別瑋 姚佳 馮鑫 楊海濤 崔風云 張茂東 槐碩 任西杰 張捷*
(1.中國海關(guān)科學技術(shù)研究中心 北京 100026;2.北京勤邦科技股份有限公司;3.內(nèi)蒙古中敖食品有限公司)
美洛昔康(Meloxicam)是一種新型非甾體抗炎藥,具有良好的解熱鎮(zhèn)痛、消炎等作用,在獸醫(yī)臨床治療方面應用廣泛[1-2]。 然而,由于乳畜飼養(yǎng)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展,養(yǎng)殖數(shù)量大,存在不法養(yǎng)殖戶濫用獸藥、不遵守休藥期等現(xiàn)象, 導致乳品中美洛昔康殘留,嚴重影響了乳品品質(zhì)。 殘留的美洛昔康隨食物鏈進入人體后,還可能導致消費者胃腸道、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)及血液系統(tǒng)等不良反應[3-4],乳品中抗炎藥殘留問題已成為全世界關(guān)注的焦點。
為了確保動物源性食品的安全, 維護消費者健康, 一些國家和地區(qū)規(guī)定了乳品中美洛昔康的最大殘留限量(MRLs),如歐盟規(guī)定了美洛昔康在牛奶中的MRLs 為15 μg/kg,加拿大規(guī)定了美洛昔康在牛奶中的MRLs 為35 μg/kg。我國GB 31650.1—2022《食品安全國家標準食品中41 種獸藥最大殘留限量》規(guī)定了美洛昔康在牛奶中的MRLs 為15 μg/kg[5]。
目前, 主要采用色譜方法檢測動物源食品中美洛昔康的殘留,包括高效液相色譜法[6-7]、液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法[3-4,8-10]等。 如彭濤等[4]首次建立了牛奶中64 種中性和酸性藥物的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)同時測定方法,其中檢測美洛昔康的定量下限(LOQ)為1 μg/kg。 現(xiàn)有行業(yè)標準SN/T 2190—2008《進出口動物源性食品中非甾體類抗炎藥殘留量檢測方法液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法》就是采用液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法對牛肉、豬肝、兔肝、牛奶和雞蛋中美洛昔康殘留量進行檢測, 測定低限為5 μg/kg。色譜方法雖然準確靈敏,但其需要較高成本和專業(yè)人員操作,且操作復雜不利于推廣使用。 因此與上述現(xiàn)有的儀器方法相比,利用免疫化學法原理的快速檢測方法更加靈敏、快捷,且成本較低,適用于現(xiàn)場大規(guī)模的檢測。 但目前還沒有檢測美洛昔康試紙或者美洛昔康半抗原改造的相關(guān)文獻報道。
本文采用自合成的美洛昔康半抗原人工制備免疫原,對免疫BALB/c 小鼠進行免疫;免疫后取小鼠脾臟細胞與骨髓瘤細胞進行融合,篩選得到可產(chǎn)生美洛昔康單克隆抗體的雜交瘤細胞株;對細胞株進行培養(yǎng),根據(jù)小鼠體內(nèi)誘生腹水法制備特異性高的單克隆抗體;并利用該抗體研制可快速檢測乳品中美洛昔康的膠體金免疫層析試紙條。
1.1.1 試驗動物
BALB/c 小鼠(許可證號:SCXK2019-0010,斯貝福(北京)生物技術(shù)有限公司)。
