及統(tǒng)計(jì)學(xué)原理》中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性評(píng)估的技術(shù)要求，隨機(jī)抽取15個(gè)包裝單元，用數(shù)字PCR方法檢測(cè)目標(biāo)基因的拷貝數(shù)濃度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性檢驗(yàn)。采用F檢驗(yàn)法對(duì)均勻性測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表可知研制的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品均勻一致，符合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制均勻性的要求。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性考察

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性是指在規(guī)定的時(shí)間間隔和環(huán)境條件下，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值保持在規(guī)定范圍內(nèi)的性質(zhì)。過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)采用數(shù)字PCR方法進(jìn)行測(cè)定。依據(jù)JJF1343-2012推薦的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)及評(píng)價(jià)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，分析可知在12個(gè)月時(shí)間內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值無(wú)顯著性變化，符合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性要求，檢驗(yàn)結(jié)果為穩(wěn)定。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值

基因組DNA采用本文建立的數(shù)字PCR方法進(jìn)行目標(biāo)基因拷貝數(shù)的絕對(duì)定量檢測(cè)，確定了蝦16S基因和真核生物18S基因，葫蘆卜真核生物18S基因的拷貝數(shù)。依據(jù)JJF1343-2012的要求和ISO導(dǎo)則34的要求，采用重量法配制過(guò)敏源基因組DNA標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，確定的標(biāo)準(zhǔn)值為拷貝數(shù)百分比值，為1%蝦16S滇核生物185=1%。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值不確定度分析

定值結(jié)果不確定度主要從目標(biāo)基因拷貝數(shù)數(shù)字PCR定量、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的重量法配制、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不均勻性、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不穩(wěn)定性等部分進(jìn)行了考察。具體考察分析的不確定度來(lái)源魚(yú)骨刺圖見(jiàn)圖2。

2.6.1 不確定度的量化

目標(biāo)基因拷貝數(shù)數(shù)字PCR測(cè)量不確定度（UM）主要包括數(shù)字PCR校準(zhǔn)、儀器穩(wěn)定性、測(cè)量重復(fù)性3部分。儀器校準(zhǔn)由校準(zhǔn)證書(shū)得到，將其轉(zhuǎn)化為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度計(jì)人標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值的不確定度，儀器的穩(wěn)定性和測(cè)量重復(fù)性由多次測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)重量法配制和樣品的稀釋配制產(chǎn)生的不確定度（u_B）主要體現(xiàn)在天平稱(chēng)量方面，主要包含天平本身的不確定度和多次稱(chēng)量重復(fù)性?xún)刹糠?。不均勻性帶?lái)的不確定度（u_H）和不穩(wěn)定性帶來(lái)的不確定度（u_T）根據(jù)ISO導(dǎo)則35規(guī)定的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。具體的量化結(jié)果見(jiàn)表5。

2.6.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

以上不確定度分量互不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

蝦過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u_{蝦16S/真核18S}=4.3%。

2.7 定值結(jié)果

定值結(jié)果表示為：標(biāo)準(zhǔn)值士擴(kuò)展不確定度。取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度可以表示為U=k×u。蝦過(guò)敏源定值結(jié)果為1.01%±0.09%。

3 數(shù)字PCR驗(yàn)證

將研制好的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用數(shù)字PCR方法進(jìn)行了特性量值驗(yàn)證，結(jié)果列于表6。

由表中數(shù)據(jù)可知，數(shù)字PCR的測(cè)量值與重量法配制值能夠很好的符合，由此說(shuō)明，數(shù)字PCR進(jìn)行目標(biāo)基因拷貝數(shù)的精確定量，然后根據(jù)需要采用重量法配制成需要的不同目標(biāo)基因比值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是可行的。由于數(shù)字PCR方法是不依賴(lài)于外標(biāo)準(zhǔn)的絕對(duì)定量方法，現(xiàn)在越來(lái)越多的應(yīng)用到目標(biāo)基因的定量分析中，也逐漸成為基于目標(biāo)基因定量的核酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)權(quán)威定量方法;而重量法可以很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)定基因比率樣本的配制，且選擇精度良好的天平可以有效減少重量法配制給標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值帶來(lái)的不確定度影響;因此，數(shù)字PCR和重量法結(jié)合很好的實(shí)現(xiàn)了不同物種間不同目標(biāo)基因檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值的確定，且準(zhǔn)確度較高。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)過(guò)敏源檢測(cè)急需的目標(biāo)基因檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀缺問(wèn)題，本文研究建立了基于數(shù)字PCR技術(shù)的目標(biāo)基因拷貝數(shù)濃度確定方法，測(cè)定了蝦16S基因和真核生物18S基因，葫蘆卜真核生物18s基因的拷貝數(shù)，然后利用重量法配制了蝦16S基因/真核生物18S基因DNA配比標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);評(píng)定了定值結(jié)果的不確定度，為基于目標(biāo)基因檢測(cè)的過(guò)敏源標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制提供了方法借鑒。

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（編輯：莫婕）