美洛昔康、慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素、鏈霉素、雌二醇、青霉素G、頭孢氨芐、四環(huán)素、土霉素、玉米赤霉醇、黃曲霉毒素M1、三聚氰胺和諾氟沙星標準品(北京標準物質(zhì)研究中心);牛血清白蛋白(BSA)、卵清蛋白(OVA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺(EDC)、N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)和羊抗鼠二抗(生工生物工程(上海)股份有限公司);化合物Ⅰ(CAS 號188422-58-4,上海麥克林生化科技股份有限公司);化學試劑均為分析純(國藥集團化學試劑有限公司);生牛乳(本地養(yǎng)殖場);巴氏殺菌乳、UHT 滅菌乳、羊奶等乳品(購自超市)。
電子天平 (ESJ110-4A, 沈陽龍騰電子有限公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-201D,上海越眾儀器設(shè)備有限公司);酶標儀(MK3,上海雷勃分析儀器有限公司);點膜儀(xyz 3000,美國BioDot 公司);Milli-Q 純水儀(美國Millipore 公司); 核磁共振波譜儀(NMR)(EFT-60,美國Anasazi 公司)。
1.3.1 半抗原合成
稱取3.0 g 化合物Ⅰ, 加入1,4-二氧六環(huán)80 mL,叔丁醇鈉1.15 g, 醋酸鉛0.2 g,(2R)-1-[(1R)-1-[雙(1,1-二叔丁基)膦]乙基]-2-(二環(huán)己基膦)二茂鐵0.2 g,充分攪拌,然后加入巰基丙酸2.12 g,攪拌,加熱回流反應12 h。 停止加熱,冷卻至室溫,加入水200 mL,乙酸乙酯100 mL,萃取,除去水相,有機相蒸干,無水乙醇20 mL 重結(jié)晶,得到化合物Ⅱ1.49 g,回收率為39.9%。
全部的化合物Ⅱ1.49 g, 依次加二甲基甲酰胺20 mL、二甲苯80 mL,加2-氨基-5-甲基噻唑0.68 g,充分攪拌,裝上回流冷凝管,加熱回流反應24 h,旋蒸,除去有機溶劑,得到紅色油狀物,上硅膠柱,加體積比為5/1 的二氯甲烷/甲醇洗脫分離純化,得到化合物Ⅲ0.76 g,回收率為41.8%,即為半抗原產(chǎn)物。合成路線見圖1。
圖1 美洛昔康半抗原合成路線Fig.1 Synthesis of Meloxicam Hapten
1.3.2 免疫原的合成
取1.2.1 中的化合物Ⅲ16.97 mg,加1 mL DMF溶解澄清,加12.87 mg NHS 和18.1 mg EDC,充分溶解并混勻,室溫反應2 h,得到半抗原活化液A液;取牛血清白蛋白BSA 50 mg,加入0.1 mol/L pH 9.5的CB 緩沖液4 mL 進行溶解,得到B 液。 將A 液逐滴滴加到B 液中,室溫反應6 h,停止反應,用0.02 mol/L PBS 透析純化3 d,每天換液3 次,之后離心分裝,得到美洛昔康-BSA 偶聯(lián)物,即為免疫原,取出分裝保存于-20℃。
1.3.3 包被原的合成
取1.2.1 中的化合物Ⅲ20.22 mg,加1 mL DMF溶解澄清,加12.87 mg NHS,18.1 mg EDC,充分溶解并混勻,室溫反應2 h,得到半抗原活化液A 液;取卵清蛋白OVA 100 mg, 加0.1 mol/L pH 9.5 的CB緩沖液4 mL 進行溶解,得到B 液。將A 液逐滴滴加到B 液中,室溫反應6 h ,停止反應,用0.02 mol/L PBS 透析純化3 d,每天換液3 次,之后離心分裝,得到美洛昔康-OVA 偶聯(lián)物,即為包被原,取出分裝保存于-20℃。
1.3.4 半抗原結(jié)構(gòu)的鑒定
美洛昔康半抗原的分子結(jié)構(gòu)鑒定采用核磁共振法(1H-NMR)確證。
1.3.5 多抗血清的制備及效價測定
對BALB/c 小鼠進行美洛昔康人工抗原免疫,將100 μg 免疫原溶于100 μL pH 7.4 的PBS 中,隨后與等體積的FCA/FICA 混合, 對小鼠進行頸背部皮下多點注射。免疫結(jié)束7 d 后,對小鼠進行斷尾取血,對美洛昔康抗血清的效價采用間接ELISA 法進行測定[11],選擇抗血清效價最優(yōu)的小鼠作為后續(xù)單克隆抗體制備過程中融合細胞的脾細胞供體。
1.3.6 單克隆抗體的制備和純化
準備細胞融合時提前3 d 對小鼠進行200 μg的免疫原腹腔注射, 融合時利用小鼠脾細胞與SP2/0骨髓瘤細胞通過聚乙二醇的作用進行細胞融合,融合成功的細胞在HAT 培養(yǎng)基中培養(yǎng),對融合細胞的特異性進行檢測, 選取特異性最好的陽性細胞孔進行有限稀釋,采用HT 培養(yǎng)基進行克隆化,待陽性率達100%后用DEME 培養(yǎng)基培養(yǎng)建立細胞株。 收集生長良好的雜交瘤細胞對小鼠進行腹腔注射,10 d后無菌操作收集小鼠腹水并采用辛酸-硫酸銨法進行純化。
1.3.7 單克隆抗體免疫學特性分析
靈敏度測定:采用間接競爭ELISA(icELISA)測定單克隆抗體對美洛昔康的50%抑制質(zhì)量濃度(IC50),以IC50衡量靈敏度[12];特異性測定:采用交叉反應試驗,選擇慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素、鏈霉素、雌二醇、青霉素G、頭孢氨芐、四環(huán)素、土霉素、玉米赤霉醇、黃曲霉毒素M1、三聚氰胺、諾氟沙星作為抑制物,icELISA 測定各抑制物的IC50,以單克隆抗體對美洛昔康的IC50與抑制物的IC50百分比為其交叉反應率。
1.3.8 膠體金免疫層析試紙條的制備
用磷酸緩沖液將美洛昔康半抗原-卵清蛋白偶聯(lián)物稀釋到10 mg/mL, 用Isoflow 點膜儀將其包被于硝酸纖維素膜上的檢測線(T 線),包被量為0.8 μL/cm;用0.01 mol/L pH 7.4 的磷酸鹽緩沖液將羊抗鼠抗抗體稀釋到200 μg/mL,用Isoflow 點膜儀將其包被于硝酸纖維素膜上的質(zhì)控線(C 線),包被量為1.0 μL/cm。將包被好的反應膜置于37℃條件下干燥2 h,備用。
將樣品吸收墊置于含0.5%牛血清白蛋白(體積分數(shù))、0.1 mol/L pH 7.2 的磷酸鹽緩沖液中浸泡2 h,在37℃下烘2 h 備用。
將樣品吸收墊、結(jié)合物釋放墊、反應膜、吸水墊依次按順序粘貼在PVC 底板上;結(jié)合物釋放墊從起始端有1/3 區(qū)域被樣品吸收墊覆蓋, 結(jié)合物釋放墊的末端與反應膜的始端連接,反應膜的末端與吸水墊的始端相連,樣品吸收墊的始端與PVC 底板的始端對齊,吸水墊的末端與PVC 底板的末端對齊;所述反應膜上有檢測線和質(zhì)控線,檢測線(T 線)和質(zhì)控線(C 線)均為與所述試紙條的長相垂直的條狀帶;檢測線位于靠近結(jié)合物釋放墊的末端的一側(cè); 質(zhì)控線位于遠離結(jié)合物釋放墊的末端的一側(cè);將試紙條用機器切成3 mm 寬的小條,裝在特制的塑料制卡中。
1.3.9 膠體金試紙條方法的建立
待測乳品樣本須為均勻液體,不能有結(jié)塊、發(fā)酸或沉淀。吸取待測液100 μL 垂直滴于試紙條加樣孔中,液體流動開始計時,反應10 min,肉眼觀察判定結(jié)果。T 線顯色高于或者等于C 線顯色為陰性(-);T線顯色低于C 線顯色或者T 線不顯色為陽性(+);未出現(xiàn)C 線表示結(jié)果無效,應重新測試。
1.3.10 試紙條靈敏度測試
用經(jīng)儀器方法確認為不含美洛昔康的乳品(生牛乳、巴氏殺菌乳、UHT 滅菌乳、羊奶)與美洛昔康標準溶液混合, 制成濃度分別為0.025、0.05、0.075 μg/L 的樣品, 用1.3.9 所述方法進行檢測,每個濃度重復3 次,以T 線顯色最淺時的稀釋度作為試紙條最低檢測濃度。
1.3.11 試紙條準確性測試
用試紙條檢測樣本中美洛昔康的殘留情況,統(tǒng)計出假陽性試紙條和假陰性試紙條的數(shù)量, 從而計算出試紙條的假陽性率、假陰性率。而這2 個指標能夠用來評價試紙條的準確性, 當試紙條的假陽性率小于5%,同時,未出現(xiàn)假陰性結(jié)果,即假陰性率為0。那么,這說明試紙條的準確性指標良好。本研究利用已由儀器確證的樣本進行測定, 即質(zhì)量濃度小于0.05 μg/L 的50 份陰性乳品樣本、 質(zhì)量濃度大于0.05 μg/L 的50 份陽性乳品樣本, 以此測定的結(jié)果來反映所研制試紙條的準確性。
1.3.12 試紙條穩(wěn)定性測試
本研究利用已由儀器確證的樣本進行測定,即質(zhì)量濃度小于0.05 μg/L 的20 份陰性乳品樣本、質(zhì)量濃度大于0.05 μg/L 的20 份陽性乳品樣本, 用不同保藏時間的試紙條進行穩(wěn)定性評估測定。 對試紙條進行37℃老化試驗,4℃、25℃、30℃穩(wěn)定性試驗,每個樣本測定次數(shù)為2 次。
1.3.13 試紙條特異性試驗
向空白生牛乳、巴氏殺菌乳、UHT 滅菌乳、羊奶等乳品樣本中, 各添加乳品中可能與美洛昔康聯(lián)合用藥的藥物(慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素、鏈霉素、雌二醇、青霉素G、頭孢氨芐、四環(huán)素、土霉素、玉米赤霉醇、黃曲霉毒素M1、三聚氰胺、諾氟沙星) 來進行試紙條的特異性分析, 添加濃度至500 μg/L,用試紙條進行檢測,每個濃度重復3 次,從而判斷試紙條的特異性。
美洛昔康是一種小分子非甾體抗炎藥, 不具有完全抗原的免疫原性,需要與大分子蛋白質(zhì)偶聯(lián)成人工完全抗原后才能進行動物免疫[16]。 本研究人工合成了美洛昔康半抗原,并對1.2.1 制備的半抗原,進行核磁共振(1H-NMR,500 MHz,Chloroform-d)試驗,結(jié)果由圖2 可知,1H NMR (500 MHz,Chloroform-d)譜圖顯示:δ7.84(d,J=8.8 Hz,1H),7.74 (d,J=1.9 Hz,1H),7.45 (dd,J=8.9,1.9 Hz,1H),6.99(s,1H),3.15(t,J=6.5 Hz,2H),3.06(s,2H),2.54(t,J=6.5 Hz,2H)。其中, 化學位移δ=3.15、2.54 的峰為間隔臂上亞甲基氫的吸收峰,該峰的存在,證明半抗原合成成功。
圖2 半抗原1H-NMR 鑒定結(jié)果Fig.2 Identification of hapten by 1H-NMR
第4 次免疫后,通過對小鼠斷尾取血,采用間接ELISA 檢測,用酶標儀測定其在450 nm 條件下的吸光度值(OD450值),計算其抑制率,對應的稀釋倍數(shù)即為抗血清效價值。表1 顯示6 號小鼠產(chǎn)生的抗血清效價(540 000)和抑制率(47.1%)最優(yōu),因此選擇6 號小鼠作為與骨髓瘤細胞融合的脾細胞供體。
表1 小鼠抗血清測定結(jié)果Table 1 Results of mouse antiserum assay
經(jīng)過篩選得到3 株陽性融合細胞株,如圖3 所示,Mel-101 細胞株隨美洛昔康競爭濃度的增加OD450顯色程度下降最為顯著,說明其分泌的單克隆抗體對于美洛昔康的親和力最高[13]。因此,選擇該細胞株用于小鼠腹水的采集。
圖3 雜交瘤細胞的篩選Fig.3 Screening of hybridoma cells
抗體特異性是指與抗原類似物相比,與特定抗原結(jié)合的能力,常用交叉反應率作為評價標準。 抗體的交叉反應率和特異性呈反比關(guān)系。 本試驗選擇了乳品中可能與美洛昔康聯(lián)合用藥的慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素、鏈霉素、雌二醇、青霉素G、頭孢氨芐、四環(huán)素、土霉素、玉米赤霉醇、黃曲霉毒素M1、三聚氰胺、諾氟沙星來進行特異性分析。結(jié)果表明,單克隆抗體對美洛昔康具有特異性,與其結(jié)構(gòu)類似物無交叉反應(表2)。
由圖4 可知, 檢測美洛昔康濃度分別為0.025、0.050、0.075 μg/L 的陰性乳品加標樣品,T 線顏色由強(0 μg/L)到弱,在0.05 μg/L 濃度時T 線顯色弱于C 線,為陽性。因此確定本試紙條對乳品樣本的檢測限為0.05 μg/L,我國GB 31650.1—2022《食品安全國家標準食品中41 種獸藥最大殘留限量》 規(guī)定了美洛昔康在牛奶中的MRLs 為15 μg/kg, 因此符合GB 31650.1—2022 規(guī)定的最大殘留限量要求。
圖4 膠體金免疫層析試紙條檢測限的確定Fig.4 Determination of detection limit of gold immunochromatographic strip
用試紙條檢測50 份陰性和50 份陽性生牛乳、巴氏殺菌乳、UHT 滅菌乳、羊奶等乳品樣本,表3 為檢測結(jié)果。 結(jié)果顯示,檢測所有陽性樣本時,試紙條未出現(xiàn)假陰性結(jié)果,假陰性率為0%;檢測陰性樣本時,巴氏殺菌乳、UHT 滅菌乳、羊奶等樣本出現(xiàn)了不同數(shù)量的陽性檢測結(jié)果,假陽性數(shù)量分別為1、1、3,即假陽性率分別為2%、2%、6%。
表3 準確性測定結(jié)果Table 3 Accuracy determination
測定結(jié)果的假陽性率和假陰性率是評價試紙條的重要指標, 部分省市的市場監(jiān)督管理局頒發(fā)了相關(guān)的地方標準, 標準中均涉及到假陽性率和假陰性率的考察。 湖北省市場監(jiān)督管理局發(fā)布的DB42/T 1868—2022 《食品快速檢測產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范》、深圳市市場監(jiān)督管理局發(fā)布的DB4403/T 96—2020《食品快速檢測產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范》[14]中均規(guī)定:對沒有國家規(guī)定食品快速檢測方法的,假陽性率應≤15%、假陰性率應≤5%。 江西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布的DB36/T 1334—2020 《食品快速檢測產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范》[15]中規(guī)定:沒有國家規(guī)定食品快速檢測方法的,假陰性率和假陽性率應根據(jù)在實際樣品的檢出情況評估是否符合需求。 本試紙條滿足上述標準要求。
向空白生牛乳、巴氏殺菌乳、UHT 滅菌乳、羊奶等乳品樣本中, 各添加乳品中可能與美洛昔康聯(lián)合用藥的慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素、鏈霉素、雌二醇、青霉素G、頭孢氨芐、四環(huán)素、土霉素、玉米赤霉醇、黃曲霉毒素M1、三聚氰胺、諾氟沙星來進行試紙條的特異性分析,添加濃度至500 μg/L,用試紙條進行檢測,每個濃度重復3 次。 結(jié)果表明,本研究的試紙條對美洛昔康具有特異性, 與所測藥物無交叉反應(表4)。
表4 檢測美洛昔康試紙條的特異性試驗結(jié)果Table 4 Test results of specificity of meloxicam test strip
針對生牛乳、巴氏殺菌乳、UHT 滅菌乳、羊奶等乳品樣本, 為評估不同保藏時長試紙條的穩(wěn)定性,本研究統(tǒng)計假陽性結(jié)果或者假陰性結(jié)果的數(shù)量。 測定結(jié)果顯示, 如果試紙條的保藏時長在12 個月以內(nèi),那么,試紙條不會出現(xiàn)假陽性結(jié)果或者假陰性結(jié)果;然而,試紙條的保藏時長為13 個月時,試紙條出現(xiàn)個別失效或者假陽性結(jié)果,準確性相對下降。
一般情況下, 膠體金免疫層析試紙條的保質(zhì)期為1 年,這與試紙條的組成物質(zhì)有關(guān),尤其是與包被原、金標抗體等物質(zhì)的活性有關(guān),為了方便試紙條的保存,綜合實際應用情況以及試紙條的保質(zhì)期,將試紙條放置于4℃保存。
在現(xiàn)有文獻中,通過儀器方法檢測美洛昔康殘留量的研究較多。 其中,彭濤等[3]采用超高效液相色譜-四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀(UPLC-MS/MS)同時測定了豬肝中18 種非甾體類抗炎藥(NSAIDs)的殘留量,其中檢測美洛昔康的檢出限(LOD)為0.2~10 μg/kg。彭濤等[4]首次建立了牛奶中64 種中性和酸性藥物的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)同時測定方法,其中檢測美洛昔康的定量下限(LOQ)為1 μg/kg。 李娜等[9]建立了豬肉中美洛昔康等四種非甾體抗炎藥殘留量的超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)檢測方法,對豬肉中美洛昔康的定量限為1.6 μg/kg。肖倩文[10]建立了液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)檢測豬牛可食性組織(肌肉、腎臟、肝臟、牛奶)中美洛昔康殘留量的方法,牛奶中美洛昔康的定量限為1.5 μg/kg。
目前未檢索到檢測美洛昔康試紙或者美洛昔康半抗原改造的相關(guān)文獻。美洛昔康為小分子物質(zhì),在動物體內(nèi)無法產(chǎn)生免疫應答反應, 即僅用美洛昔康分子無法獲得相應抗體,因此,本研究對其進行半抗原改造,并偶聯(lián)相應蛋白成為大分子,才能免疫動物獲得抗體。本研究通過該思路人工合成了美洛昔康半抗原,然后通過羧基與BSA、OVA 進行偶聯(lián),進而制備出美洛昔康的人工完全抗原, 獲得美洛昔康單克隆抗體, 根據(jù)半固體培養(yǎng)基的方法來進行雜交瘤細胞的融合,篩選了3 株雜交瘤陽性細胞株,對其進行培養(yǎng),腹腔法來獲得美洛昔康單克隆抗體,并對單克隆抗體的特性進行鑒定, 其IC50為0.024 ng/mL,與乳品中可能與美洛昔康聯(lián)合用藥的15 種藥物無交叉反應;結(jié)合膠體金免疫層析技術(shù),研制了一種快速檢測乳品中美洛昔康殘留的膠體金免疫層析試紙條,制備的檢測乳品中美洛昔康殘留試紙條,檢測限為0.05 μg/L。
不僅關(guān)鍵指標優(yōu)于現(xiàn)有文獻, 并且美洛昔康半抗原改造方法具有創(chuàng)新性,因此,本研究于2023年9 月4 日向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請了發(fā)明專利 《一種檢測美洛昔康的試紙條及其應用》, 專利號為2023111298704。
該試紙條成本低廉,穩(wěn)定性良好,檢測范圍廣,樣品前處理簡單檢測限為0.05 μg/L,符合GB 2763規(guī)定的最大殘留限量要求,且優(yōu)于現(xiàn)有文獻水平。該試紙條可準確檢測出陽性樣品,對于陰性樣本,還可以通過使用膠體金讀數(shù)儀來對結(jié)果進行分析, 以提高檢測準確度。該方法作為一種快速篩查手段,可廣泛用于乳品中美洛昔康殘留的現(xiàn)場篩查, 很好地彌補了儀器分析法的不足, 具有重要的經(jīng)濟價值和社會價值。